more lint tests
[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 1.080" /* printed when \MP\ starts */
92 @d metapost_version "1.080"
93
94 @d true 1
95 @d false 0
96
97 @ The external library header for \MP\ is |mplib.h|. It contains a
98 few typedefs and the header defintions for the externally used
99 fuctions.
100
101 The most important of the typedefs is the definition of the structure 
102 |MP_options|, that acts as a small, configurable front-end to the fairly 
103 large |MP_instance| structure.
104  
105 @(mplib.h@>=
106 typedef struct MP_instance * MP;
107 @<Exported types@>
108 typedef struct MP_options {
109   @<Option variables@>
110 } MP_options;
111 @<Exported function headers@>
112
113 @ The internal header file is much longer: it not only lists the complete
114 |MP_instance|, but also a lot of functions that have to be available to
115 the \ps\ backend, that is defined in a separate \.{WEB} file. 
116
117 The variables from |MP_options| are included inside the |MP_instance| 
118 wholesale.
119
120 @(mpmp.h@>=
121 #include <setjmp.h>
122 typedef struct psout_data_struct * psout_data;
123 #ifndef HAVE_BOOLEAN
124 typedef int boolean;
125 #endif
126 #ifndef INTEGER_TYPE
127 typedef int integer;
128 #endif
129 @<Declare helpers@>
130 @<Types in the outer block@>
131 @<Constants in the outer block@>
132 #  ifndef LIBAVL_ALLOCATOR
133 #    define LIBAVL_ALLOCATOR
134     struct libavl_allocator {
135         void *(*libavl_malloc) (struct libavl_allocator *, size_t libavl_size);
136         void (*libavl_free) (struct libavl_allocator *, void *libavl_block);
137     };
138 #  endif
139 typedef struct MP_instance {
140   @<Option variables@>
141   @<Global variables@>
142 } MP_instance;
143 @<Internal library declarations@>
144
145 @ @c 
146 #include "config.h"
147 #include <stdio.h>
148 #include <stdlib.h>
149 #include <string.h>
150 #include <stdarg.h>
151 #include <assert.h>
152 #ifdef HAVE_UNISTD_H
153 #include <unistd.h> /* for access() */
154 #endif
155 #include <time.h> /* for struct tm \& co */
156 #include "mplib.h"
157 #include "psout.h" /* external header */
158 #include "mpmp.h" /* internal header */
159 #include "mppsout.h" /* internal header */
160 @h
161 @<Declarations@>
162 @<Basic printing procedures@>
163 @<Error handling procedures@>
164
165 @ Here are the functions that set up the \MP\ instance.
166
167 @<Declarations@> =
168 @<Declare |mp_reallocate| functions@>
169 MP_options *mp_options (void);
170 MP mp_initialize (MP_options *opt);
171
172 @ @c
173 MP_options *mp_options (void) {
174   MP_options *opt;
175   size_t l = sizeof(MP_options);
176   opt = malloc(l);
177   if (opt!=NULL) {
178     memset (opt,0,l);
179     opt->ini_version = true;
180   }
181   return opt;
182
183
184 @ The whole instance structure is initialized with zeroes,
185 this greatly reduces the number of statements needed in 
186 the |Allocate or initialize variables| block.
187
188 @d set_callback_option(A) do { mp->A = mp_##A;
189   if (opt->A!=NULL) mp->A = opt->A;
190 } while (0)
191
192 @c
193 MP
194 mp_do_new (jmp_buf *buf) {
195   MP mp = malloc(sizeof(MP_instance));
196   if (mp==NULL)
197         return NULL;
198   memset(mp,0,sizeof(MP_instance));
199   mp->jump_buf = buf;
200   return mp;
201 }
202
203 @ @c
204 static void mp_free (MP mp) {
205   int k; /* loop variable */
206   @<Dealloc variables@>
207   if (mp->noninteractive) {
208     @<Finish non-interactive use@>;
209   }
210   xfree(mp);
211 }
212
213 @ @c
214 void mp_do_initialize ( MP mp) {
215   @<Local variables for initialization@>
216   @<Set initial values of key variables@>
217 }
218
219 @ This procedure gets things started properly.
220 @c
221 MP mp_initialize (MP_options *opt) { 
222   MP mp;
223   jmp_buf buf;
224   @<Setup the non-local jump buffer in |mp_new|@>;
225   mp = mp_do_new(&buf);
226   if (mp == NULL)
227     return NULL;
228   mp->userdata=opt->userdata;
229   @<Set |ini_version|@>;
230   mp->noninteractive=opt->noninteractive;
231   set_callback_option(find_file);
232   set_callback_option(open_file);
233   set_callback_option(read_ascii_file);
234   set_callback_option(read_binary_file);
235   set_callback_option(close_file);
236   set_callback_option(eof_file);
237   set_callback_option(flush_file);
238   set_callback_option(write_ascii_file);
239   set_callback_option(write_binary_file);
240   set_callback_option(shipout_backend);
241   if (opt->banner && *(opt->banner)) {
242     mp->banner = xstrdup(opt->banner);
243   } else {
244     mp->banner = xstrdup(default_banner);
245   }
246   if (opt->command_line && *(opt->command_line))
247     mp->command_line = xstrdup(opt->command_line);
248   if (mp->noninteractive) {
249     @<Prepare function pointers for non-interactive use@>;
250   } 
251   /* open the terminal for output */
252   t_open_out; 
253   @<Find constant sizes@>;
254   @<Allocate or initialize variables@>
255   mp_reallocate_memory(mp,mp->mem_max);
256   mp_reallocate_paths(mp,1000);
257   mp_reallocate_fonts(mp,8);
258   mp->history=mp_fatal_error_stop; /* in case we quit during initialization */
259   @<Check the ``constant'' values...@>;
260   if ( mp->bad>0 ) {
261         char ss[256];
262     mp_snprintf(ss,256,"Ouch---my internal constants have been clobbered!\n"
263                    "---case %i",(int)mp->bad);
264     do_fprintf(mp->err_out,(char *)ss);
265 @.Ouch...clobbered@>
266     return mp;
267   }
268   mp_do_initialize(mp); /* erase preloaded mem */
269   if (mp->ini_version) {
270     @<Run inimpost commands@>;
271   }
272   if (!mp->noninteractive) {
273     @<Initialize the output routines@>;
274     @<Get the first line of input and prepare to start@>;
275     @<Initializations after first line is read@>;
276   } else {
277     mp->history=mp_spotless;
278   }
279   return mp;
280 }
281
282 @ @<Initializations after first line is read@>=
283 mp_set_job_id(mp);
284 mp_init_map_file(mp, mp->troff_mode);
285 mp->history=mp_spotless; /* ready to go! */
286 if (mp->troff_mode) {
287   mp->internal[mp_gtroffmode]=unity; 
288   mp->internal[mp_prologues]=unity; 
289 }
290 if ( mp->start_sym>0 ) { /* insert the `\&{everyjob}' symbol */
291   mp->cur_sym=mp->start_sym; mp_back_input(mp);
292 }
293
294 @ @<Exported function headers@>=
295 extern MP_options *mp_options (void);
296 extern MP mp_initialize (MP_options *opt) ;
297 extern int mp_status(MP mp);
298 extern void *mp_userdata(MP mp);
299
300 @ @c
301 int mp_status(MP mp) { return mp->history; }
302
303 @ @c
304 void *mp_userdata(MP mp) { return mp->userdata; }
305
306 @ The overall \MP\ program begins with the heading just shown, after which
307 comes a bunch of procedure declarations and function declarations.
308 Finally we will get to the main program, which begins with the
309 comment `|start_here|'. If you want to skip down to the
310 main program now, you can look up `|start_here|' in the index.
311 But the author suggests that the best way to understand this program
312 is to follow pretty much the order of \MP's components as they appear in the
313 \.{WEB} description you are now reading, since the present ordering is
314 intended to combine the advantages of the ``bottom up'' and ``top down''
315 approaches to the problem of understanding a somewhat complicated system.
316
317 @ Some of the code below is intended to be used only when diagnosing the
318 strange behavior that sometimes occurs when \MP\ is being installed or
319 when system wizards are fooling around with \MP\ without quite knowing
320 what they are doing. Such code will not normally be compiled; it is
321 delimited by the preprocessor test `|#ifdef DEBUG .. #endif|'.
322
323 @ This program has two important variations: (1) There is a long and slow
324 version called \.{INIMP}, which does the extra calculations needed to
325 @.INIMP@>
326 initialize \MP's internal tables; and (2)~there is a shorter and faster
327 production version, which cuts the initialization to a bare minimum.
328
329 Which is which is decided at runtime.
330
331 @ The following parameters can be changed at compile time to extend or
332 reduce \MP's capacity. They may have different values in \.{INIMP} and
333 in production versions of \MP.
334 @.INIMP@>
335 @^system dependencies@>
336
337 @<Constants...@>=
338 #define file_name_size 255 /* file names shouldn't be longer than this */
339 #define bistack_size 1500 /* size of stack for bisection algorithms;
340   should probably be left at this value */
341
342 @ Like the preceding parameters, the following quantities can be changed
343 to extend or reduce \MP's capacity. But if they are changed,
344 it is necessary to rerun the initialization program \.{INIMP}
345 @.INIMP@>
346 to generate new tables for the production \MP\ program.
347 One can't simply make helter-skelter changes to the following constants,
348 since certain rather complex initialization
349 numbers are computed from them. 
350
351 @ @<Glob...@>=
352 int max_strings; /* maximum number of strings; must not exceed |max_halfword| */
353 int pool_size; /* maximum number of characters in strings, including all
354   error messages and help texts, and the names of all identifiers */
355 int mem_max; /* greatest index in \MP's internal |mem| array;
356   must be strictly less than |max_halfword|;
357   must be equal to |mem_top| in \.{INIMP}, otherwise |>=mem_top| */
358 int mem_top; /* largest index in the |mem| array dumped by \.{INIMP};
359   must not be greater than |mem_max| */
360 int hash_prime; /* a prime number equal to about 85\pct! of |hash_size| */
361
362 @ @<Option variables@>=
363 int error_line; /* width of context lines on terminal error messages */
364 int half_error_line; /* width of first lines of contexts in terminal
365   error messages; should be between 30 and |error_line-15| */
366 int max_print_line; /* width of longest text lines output; should be at least 60 */
367 unsigned hash_size; /* maximum number of symbolic tokens,
368   must be less than |max_halfword-3*param_size| */
369 int param_size; /* maximum number of simultaneous macro parameters */
370 int max_in_open; /* maximum number of input files and error insertions that
371   can be going on simultaneously */
372 int main_memory; /* only for options, to set up |mem_max| and |mem_top| */
373 void *userdata; /* this allows the calling application to setup local */
374 char *banner; /* the banner that is printed to the screen and log */
375
376 @ @<Dealloc variables@>=
377 xfree(mp->banner);
378
379
380 @d set_value(a,b,c) do { a=c; if (b>c) a=b; } while (0)
381
382 @<Allocate or ...@>=
383 mp->max_strings=500;
384 mp->pool_size=10000;
385 set_value(mp->error_line,opt->error_line,79);
386 set_value(mp->half_error_line,opt->half_error_line,50);
387 if (mp->half_error_line>mp->error_line-15 ) 
388   mp->half_error_line = mp->error_line-15;
389 set_value(mp->max_print_line,opt->max_print_line,100);
390
391 @ In case somebody has inadvertently made bad settings of the ``constants,''
392 \MP\ checks them using a global variable called |bad|.
393
394 This is the second of many sections of \MP\ where global variables are
395 defined.
396
397 @<Glob...@>=
398 integer bad; /* is some ``constant'' wrong? */
399
400 @ Later on we will say `\ignorespaces|if (mem_max>=max_halfword) bad=10;|',
401 or something similar. (We can't do that until |max_halfword| has been defined.)
402
403 In case you are wondering about the non-consequtive values of |bad|: some
404 of the things that used to be WEB constants are now runtime variables
405 with checking at assignment time.
406
407 @<Check the ``constant'' values for consistency@>=
408 mp->bad=0;
409 if ( mp->mem_top<=1100 ) mp->bad=4;
410
411 @ Some |goto| labels are used by the following definitions. The label
412 `|restart|' is occasionally used at the very beginning of a procedure; and
413 the label `|reswitch|' is occasionally used just prior to a |case|
414 statement in which some cases change the conditions and we wish to branch
415 to the newly applicable case.  Loops that are set up with the |loop|
416 construction defined below are commonly exited by going to `|done|' or to
417 `|found|' or to `|not_found|', and they are sometimes repeated by going to
418 `|continue|'.  If two or more parts of a subroutine start differently but
419 end up the same, the shared code may be gathered together at
420 `|common_ending|'.
421
422 @ Here are some macros for common programming idioms.
423
424 @d incr(A)   (A)=(A)+1 /* increase a variable by unity */
425 @d decr(A)   (A)=(A)-1 /* decrease a variable by unity */
426 @d negate(A) (A)=-(A) /* change the sign of a variable */
427 @d double(A) (A)=(A)+(A)
428 @d odd(A)   ((A)%2==1)
429 @d do_nothing   /* empty statement */
430
431 @* \[2] The character set.
432 In order to make \MP\ readily portable to a wide variety of
433 computers, all of its input text is converted to an internal eight-bit
434 code that includes standard ASCII, the ``American Standard Code for
435 Information Interchange.''  This conversion is done immediately when each
436 character is read in. Conversely, characters are converted from ASCII to
437 the user's external representation just before they are output to a
438 text file.
439 @^ASCII code@>
440
441 Such an internal code is relevant to users of \MP\ only with respect to
442 the \&{char} and \&{ASCII} operations, and the comparison of strings.
443
444 @ Characters of text that have been converted to \MP's internal form
445 are said to be of type |ASCII_code|, which is a subrange of the integers.
446
447 @<Types...@>=
448 typedef unsigned char ASCII_code; /* eight-bit numbers */
449
450 @ The present specification of \MP\ has been written under the assumption
451 that the character set contains at least the letters and symbols associated
452 with ASCII codes 040 through 0176; all of these characters are now
453 available on most computer terminals.
454
455 @<Types...@>=
456 typedef unsigned char text_char; /* the data type of characters in text files */
457
458 @ @<Local variables for init...@>=
459 integer i;
460
461 @ The \MP\ processor converts between ASCII code and
462 the user's external character set by means of arrays |xord| and |xchr|
463 that are analogous to Pascal's |ord| and |chr| functions.
464
465 @d xchr(A) mp->xchr[(A)]
466 @d xord(A) mp->xord[(A)]
467
468 @<Glob...@>=
469 ASCII_code xord[256];  /* specifies conversion of input characters */
470 text_char xchr[256];  /* specifies conversion of output characters */
471
472 @ The core system assumes all 8-bit is acceptable.  If it is not,
473 a change file has to alter the below section.
474 @^system dependencies@>
475
476 Additionally, people with extended character sets can
477 assign codes arbitrarily, giving an |xchr| equivalent to whatever
478 characters the users of \MP\ are allowed to have in their input files.
479 Appropriate changes to \MP's |char_class| table should then be made.
480 (Unlike \TeX, each installation of \MP\ has a fixed assignment of category
481 codes, called the |char_class|.) Such changes make portability of programs
482 more difficult, so they should be introduced cautiously if at all.
483 @^character set dependencies@>
484 @^system dependencies@>
485
486 @<Set initial ...@>=
487 for (i=0;i<=0377;i++) { xchr(i)=(text_char)i; }
488
489 @ The following system-independent code makes the |xord| array contain a
490 suitable inverse to the information in |xchr|. Note that if |xchr[i]=xchr[j]|
491 where |i<j<0177|, the value of |xord[xchr[i]]| will turn out to be
492 |j| or more; hence, standard ASCII code numbers will be used instead of
493 codes below 040 in case there is a coincidence.
494
495 @<Set initial ...@>=
496 for (i=0;i<=255;i++) { 
497    xord(xchr(i))=0177;
498 }
499 for (i=0200;i<=0377;i++) { xord(xchr(i))=(ASCII_code)i;}
500 for (i=0;i<=0176;i++) { xord(xchr(i))=(ASCII_code)i;}
501
502 @* \[3] Input and output.
503 The bane of portability is the fact that different operating systems treat
504 input and output quite differently, perhaps because computer scientists
505 have not given sufficient attention to this problem. People have felt somehow
506 that input and output are not part of ``real'' programming. Well, it is true
507 that some kinds of programming are more fun than others. With existing
508 input/output conventions being so diverse and so messy, the only sources of
509 joy in such parts of the code are the rare occasions when one can find a
510 way to make the program a little less bad than it might have been. We have
511 two choices, either to attack I/O now and get it over with, or to postpone
512 I/O until near the end. Neither prospect is very attractive, so let's
513 get it over with.
514
515 The basic operations we need to do are (1)~inputting and outputting of
516 text, to or from a file or the user's terminal; (2)~inputting and
517 outputting of eight-bit bytes, to or from a file; (3)~instructing the
518 operating system to initiate (``open'') or to terminate (``close'') input or
519 output from a specified file; (4)~testing whether the end of an input
520 file has been reached; (5)~display of bits on the user's screen.
521 The bit-display operation will be discussed in a later section; we shall
522 deal here only with more traditional kinds of I/O.
523
524 @ Finding files happens in a slightly roundabout fashion: the \MP\
525 instance object contains a field that holds a function pointer that finds a
526 file, and returns its name, or NULL. For this, it receives three
527 parameters: the non-qualified name |fname|, the intended |fopen|
528 operation type |fmode|, and the type of the file |ftype|.
529
530 The file types that are passed on in |ftype| can be  used to 
531 differentiate file searches if a library like kpathsea is used,
532 the fopen mode is passed along for the same reason.
533
534 @<Types...@>=
535 typedef unsigned char eight_bits ; /* unsigned one-byte quantity */
536
537 @ @<Exported types@>=
538 enum mp_filetype {
539   mp_filetype_terminal = 0, /* the terminal */
540   mp_filetype_error, /* the terminal */
541   mp_filetype_program , /* \MP\ language input */
542   mp_filetype_log,  /* the log file */
543   mp_filetype_postscript, /* the postscript output */
544   mp_filetype_memfile, /* memory dumps */
545   mp_filetype_metrics, /* TeX font metric files */
546   mp_filetype_fontmap, /* PostScript font mapping files */
547   mp_filetype_font, /*  PostScript type1 font programs */
548   mp_filetype_encoding, /*  PostScript font encoding files */
549   mp_filetype_text  /* first text file for readfrom and writeto primitives */
550 };
551 typedef char *(*mp_file_finder)(MP, const char *, const char *, int);
552 typedef void *(*mp_file_opener)(MP, const char *, const char *, int);
553 typedef char *(*mp_file_reader)(MP, void *, size_t *);
554 typedef void (*mp_binfile_reader)(MP, void *, void **, size_t *);
555 typedef void (*mp_file_closer)(MP, void *);
556 typedef int (*mp_file_eoftest)(MP, void *);
557 typedef void (*mp_file_flush)(MP, void *);
558 typedef void (*mp_file_writer)(MP, void *, const char *);
559 typedef void (*mp_binfile_writer)(MP, void *, void *, size_t);
560
561 @ @<Option variables@>=
562 mp_file_finder find_file;
563 mp_file_opener open_file;
564 mp_file_reader read_ascii_file;
565 mp_binfile_reader read_binary_file;
566 mp_file_closer close_file;
567 mp_file_eoftest eof_file;
568 mp_file_flush flush_file;
569 mp_file_writer write_ascii_file;
570 mp_binfile_writer write_binary_file;
571
572 @ The default function for finding files is |mp_find_file|. It is 
573 pretty stupid: it will only find files in the current directory.
574
575 This function may disappear altogether, it is currently only
576 used for the default font map file.
577
578 @c
579 char *mp_find_file (MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)  {
580   (void) mp;
581   if (fmode[0] != 'r' || (! access (fname,R_OK)) || ftype) {  
582      return strdup(fname);
583   }
584   return NULL;
585 }
586
587 @ Because |mp_find_file| is used so early, it has to be in the helpers
588 section.
589
590 @<Internal ...@>=
591 char *mp_find_file (MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype) ;
592 void *mp_open_file (MP mp , const char *fname, const char *fmode, int ftype) ;
593 char *mp_read_ascii_file (MP mp, void *f, size_t *size) ;
594 void mp_read_binary_file (MP mp, void *f, void **d, size_t *size) ;
595 void mp_close_file (MP mp, void *f) ;
596 int mp_eof_file (MP mp, void *f) ;
597 void mp_flush_file (MP mp, void *f) ;
598 void mp_write_ascii_file (MP mp, void *f, const char *s) ;
599 void mp_write_binary_file (MP mp, void *f, void *s, size_t t) ;
600
601 @ The function to open files can now be very short.
602
603 @c
604 void *mp_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)  {
605   char realmode[3];
606   (void) mp;
607   realmode[0] = *fmode;
608   realmode[1] = 'b';
609   realmode[2] = 0;
610   if (ftype==mp_filetype_terminal) {
611     return (fmode[0] == 'r' ? stdin : stdout);
612   } else if (ftype==mp_filetype_error) {
613     return stderr;
614   } else if (fname != NULL && (fmode[0] != 'r' || (! access (fname,R_OK)))) {
615     return (void *)fopen(fname, realmode);
616   }
617   return NULL;
618 }
619
620 @ This is a legacy interface: (almost) all file names pass through |name_of_file|.
621
622 @<Glob...@>=
623 char name_of_file[file_name_size+1]; /* the name of a system file */
624 int name_length;/* this many characters are actually
625   relevant in |name_of_file| (the rest are blank) */
626
627 @ @<Option variables@>=
628 int print_found_names; /* configuration parameter */
629
630 @ If this parameter is true, the terminal and log will report the found
631 file names for input files instead of the requested ones. 
632 It is off by default because it creates an extra filename lookup.
633
634 @<Allocate or initialize ...@>=
635 mp->print_found_names = (opt->print_found_names>0 ? true : false);
636
637 @ \MP's file-opening procedures return |false| if no file identified by
638 |name_of_file| could be opened.
639
640 The |OPEN_FILE| macro takes care of the |print_found_names| parameter.
641 It is not used for opening a mem file for read, because that file name 
642 is never printed.
643
644 @d OPEN_FILE(A) do {
645   if (mp->print_found_names) {
646     char *s = (mp->find_file)(mp,mp->name_of_file,A,ftype);
647     if (s!=NULL) {
648       *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,A, ftype); 
649       strncpy(mp->name_of_file,s,file_name_size);
650       xfree(s);
651     } else {
652       *f = NULL;
653     }
654   } else {
655     *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,A, ftype); 
656   }
657 } while (0);
658 return (*f ? true : false)
659
660 @c 
661 boolean mp_a_open_in (MP mp, void **f, int ftype) {
662   /* open a text file for input */
663   OPEN_FILE("r");
664 }
665 @#
666 boolean mp_w_open_in (MP mp, void **f) {
667   /* open a word file for input */
668   *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,"r",mp_filetype_memfile); 
669   return (*f ? true : false);
670 }
671 @#
672 boolean mp_a_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
673   /* open a text file for output */
674   OPEN_FILE("w");
675 }
676 @#
677 boolean mp_b_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
678   /* open a binary file for output */
679   OPEN_FILE("w");
680 }
681 @#
682 boolean mp_w_open_out (MP mp, void **f) {
683   /* open a word file for output */
684   int ftype = mp_filetype_memfile;
685   OPEN_FILE("w");
686 }
687
688 @ @c
689 char *mp_read_ascii_file (MP mp, void *ff, size_t *size) {
690   int c;
691   size_t len = 0, lim = 128;
692   char *s = NULL;
693   FILE *f = (FILE *)ff;
694   *size = 0;
695   (void) mp; /* for -Wunused */
696   if (f==NULL)
697     return NULL;
698   c = fgetc(f);
699   if (c==EOF)
700     return NULL;
701   s = malloc(lim); 
702   if (s==NULL) return NULL;
703   while (c!=EOF && c!='\n' && c!='\r') { 
704     if (len==lim) {
705       s =realloc(s, (lim+(lim>>2)));
706       if (s==NULL) return NULL;
707       lim+=(lim>>2);
708     }
709         s[len++] = c;
710     c =fgetc(f);
711   }
712   if (c=='\r') {
713     c = fgetc(f);
714     if (c!=EOF && c!='\n')
715        ungetc(c,f);
716   }
717   s[len] = 0;
718   *size = len;
719   return s;
720 }
721
722 @ @c
723 void mp_write_ascii_file (MP mp, void *f, const char *s) {
724   (void) mp;
725   if (f!=NULL) {
726     fputs(s,(FILE *)f);
727   }
728 }
729
730 @ @c
731 void mp_read_binary_file (MP mp, void *f, void **data, size_t *size) {
732   size_t len = 0;
733   (void) mp;
734   if (f!=NULL)
735     len = fread(*data,1,*size,(FILE *)f);
736   *size = len;
737 }
738
739 @ @c
740 void mp_write_binary_file (MP mp, void *f, void *s, size_t size) {
741   (void) mp;
742   if (f!=NULL)
743     (void)fwrite(s,size,1,(FILE *)f);
744 }
745
746
747 @ @c
748 void mp_close_file (MP mp, void *f) {
749   (void) mp;
750   if (f!=NULL)
751     fclose((FILE *)f);
752 }
753
754 @ @c
755 int mp_eof_file (MP mp, void *f) {
756   (void) mp;
757   if (f!=NULL)
758     return feof((FILE *)f);
759    else 
760     return 1;
761 }
762
763 @ @c
764 void mp_flush_file (MP mp, void *f) {
765   (void) mp;
766   if (f!=NULL)
767     fflush((FILE *)f);
768 }
769
770 @ Input from text files is read one line at a time, using a routine called
771 |input_ln|. This function is defined in terms of global variables called
772 |buffer|, |first|, and |last| that will be described in detail later; for
773 now, it suffices for us to know that |buffer| is an array of |ASCII_code|
774 values, and that |first| and |last| are indices into this array
775 representing the beginning and ending of a line of text.
776
777 @<Glob...@>=
778 size_t buf_size; /* maximum number of characters simultaneously present in
779                     current lines of open files */
780 ASCII_code *buffer; /* lines of characters being read */
781 size_t first; /* the first unused position in |buffer| */
782 size_t last; /* end of the line just input to |buffer| */
783 size_t max_buf_stack; /* largest index used in |buffer| */
784
785 @ @<Allocate or initialize ...@>=
786 mp->buf_size = 200;
787 mp->buffer = xmalloc((mp->buf_size+1),sizeof(ASCII_code));
788
789 @ @<Dealloc variables@>=
790 xfree(mp->buffer);
791
792 @ @c
793 void mp_reallocate_buffer(MP mp, size_t l) {
794   ASCII_code *buffer;
795   if (l>max_halfword) {
796     mp_confusion(mp,"buffer size"); /* can't happen (I hope) */
797   }
798   buffer = xmalloc((l+1),sizeof(ASCII_code));
799   memcpy(buffer,mp->buffer,(mp->buf_size+1));
800   xfree(mp->buffer);
801   mp->buffer = buffer ;
802   mp->buf_size = l;
803 }
804
805 @ The |input_ln| function brings the next line of input from the specified
806 field into available positions of the buffer array and returns the value
807 |true|, unless the file has already been entirely read, in which case it
808 returns |false| and sets |last:=first|.  In general, the |ASCII_code|
809 numbers that represent the next line of the file are input into
810 |buffer[first]|, |buffer[first+1]|, \dots, |buffer[last-1]|; and the
811 global variable |last| is set equal to |first| plus the length of the
812 line. Trailing blanks are removed from the line; thus, either |last=first|
813 (in which case the line was entirely blank) or |buffer[last-1]<>" "|.
814 @^inner loop@>
815
816 The variable |max_buf_stack|, which is used to keep track of how large
817 the |buf_size| parameter must be to accommodate the present job, is
818 also kept up to date by |input_ln|.
819
820 @c 
821 boolean mp_input_ln (MP mp, void *f ) {
822   /* inputs the next line or returns |false| */
823   char *s;
824   size_t size = 0; 
825   mp->last=mp->first; /* cf.\ Matthew 19\thinspace:\thinspace30 */
826   s = (mp->read_ascii_file)(mp,f, &size);
827   if (s==NULL)
828         return false;
829   if (size>0) {
830     mp->last = mp->first+size;
831     if ( mp->last>=mp->max_buf_stack ) { 
832       mp->max_buf_stack=mp->last+1;
833       while ( mp->max_buf_stack>=mp->buf_size ) {
834         mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
835       }
836     }
837     memcpy((mp->buffer+mp->first),s,size);
838     /* while ( mp->buffer[mp->last]==' ' ) mp->last--; */
839   } 
840   free(s);
841   return true;
842 }
843
844 @ The user's terminal acts essentially like other files of text, except
845 that it is used both for input and for output. When the terminal is
846 considered an input file, the file variable is called |term_in|, and when it
847 is considered an output file the file variable is |term_out|.
848 @^system dependencies@>
849
850 @<Glob...@>=
851 void * term_in; /* the terminal as an input file */
852 void * term_out; /* the terminal as an output file */
853 void * err_out; /* the terminal as an output file */
854
855 @ Here is how to open the terminal files. In the default configuration,
856 nothing happens except that the command line (if there is one) is copied
857 to the input buffer.  The variable |command_line| will be filled by the 
858 |main| procedure. The copying can not be done earlier in the program 
859 logic because in the |INI| version, the |buffer| is also used for primitive 
860 initialization.
861
862 @d t_open_out  do {/* open the terminal for text output */
863     mp->term_out = (mp->open_file)(mp,"terminal", "w", mp_filetype_terminal);
864     mp->err_out = (mp->open_file)(mp,"error", "w", mp_filetype_error);
865 } while (0)
866 @d t_open_in  do { /* open the terminal for text input */
867     mp->term_in = (mp->open_file)(mp,"terminal", "r", mp_filetype_terminal);
868     if (mp->command_line!=NULL) {
869       mp->last = strlen(mp->command_line);
870       strncpy((char *)mp->buffer,mp->command_line,mp->last);
871       xfree(mp->command_line);
872     } else {
873           mp->last = 0;
874     }
875 } while (0)
876
877 @<Option variables@>=
878 char *command_line;
879
880 @ Sometimes it is necessary to synchronize the input/output mixture that
881 happens on the user's terminal, and three system-dependent
882 procedures are used for this
883 purpose. The first of these, |update_terminal|, is called when we want
884 to make sure that everything we have output to the terminal so far has
885 actually left the computer's internal buffers and been sent.
886 The second, |clear_terminal|, is called when we wish to cancel any
887 input that the user may have typed ahead (since we are about to
888 issue an unexpected error message). The third, |wake_up_terminal|,
889 is supposed to revive the terminal if the user has disabled it by
890 some instruction to the operating system.  The following macros show how
891 these operations can be specified:
892 @^system dependencies@>
893
894 @d update_terminal  (mp->flush_file)(mp,mp->term_out) /* empty the terminal output buffer */
895 @d clear_terminal   do_nothing /* clear the terminal input buffer */
896 @d wake_up_terminal (mp->flush_file)(mp,mp->term_out) 
897                     /* cancel the user's cancellation of output */
898
899 @ We need a special routine to read the first line of \MP\ input from
900 the user's terminal. This line is different because it is read before we
901 have opened the transcript file; there is sort of a ``chicken and
902 egg'' problem here. If the user types `\.{input cmr10}' on the first
903 line, or if some macro invoked by that line does such an \.{input},
904 the transcript file will be named `\.{cmr10.log}'; but if no \.{input}
905 commands are performed during the first line of terminal input, the transcript
906 file will acquire its default name `\.{mpout.log}'. (The transcript file
907 will not contain error messages generated by the first line before the
908 first \.{input} command.)
909
910 The first line is even more special. It's nice to let the user start
911 running a \MP\ job by typing a command line like `\.{MP cmr10}'; in
912 such a case, \MP\ will operate as if the first line of input were
913 `\.{cmr10}', i.e., the first line will consist of the remainder of the
914 command line, after the part that invoked \MP.
915
916 @ Different systems have different ways to get started. But regardless of
917 what conventions are adopted, the routine that initializes the terminal
918 should satisfy the following specifications:
919
920 \yskip\textindent{1)}It should open file |term_in| for input from the
921   terminal. (The file |term_out| will already be open for output to the
922   terminal.)
923
924 \textindent{2)}If the user has given a command line, this line should be
925   considered the first line of terminal input. Otherwise the
926   user should be prompted with `\.{**}', and the first line of input
927   should be whatever is typed in response.
928
929 \textindent{3)}The first line of input, which might or might not be a
930   command line, should appear in locations |first| to |last-1| of the
931   |buffer| array.
932
933 \textindent{4)}The global variable |loc| should be set so that the
934   character to be read next by \MP\ is in |buffer[loc]|. This
935   character should not be blank, and we should have |loc<last|.
936
937 \yskip\noindent(It may be necessary to prompt the user several times
938 before a non-blank line comes in. The prompt is `\.{**}' instead of the
939 later `\.*' because the meaning is slightly different: `\.{input}' need
940 not be typed immediately after~`\.{**}'.)
941
942 @d loc mp->cur_input.loc_field /* location of first unread character in |buffer| */
943
944 @c 
945 boolean mp_init_terminal (MP mp) { /* gets the terminal input started */
946   t_open_in; 
947   if (mp->last!=0) {
948     loc = 0; mp->first = 0;
949         return true;
950   }
951   while (1) { 
952     if (!mp->noninteractive) {
953           wake_up_terminal; do_fprintf(mp->term_out,"**"); update_terminal;
954 @.**@>
955     }
956     if ( ! mp_input_ln(mp, mp->term_in ) ) { /* this shouldn't happen */
957       do_fprintf(mp->term_out,"\n! End of file on the terminal... why?");
958 @.End of file on the terminal@>
959       return false;
960     }
961     loc=(halfword)mp->first;
962     while ( (loc<(int)mp->last)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) 
963       incr(loc);
964     if ( loc<(int)mp->last ) { 
965       return true; /* return unless the line was all blank */
966     }
967     if (!mp->noninteractive) {
968           do_fprintf(mp->term_out,"Please type the name of your input file.\n");
969     }
970   }
971 }
972
973 @ @<Declarations@>=
974 boolean mp_init_terminal (MP mp) ;
975
976
977 @* \[4] String handling.
978 Symbolic token names and diagnostic messages are variable-length strings
979 of eight-bit characters. Many strings \MP\ uses are simply literals
980 in the compiled source, like the error messages and the names of the
981 internal parameters. Other strings are used or defined from the \MP\ input 
982 language, and these have to be interned.
983
984 \MP\ uses strings more extensively than \MF\ does, but the necessary
985 operations can still be handled with a fairly simple data structure.
986 The array |str_pool| contains all of the (eight-bit) ASCII codes in all
987 of the strings, and the array |str_start| contains indices of the starting
988 points of each string. Strings are referred to by integer numbers, so that
989 string number |s| comprises the characters |str_pool[j]| for
990 |str_start[s]<=j<str_start[ss]| where |ss=next_str[s]|.  The string pool
991 is allocated sequentially and |str_pool[pool_ptr]| is the next unused
992 location.  The first string number not currently in use is |str_ptr|
993 and |next_str[str_ptr]| begins a list of free string numbers.  String
994 pool entries |str_start[str_ptr]| up to |pool_ptr| are reserved for a
995 string currently being constructed.
996
997 String numbers 0 to 255 are reserved for strings that correspond to single
998 ASCII characters. This is in accordance with the conventions of \.{WEB},
999 @.WEB@>
1000 which converts single-character strings into the ASCII code number of the
1001 single character involved, while it converts other strings into integers
1002 and builds a string pool file. Thus, when the string constant \.{"."} appears
1003 in the program below, \.{WEB} converts it into the integer 46, which is the
1004 ASCII code for a period, while \.{WEB} will convert a string like \.{"hello"}
1005 into some integer greater than~255. String number 46 will presumably be the
1006 single character `\..'\thinspace; but some ASCII codes have no standard visible
1007 representation, and \MP\ may need to be able to print an arbitrary
1008 ASCII character, so the first 256 strings are used to specify exactly what
1009 should be printed for each of the 256 possibilities.
1010
1011 @<Types...@>=
1012 typedef int pool_pointer; /* for variables that point into |str_pool| */
1013 typedef int str_number; /* for variables that point into |str_start| */
1014
1015 @ @<Glob...@>=
1016 ASCII_code *str_pool; /* the characters */
1017 pool_pointer *str_start; /* the starting pointers */
1018 str_number *next_str; /* for linking strings in order */
1019 pool_pointer pool_ptr; /* first unused position in |str_pool| */
1020 str_number str_ptr; /* number of the current string being created */
1021 pool_pointer init_pool_ptr; /* the starting value of |pool_ptr| */
1022 str_number init_str_use; /* the initial number of strings in use */
1023 pool_pointer max_pool_ptr; /* the maximum so far of |pool_ptr| */
1024 str_number max_str_ptr; /* the maximum so far of |str_ptr| */
1025
1026 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1027 mp->str_pool  = xmalloc ((mp->pool_size +1),sizeof(ASCII_code));
1028 mp->str_start = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(pool_pointer));
1029 mp->next_str  = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(str_number));
1030
1031 @ @<Dealloc variables@>=
1032 xfree(mp->str_pool);
1033 xfree(mp->str_start);
1034 xfree(mp->next_str);
1035
1036 @ Most printing is done from |char *|s, but sometimes not. Here are
1037 functions that convert an internal string into a |char *| for use
1038 by the printing routines, and vice versa.
1039
1040 @d str(A) mp_str(mp,A)
1041 @d rts(A) mp_rts(mp,A)
1042 @d null_str rts("")
1043
1044 @<Internal ...@>=
1045 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b);
1046 char * mp_str (MP mp, str_number s);
1047
1048 @ @<Declarations@>=
1049 str_number mp_rts (MP mp, const char *s);
1050 str_number mp_make_string (MP mp);
1051
1052 @ @c 
1053 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b) {
1054         if (a==NULL && b==NULL) 
1055           return 0;
1056     if (a==NULL)
1057       return -1;
1058     if (b==NULL)
1059       return 1;
1060     return strcmp(a,b);
1061 }
1062
1063 @ The attempt to catch interrupted strings that is in |mp_rts|, is not 
1064 very good: it does not handle nesting over more than one level.
1065
1066 @c
1067 char * mp_str (MP mp, str_number ss) {
1068   char *s;
1069   size_t len;
1070   if (ss==mp->str_ptr) {
1071     return NULL;
1072   } else {
1073     len = (size_t)length(ss);
1074     s = xmalloc(len+1,sizeof(char));
1075     strncpy(s,(char *)(mp->str_pool+(mp->str_start[ss])),len);
1076     s[len] = 0;
1077     return (char *)s;
1078   }
1079 }
1080 str_number mp_rts (MP mp, const char *s) {
1081   int r; /* the new string */ 
1082   int old; /* a possible string in progress */
1083   int i=0;
1084   if (strlen(s)==0) {
1085     return 256;
1086   } else if (strlen(s)==1) {
1087     return s[0];
1088   } else {
1089    old=0;
1090    str_room((integer)strlen(s));
1091    if (mp->str_start[mp->str_ptr]<mp->pool_ptr)
1092      old = mp_make_string(mp);
1093    while (*s) {
1094      append_char(*s);
1095      s++;
1096    }
1097    r = mp_make_string(mp);
1098    if (old!=0) {
1099       str_room(length(old));
1100       while (i<length(old)) {
1101         append_char((mp->str_start[old]+i));
1102       } 
1103       mp_flush_string(mp,old);
1104     }
1105     return r;
1106   }
1107 }
1108
1109 @ Except for |strs_used_up|, the following string statistics are only
1110 maintained when code between |stat| $\ldots$ |tats| delimiters is not
1111 commented out:
1112
1113 @<Glob...@>=
1114 integer strs_used_up; /* strings in use or unused but not reclaimed */
1115 integer pool_in_use; /* total number of cells of |str_pool| actually in use */
1116 integer strs_in_use; /* total number of strings actually in use */
1117 integer max_pl_used; /* maximum |pool_in_use| so far */
1118 integer max_strs_used; /* maximum |strs_in_use| so far */
1119
1120 @ Several of the elementary string operations are performed using \.{WEB}
1121 macros instead of functions, because many of the
1122 operations are done quite frequently and we want to avoid the
1123 overhead of procedure calls. For example, here is
1124 a simple macro that computes the length of a string.
1125 @.WEB@>
1126
1127 @d str_stop(A) mp->str_start[mp->next_str[(A)]] /* one cell past the end of string \# */
1128 @d length(A) (str_stop((A))-mp->str_start[(A)]) /* the number of characters in string \# */
1129
1130 @ The length of the current string is called |cur_length|.  If we decide that
1131 the current string is not needed, |flush_cur_string| resets |pool_ptr| so that
1132 |cur_length| becomes zero.
1133
1134 @d cur_length   (mp->pool_ptr - mp->str_start[mp->str_ptr])
1135 @d flush_cur_string   mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr]
1136
1137 @ Strings are created by appending character codes to |str_pool|.
1138 The |append_char| macro, defined here, does not check to see if the
1139 value of |pool_ptr| has gotten too high; this test is supposed to be
1140 made before |append_char| is used.
1141
1142 To test if there is room to append |l| more characters to |str_pool|,
1143 we shall write |str_room(l)|, which tries to make sure there is enough room
1144 by compacting the string pool if necessary.  If this does not work,
1145 |do_compaction| aborts \MP\ and gives an apologetic error message.
1146
1147 @d append_char(A)   /* put |ASCII_code| \# at the end of |str_pool| */
1148 { mp->str_pool[mp->pool_ptr]=(ASCII_code)(A); incr(mp->pool_ptr);
1149 }
1150 @d str_room(A)   /* make sure that the pool hasn't overflowed */
1151   { if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->max_pool_ptr ) {
1152     if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, (A));
1153     else mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+(A); }
1154   }
1155
1156 @ The following routine is similar to |str_room(1)| but it uses the
1157 argument |mp->pool_size| to prevent |do_compaction| from aborting when
1158 string space is exhausted.
1159
1160 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>=
1161 void mp_unit_str_room (MP mp);
1162
1163 @ @c
1164 void mp_unit_str_room (MP mp) { 
1165   if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
1166   if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+1;
1167 }
1168
1169 @ \MP's string expressions are implemented in a brute-force way: Every
1170 new string or substring that is needed is simply copied into the string pool.
1171 Space is eventually reclaimed by a procedure called |do_compaction| with
1172 the aid of a simple system system of reference counts.
1173 @^reference counts@>
1174
1175 The number of references to string number |s| will be |str_ref[s]|. The
1176 special value |str_ref[s]=max_str_ref=127| is used to denote an unknown
1177 positive number of references; such strings will never be recycled. If
1178 a string is ever referred to more than 126 times, simultaneously, we
1179 put it in this category. Hence a single byte suffices to store each |str_ref|.
1180
1181 @d max_str_ref 127 /* ``infinite'' number of references */
1182 @d add_str_ref(A) { if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) incr(mp->str_ref[(A)]); }
1183
1184 @<Glob...@>=
1185 int *str_ref;
1186
1187 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1188 mp->str_ref = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(int));
1189
1190 @ @<Dealloc variables@>=
1191 xfree(mp->str_ref);
1192
1193 @ Here's what we do when a string reference disappears:
1194
1195 @d delete_str_ref(A)  { 
1196     if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) {
1197        if ( mp->str_ref[(A)]>1 ) decr(mp->str_ref[(A)]); 
1198        else mp_flush_string(mp, (A));
1199     }
1200   }
1201
1202 @<Declare the procedure called |flush_string|@>=
1203 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) ;
1204
1205
1206 @ We can't flush the first set of static strings at all, so there 
1207 is no point in trying
1208
1209 @c
1210 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) { 
1211   if (length(s)>1) {
1212     mp->pool_in_use=mp->pool_in_use-length(s);
1213     decr(mp->strs_in_use);
1214     if ( mp->next_str[s]!=mp->str_ptr ) {
1215       mp->str_ref[s]=0;
1216     } else { 
1217       mp->str_ptr=s;
1218       decr(mp->strs_used_up);
1219     }
1220     mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr];
1221   }
1222 }
1223
1224 @ C literals cannot be simply added, they need to be set so they can't
1225 be flushed.
1226
1227 @d intern(A) mp_intern(mp,(A))
1228
1229 @c
1230 str_number mp_intern (MP mp, const char *s) {
1231   str_number r ;
1232   r = rts(s);
1233   mp->str_ref[r] = max_str_ref;
1234   return r;
1235 }
1236
1237 @ @<Declarations@>=
1238 str_number mp_intern (MP mp, const char *s);
1239
1240
1241 @ Once a sequence of characters has been appended to |str_pool|, it
1242 officially becomes a string when the function |make_string| is called.
1243 This function returns the identification number of the new string as its
1244 value.
1245
1246 When getting the next unused string number from the linked list, we pretend
1247 that
1248 $$ \hbox{|max_str_ptr+1|, |max_str_ptr+2|, $\ldots$, |mp->max_strings|} $$
1249 are linked sequentially even though the |next_str| entries have not been
1250 initialized yet.  We never allow |str_ptr| to reach |mp->max_strings|;
1251 |do_compaction| is responsible for making sure of this.
1252
1253 @<Declarations@>=
1254 @<Declare the procedure called |do_compaction|@>
1255 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>
1256 str_number mp_make_string (MP mp);
1257
1258 @ @c 
1259 str_number mp_make_string (MP mp) { /* current string enters the pool */
1260   str_number s; /* the new string */
1261 RESTART: 
1262   s=mp->str_ptr;
1263   mp->str_ptr=mp->next_str[s];
1264   if ( mp->str_ptr>mp->max_str_ptr ) {
1265     if ( mp->str_ptr==mp->max_strings ) { 
1266       mp->str_ptr=s;
1267       mp_do_compaction(mp, 0);
1268       goto RESTART;
1269     } else {
1270       mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
1271       mp->next_str[mp->str_ptr]=mp->max_str_ptr+1;
1272     }
1273   }
1274   mp->str_ref[s]=1;
1275   mp->str_start[mp->str_ptr]=mp->pool_ptr;
1276   incr(mp->strs_used_up);
1277   incr(mp->strs_in_use);
1278   mp->pool_in_use=mp->pool_in_use+length(s);
1279   if ( mp->pool_in_use>mp->max_pl_used ) 
1280     mp->max_pl_used=mp->pool_in_use;
1281   if ( mp->strs_in_use>mp->max_strs_used ) 
1282     mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
1283   return s;
1284 }
1285
1286 @ The most interesting string operation is string pool compaction.  The idea
1287 is to recover unused space in the |str_pool| array by recopying the strings
1288 to close the gaps created when some strings become unused.  All string
1289 numbers~$k$ where |str_ref[k]=0| are to be linked into the list of free string
1290 numbers after |str_ptr|.  If this fails to free enough pool space we issue an
1291 |overflow| error unless |needed=mp->pool_size|.  Calling |do_compaction|
1292 with |needed=mp->pool_size| supresses all overflow tests.
1293
1294 The compaction process starts with |last_fixed_str| because all lower numbered
1295 strings are permanently allocated with |max_str_ref| in their |str_ref| entries.
1296
1297 @<Glob...@>=
1298 str_number last_fixed_str; /* last permanently allocated string */
1299 str_number fixed_str_use; /* number of permanently allocated strings */
1300
1301 @ @<Declare the procedure called |do_compaction|@>=
1302 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) ;
1303
1304 @ @c
1305 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) {
1306   str_number str_use; /* a count of strings in use */
1307   str_number r,s,t; /* strings being manipulated */
1308   pool_pointer p,q; /* destination and source for copying string characters */
1309   @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>;
1310   r=mp->last_fixed_str;
1311   s=mp->next_str[r];
1312   p=mp->str_start[s];
1313   while ( s!=mp->str_ptr ) { 
1314     while ( mp->str_ref[s]==0 ) {
1315       @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;
1316         then |break| if |s=str_ptr|@>;
1317     }
1318     r=s; s=mp->next_str[s];
1319     incr(str_use);
1320     @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location
1321      after the end of the string@>;
1322   }
1323 DONE:   
1324   @<Move the current string back so that it starts at |p|@>;
1325   if ( needed<mp->pool_size ) {
1326     @<Make sure that there is room for another string with |needed| characters@>;
1327   }
1328   @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with the
1329      global versions@>;
1330   mp->strs_used_up=str_use;
1331 }
1332
1333 @ @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>=
1334 t=mp->next_str[mp->last_fixed_str];
1335 while (t!=mp->str_ptr && mp->str_ref[t]==max_str_ref) {
1336   incr(mp->fixed_str_use);
1337   mp->last_fixed_str=t;
1338   t=mp->next_str[t];
1339 }
1340 str_use=mp->fixed_str_use
1341
1342 @ Because of the way |flush_string| has been written, it should never be
1343 necessary to |break| here.  The extra line of code seems worthwhile to
1344 preserve the generality of |do_compaction|.
1345
1346 @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;...@>=
1347 {
1348 t=s;
1349 s=mp->next_str[s];
1350 mp->next_str[r]=s;
1351 mp->next_str[t]=mp->next_str[mp->str_ptr];
1352 mp->next_str[mp->str_ptr]=t;
1353 if ( s==mp->str_ptr ) goto DONE;
1354 }
1355
1356 @ The string currently starts at |str_start[r]| and ends just before
1357 |str_start[s]|.  We don't change |str_start[s]| because it might be needed
1358 to locate the next string.
1359
1360 @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location...@>=
1361 q=mp->str_start[r];
1362 mp->str_start[r]=p;
1363 while ( q<mp->str_start[s] ) { 
1364   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1365   incr(p); incr(q);
1366 }
1367
1368 @ Pointers |str_start[str_ptr]| and |pool_ptr| have not been updated.  When
1369 we do this, anything between them should be moved.
1370
1371 @ @<Move the current string back so that it starts at |p|@>=
1372 q=mp->str_start[mp->str_ptr];
1373 mp->str_start[mp->str_ptr]=p;
1374 while ( q<mp->pool_ptr ) { 
1375   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1376   incr(p); incr(q);
1377 }
1378 mp->pool_ptr=p
1379
1380 @ We must remember that |str_ptr| is not allowed to reach |mp->max_strings|.
1381
1382 @<Make sure that there is room for another string with |needed| char...@>=
1383 if ( str_use>=mp->max_strings-1 )
1384   mp_reallocate_strings (mp,str_use);
1385 if ( mp->pool_ptr+needed>mp->max_pool_ptr ) {
1386   mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr+needed);
1387   mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+needed;
1388 }
1389
1390 @ @<Declarations@>=
1391 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) ;
1392 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) ;
1393
1394 @ @c 
1395 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) { 
1396   while ( str_use>=mp->max_strings-1 ) {
1397     int l = mp->max_strings + (mp->max_strings/4);
1398     XREALLOC (mp->str_ref,   l, int);
1399     XREALLOC (mp->str_start, l, pool_pointer);
1400     XREALLOC (mp->next_str,  l, str_number);
1401     mp->max_strings = l;
1402   }
1403 }
1404 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) {
1405   while ( needed>mp->pool_size ) {
1406     int l = mp->pool_size + (mp->pool_size/4);
1407         XREALLOC (mp->str_pool, l, ASCII_code);
1408     mp->pool_size = l;
1409   }
1410 }
1411
1412 @ @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with...@>=
1413 if ( (mp->str_start[mp->str_ptr]!=mp->pool_in_use)||(str_use!=mp->strs_in_use) )
1414   mp_confusion(mp, "string");
1415 @:this can't happen string}{\quad string@>
1416 incr(mp->pact_count);
1417 mp->pact_chars=mp->pact_chars+mp->pool_ptr-str_stop(mp->last_fixed_str);
1418 mp->pact_strs=mp->pact_strs+str_use-mp->fixed_str_use;
1419
1420 @ A few more global variables are needed to keep track of statistics when
1421 |stat| $\ldots$ |tats| blocks are not commented out.
1422
1423 @<Glob...@>=
1424 integer pact_count; /* number of string pool compactions so far */
1425 integer pact_chars; /* total number of characters moved during compactions */
1426 integer pact_strs; /* total number of strings moved during compactions */
1427
1428 @ @<Initialize compaction statistics@>=
1429 mp->pact_count=0;
1430 mp->pact_chars=0;
1431 mp->pact_strs=0;
1432
1433 @ The following subroutine compares string |s| with another string of the
1434 same length that appears in |buffer| starting at position |k|;
1435 the result is |true| if and only if the strings are equal.
1436
1437 @c 
1438 boolean mp_str_eq_buf (MP mp,str_number s, integer k) {
1439   /* test equality of strings */
1440   pool_pointer j; /* running index */
1441   j=mp->str_start[s];
1442   while ( j<str_stop(s) ) { 
1443     if ( mp->str_pool[j++]!=mp->buffer[k++] ) 
1444       return false;
1445   }
1446   return true;
1447 }
1448
1449 @ Here is a similar routine, but it compares two strings in the string pool,
1450 and it does not assume that they have the same length. If the first string
1451 is lexicographically greater than, less than, or equal to the second,
1452 the result is respectively positive, negative, or zero.
1453
1454 @c 
1455 integer mp_str_vs_str (MP mp, str_number s, str_number t) {
1456   /* test equality of strings */
1457   pool_pointer j,k; /* running indices */
1458   integer ls,lt; /* lengths */
1459   integer l; /* length remaining to test */
1460   ls=length(s); lt=length(t);
1461   if ( ls<=lt ) l=ls; else l=lt;
1462   j=mp->str_start[s]; k=mp->str_start[t];
1463   while ( l-->0 ) { 
1464     if ( mp->str_pool[j]!=mp->str_pool[k] ) {
1465        return (mp->str_pool[j]-mp->str_pool[k]); 
1466     }
1467     incr(j); incr(k);
1468   }
1469   return (ls-lt);
1470 }
1471
1472 @ The initial values of |str_pool|, |str_start|, |pool_ptr|,
1473 and |str_ptr| are computed by the \.{INIMP} program, based in part
1474 on the information that \.{WEB} has output while processing \MP.
1475 @.INIMP@>
1476 @^string pool@>
1477
1478 @c 
1479 void mp_get_strings_started (MP mp) { 
1480   /* initializes the string pool,
1481     but returns |false| if something goes wrong */
1482   int k; /* small indices or counters */
1483   str_number g; /* a new string */
1484   mp->pool_ptr=0; mp->str_ptr=0; mp->max_pool_ptr=0; mp->max_str_ptr=0;
1485   mp->str_start[0]=0;
1486   mp->next_str[0]=1;
1487   mp->pool_in_use=0; mp->strs_in_use=0;
1488   mp->max_pl_used=0; mp->max_strs_used=0;
1489   @<Initialize compaction statistics@>;
1490   mp->strs_used_up=0;
1491   @<Make the first 256 strings@>;
1492   g=mp_make_string(mp); /* string 256 == "" */
1493   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1494   mp->last_fixed_str=mp->str_ptr-1;
1495   mp->fixed_str_use=mp->str_ptr;
1496   return;
1497 }
1498
1499 @ @<Declarations@>=
1500 void mp_get_strings_started (MP mp);
1501
1502 @ The first 256 strings will consist of a single character only.
1503
1504 @<Make the first 256...@>=
1505 for (k=0;k<=255;k++) { 
1506   append_char(k);
1507   g=mp_make_string(mp); 
1508   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1509 }
1510
1511 @ The first 128 strings will contain 95 standard ASCII characters, and the
1512 other 33 characters will be printed in three-symbol form like `\.{\^\^A}'
1513 unless a system-dependent change is made here. Installations that have
1514 an extended character set, where for example |xchr[032]=@t\.{'^^Z'}@>|,
1515 would like string 032 to be printed as the single character 032 instead
1516 of the three characters 0136, 0136, 0132 (\.{\^\^Z}). On the other hand,
1517 even people with an extended character set will want to represent string
1518 015 by \.{\^\^M}, since 015 is ASCII's ``carriage return'' code; the idea is
1519 to produce visible strings instead of tabs or line-feeds or carriage-returns
1520 or bell-rings or characters that are treated anomalously in text files.
1521
1522 The boolean expression defined here should be |true| unless \MP\ internal
1523 code number~|k| corresponds to a non-troublesome visible symbol in the
1524 local character set.
1525 If character |k| cannot be printed, and |k<0200|, then character |k+0100| or
1526 |k-0100| must be printable; moreover, ASCII codes |[060..071, 0141..0146]|
1527 must be printable.
1528 @^character set dependencies@>
1529 @^system dependencies@>
1530
1531 @<Character |k| cannot be printed@>=
1532   (k<' ')||(k==127)
1533
1534 @* \[5] On-line and off-line printing.
1535 Messages that are sent to a user's terminal and to the transcript-log file
1536 are produced by several `|print|' procedures. These procedures will
1537 direct their output to a variety of places, based on the setting of
1538 the global variable |selector|, which has the following possible
1539 values:
1540
1541 \yskip
1542 \hang |term_and_log|, the normal setting, prints on the terminal and on the
1543   transcript file.
1544
1545 \hang |log_only|, prints only on the transcript file.
1546
1547 \hang |term_only|, prints only on the terminal.
1548
1549 \hang |no_print|, doesn't print at all. This is used only in rare cases
1550   before the transcript file is open.
1551
1552 \hang |pseudo|, puts output into a cyclic buffer that is used
1553   by the |show_context| routine; when we get to that routine we shall discuss
1554   the reasoning behind this curious mode.
1555
1556 \hang |new_string|, appends the output to the current string in the
1557   string pool.
1558
1559 \hang |>=write_file| prints on one of the files used for the \&{write}
1560 @:write_}{\&{write} primitive@>
1561   command.
1562
1563 \yskip
1564 \noindent The symbolic names `|term_and_log|', etc., have been assigned
1565 numeric codes that satisfy the convenient relations |no_print+1=term_only|,
1566 |no_print+2=log_only|, |term_only+2=log_only+1=term_and_log|.  These
1567 relations are not used when |selector| could be |pseudo|, or |new_string|.
1568 We need not check for unprintable characters when |selector<pseudo|.
1569
1570 Three additional global variables, |tally|, |term_offset| and |file_offset|
1571 record the number of characters that have been printed
1572 since they were most recently cleared to zero. We use |tally| to record
1573 the length of (possibly very long) stretches of printing; |term_offset|,
1574 and |file_offset|, on the other hand, keep track of how many
1575 characters have appeared so far on the current line that has been output
1576 to the terminal, the transcript file, or the \ps\ output file, respectively.
1577
1578 @d new_string 0 /* printing is deflected to the string pool */
1579 @d pseudo 2 /* special |selector| setting for |show_context| */
1580 @d no_print 3 /* |selector| setting that makes data disappear */
1581 @d term_only 4 /* printing is destined for the terminal only */
1582 @d log_only 5 /* printing is destined for the transcript file only */
1583 @d term_and_log 6 /* normal |selector| setting */
1584 @d write_file 7 /* first write file selector */
1585
1586 @<Glob...@>=
1587 void * log_file; /* transcript of \MP\ session */
1588 void * ps_file; /* the generic font output goes here */
1589 unsigned int selector; /* where to print a message */
1590 unsigned char dig[23]; /* digits in a number, for rounding */
1591 integer tally; /* the number of characters recently printed */
1592 unsigned int term_offset;
1593   /* the number of characters on the current terminal line */
1594 unsigned int file_offset;
1595   /* the number of characters on the current file line */
1596 ASCII_code *trick_buf; /* circular buffer for pseudoprinting */
1597 integer trick_count; /* threshold for pseudoprinting, explained later */
1598 integer first_count; /* another variable for pseudoprinting */
1599
1600 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1601 mp->trick_buf = xmalloc((mp->error_line+1),sizeof(ASCII_code));
1602
1603 @ @<Dealloc variables@>=
1604 xfree(mp->trick_buf);
1605
1606 @ @<Initialize the output routines@>=
1607 mp->selector=term_only; mp->tally=0; mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
1608
1609 @ Macro abbreviations for output to the terminal and to the log file are
1610 defined here for convenience. Some systems need special conventions
1611 for terminal output, and it is possible to adhere to those conventions
1612 by changing |wterm|, |wterm_ln|, and |wterm_cr| here.
1613 @^system dependencies@>
1614
1615 @d do_fprintf(f,b) (mp->write_ascii_file)(mp,f,b)
1616 @d wterm(A)     do_fprintf(mp->term_out,(A))
1617 @d wterm_chr(A) { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]='\0'; 
1618                   do_fprintf(mp->term_out,(char *)ss); }
1619 @d wterm_cr     do_fprintf(mp->term_out,"\n")
1620 @d wterm_ln(A)  { wterm_cr; do_fprintf(mp->term_out,(A)); }
1621 @d wlog(A)      do_fprintf(mp->log_file,(A))
1622 @d wlog_chr(A)  { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]='\0'; 
1623                   do_fprintf(mp->log_file,(char *)ss); }
1624 @d wlog_cr      do_fprintf(mp->log_file, "\n")
1625 @d wlog_ln(A)   { wlog_cr; do_fprintf(mp->log_file,(A)); }
1626
1627
1628 @ To end a line of text output, we call |print_ln|.  Cases |0..max_write_files|
1629 use an array |wr_file| that will be declared later.
1630
1631 @d mp_print_text(A) mp_print_str(mp,text((A)))
1632
1633 @<Internal ...@>=
1634 void mp_print_ln (MP mp);
1635 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s); 
1636 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k);
1637 void mp_print (MP mp, const char *s);
1638 void mp_print_str (MP mp, str_number s);
1639 void mp_print_nl (MP mp, const char *s);
1640 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) ;
1641 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s);
1642
1643 @ @<Basic print...@>=
1644 void mp_print_ln (MP mp) { /* prints an end-of-line */
1645  switch (mp->selector) {
1646   case term_and_log: 
1647     wterm_cr; wlog_cr;
1648     mp->term_offset=0;  mp->file_offset=0;
1649     break;
1650   case log_only: 
1651     wlog_cr; mp->file_offset=0;
1652     break;
1653   case term_only: 
1654     wterm_cr; mp->term_offset=0;
1655     break;
1656   case no_print:
1657   case pseudo: 
1658   case new_string: 
1659     break;
1660   default: 
1661     do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],"\n");
1662   }
1663 } /* note that |tally| is not affected */
1664
1665 @ The |print_visible_char| procedure sends one character to the desired
1666 destination, using the |xchr| array to map it into an external character
1667 compatible with |input_ln|.  (It assumes that it is always called with
1668 a visible ASCII character.)  All printing comes through |print_ln| or
1669 |print_char|, which ultimately calls |print_visible_char|, hence these
1670 routines are the ones that limit lines to at most |max_print_line| characters.
1671 But we must make an exception for the \ps\ output file since it is not safe
1672 to cut up lines arbitrarily in \ps.
1673
1674 Procedure |unit_str_room| needs to be declared |forward| here because it calls
1675 |do_compaction| and |do_compaction| can call the error routines.  Actually,
1676 |unit_str_room| avoids |overflow| errors but it can call |confusion|.
1677
1678 @<Basic printing...@>=
1679 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s) { /* prints a single character */
1680   switch (mp->selector) {
1681   case term_and_log: 
1682     wterm_chr(xchr(s)); wlog_chr(xchr(s));
1683     incr(mp->term_offset); incr(mp->file_offset);
1684     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1685        wterm_cr; mp->term_offset=0;
1686     };
1687     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1688        wlog_cr; mp->file_offset=0;
1689     };
1690     break;
1691   case log_only: 
1692     wlog_chr(xchr(s)); incr(mp->file_offset);
1693     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1694     break;
1695   case term_only: 
1696     wterm_chr(xchr(s)); incr(mp->term_offset);
1697     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1698     break;
1699   case no_print: 
1700     break;
1701   case pseudo: 
1702     if ( mp->tally<mp->trick_count ) 
1703       mp->trick_buf[mp->tally % mp->error_line]=s;
1704     break;
1705   case new_string: 
1706     if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) { 
1707       mp_unit_str_room(mp);
1708       if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) 
1709         goto DONE; /* drop characters if string space is full */
1710     };
1711     append_char(s);
1712     break;
1713   default:
1714     { text_char ss[2]; ss[0] = xchr(s); ss[1]=0;
1715       do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],(char *)ss);
1716     }
1717   }
1718 DONE:
1719   incr(mp->tally);
1720 }
1721
1722 @ The |print_char| procedure sends one character to the desired destination.
1723 File names and string expressions might contain |ASCII_code| values that
1724 can't be printed using |print_visible_char|.  These characters will be
1725 printed in three- or four-symbol form like `\.{\^\^A}' or `\.{\^\^e4}'.
1726 (This procedure assumes that it is safe to bypass all checks for unprintable
1727 characters when |selector| is in the range |0..max_write_files-1|.
1728 The user might want to write unprintable characters.
1729
1730 @<Basic printing...@>=
1731 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k) { /* prints a single character */
1732   if ( mp->selector<pseudo || mp->selector>=write_file) {
1733     mp_print_visible_char(mp, k);
1734   } else if ( @<Character |k| cannot be printed@> ) { 
1735     mp_print(mp, "^^"); 
1736     if ( k<0100 ) { 
1737       mp_print_visible_char(mp, k+0100); 
1738     } else if ( k<0200 ) { 
1739       mp_print_visible_char(mp, k-0100); 
1740     } else {
1741       int l; /* small index or counter */
1742       l = (k / 16);
1743       mp_print_visible_char(mp, xord(l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1744       l = (k % 16);
1745       mp_print_visible_char(mp, xord(l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1746     }
1747   } else {
1748     mp_print_visible_char(mp, k);
1749   }
1750 }
1751
1752 @ An entire string is output by calling |print|. Note that if we are outputting
1753 the single standard ASCII character \.c, we could call |print("c")|, since
1754 |"c"=99| is the number of a single-character string, as explained above. But
1755 |print_char("c")| is quicker, so \MP\ goes directly to the |print_char|
1756 routine when it knows that this is safe. (The present implementation
1757 assumes that it is always safe to print a visible ASCII character.)
1758 @^system dependencies@>
1759
1760 @<Basic print...@>=
1761 void mp_do_print (MP mp, const char *ss, size_t len) { /* prints string |s| */
1762   size_t j = 0;
1763   while ( j<len ){ 
1764     mp_print_char(mp, xord((int)ss[j])); incr(j);
1765   }
1766 }
1767
1768
1769 @<Basic print...@>=
1770 void mp_print (MP mp, const char *ss) {
1771   if (ss==NULL) return;
1772   mp_do_print(mp, ss,strlen(ss));
1773 }
1774 void mp_print_str (MP mp, str_number s) {
1775   pool_pointer j; /* current character code position */
1776   if ( (s<0)||(s>mp->max_str_ptr) ) {
1777      mp_do_print(mp,"???",3); /* this can't happen */
1778 @.???@>
1779   }
1780   j=mp->str_start[s];
1781   mp_do_print(mp, (char *)(mp->str_pool+j), (size_t)(str_stop(s)-j));
1782 }
1783
1784
1785 @ Here is the very first thing that \MP\ prints: a headline that identifies
1786 the version number and base name. The |term_offset| variable is temporarily
1787 incorrect, but the discrepancy is not serious since we assume that the banner
1788 and mem identifier together will occupy at most |max_print_line|
1789 character positions.
1790
1791 @<Initialize the output...@>=
1792 wterm (mp->banner);
1793 if (mp->mem_ident!=NULL) 
1794   mp_print(mp,mp->mem_ident); 
1795 mp_print_ln(mp);
1796 update_terminal;
1797
1798 @ The procedure |print_nl| is like |print|, but it makes sure that the
1799 string appears at the beginning of a new line.
1800
1801 @<Basic print...@>=
1802 void mp_print_nl (MP mp, const char *s) { /* prints string |s| at beginning of line */
1803   switch(mp->selector) {
1804   case term_and_log: 
1805     if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_ln(mp);
1806     break;
1807   case log_only: 
1808     if ( mp->file_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1809     break;
1810   case term_only: 
1811     if ( mp->term_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1812     break;
1813   case no_print:
1814   case pseudo:
1815   case new_string: 
1816         break;
1817   } /* there are no other cases */
1818   mp_print(mp, s);
1819 }
1820
1821 @ The following procedure, which prints out the decimal representation of a
1822 given integer |n|, assumes that all integers fit nicely into a |int|.
1823 @^system dependencies@>
1824
1825 @<Basic print...@>=
1826 void mp_print_int (MP mp,integer n) { /* prints an integer in decimal form */
1827   char s[12];
1828   mp_snprintf(s,12,"%d", (int)n);
1829   mp_print(mp,s);
1830 }
1831
1832 @ @<Internal ...@>=
1833 void mp_print_int (MP mp,integer n);
1834
1835 @ \MP\ also makes use of a trivial procedure to print two digits. The
1836 following subroutine is usually called with a parameter in the range |0<=n<=99|.
1837
1838 @c 
1839 void mp_print_dd (MP mp,integer n) { /* prints two least significant digits */
1840   n=abs(n) % 100; 
1841   mp_print_char(mp, xord('0'+(n / 10)));
1842   mp_print_char(mp, xord('0'+(n % 10)));
1843 }
1844
1845
1846 @ @<Internal ...@>=
1847 void mp_print_dd (MP mp,integer n);
1848
1849 @ Here is a procedure that asks the user to type a line of input,
1850 assuming that the |selector| setting is either |term_only| or |term_and_log|.
1851 The input is placed into locations |first| through |last-1| of the
1852 |buffer| array, and echoed on the transcript file if appropriate.
1853
1854 This procedure is never called when |interaction<mp_scroll_mode|.
1855
1856 @d prompt_input(A) do { 
1857     if (!mp->noninteractive) {
1858       wake_up_terminal; mp_print(mp, (A)); 
1859     }
1860     mp_term_input(mp);
1861   } while (0) /* prints a string and gets a line of input */
1862
1863 @c 
1864 void mp_term_input (MP mp) { /* gets a line from the terminal */
1865   size_t k; /* index into |buffer| */
1866   if (mp->noninteractive) {
1867     if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in ))
1868           longjmp(*(mp->jump_buf),1);  /* chunk finished */
1869     mp->buffer[mp->last]=xord('%'); 
1870   } else {
1871     update_terminal; /* Now the user sees the prompt for sure */
1872     if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in )) {
1873           mp_fatal_error(mp, "End of file on the terminal!");
1874 @.End of file on the terminal@>
1875     }
1876     mp->term_offset=0; /* the user's line ended with \<\rm return> */
1877     decr(mp->selector); /* prepare to echo the input */
1878     if ( mp->last!=mp->first ) {
1879       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) {
1880         mp_print_char(mp, mp->buffer[k]);
1881       }
1882     }
1883     mp_print_ln(mp); 
1884     mp->buffer[mp->last]=xord('%'); 
1885     incr(mp->selector); /* restore previous status */
1886   }
1887 }
1888
1889 @* \[6] Reporting errors.
1890 When something anomalous is detected, \MP\ typically does something like this:
1891 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
1892 |print_err("Something anomalous has been detected");|\cr
1893 |help3("This is the first line of my offer to help.")|\cr
1894 |("This is the second line. I'm trying to")|\cr
1895 |("explain the best way for you to proceed.");|\cr
1896 |error;|\cr}}$$
1897 A two-line help message would be given using |help2|, etc.; these informal
1898 helps should use simple vocabulary that complements the words used in the
1899 official error message that was printed. (Outside the U.S.A., the help
1900 messages should preferably be translated into the local vernacular. Each
1901 line of help is at most 60 characters long, in the present implementation,
1902 so that |max_print_line| will not be exceeded.)
1903
1904 The |print_err| procedure supplies a `\.!' before the official message,
1905 and makes sure that the terminal is awake if a stop is going to occur.
1906 The |error| procedure supplies a `\..' after the official message, then it
1907 shows the location of the error; and if |interaction=error_stop_mode|,
1908 it also enters into a dialog with the user, during which time the help
1909 message may be printed.
1910 @^system dependencies@>
1911
1912 @ The global variable |interaction| has four settings, representing increasing
1913 amounts of user interaction:
1914
1915 @<Exported types@>=
1916 enum mp_interaction_mode { 
1917  mp_unspecified_mode=0, /* extra value for command-line switch */
1918  mp_batch_mode, /* omits all stops and omits terminal output */
1919  mp_nonstop_mode, /* omits all stops */
1920  mp_scroll_mode, /* omits error stops */
1921  mp_error_stop_mode /* stops at every opportunity to interact */
1922 };
1923
1924 @ @<Option variables@>=
1925 int interaction; /* current level of interaction */
1926 int noninteractive; /* do we have a terminal? */
1927
1928 @ Set it here so it can be overwritten by the commandline
1929
1930 @<Allocate or initialize ...@>=
1931 mp->interaction=opt->interaction;
1932 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode || mp->interaction>mp_error_stop_mode) 
1933   mp->interaction=mp_error_stop_mode;
1934 if (mp->interaction<mp_unspecified_mode) 
1935   mp->interaction=mp_batch_mode;
1936
1937
1938
1939 @d print_err(A) mp_print_err(mp,(A))
1940
1941 @<Internal ...@>=
1942 void mp_print_err(MP mp, const char * A);
1943
1944 @ @c
1945 void mp_print_err(MP mp, const char * A) { 
1946   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) 
1947     wake_up_terminal;
1948   mp_print_nl(mp, "! "); 
1949   mp_print(mp, A);
1950 @.!\relax@>
1951 }
1952
1953
1954 @ \MP\ is careful not to call |error| when the print |selector| setting
1955 might be unusual. The only possible values of |selector| at the time of
1956 error messages are
1957
1958 \yskip\hang|no_print| (when |interaction=mp_batch_mode|
1959   and |log_file| not yet open);
1960
1961 \hang|term_only| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| not yet open);
1962
1963 \hang|log_only| (when |interaction=mp_batch_mode| and |log_file| is open);
1964
1965 \hang|term_and_log| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| is open).
1966
1967 @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>=
1968 if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) mp->selector=no_print; else mp->selector=term_only
1969
1970 @ A global variable |deletions_allowed| is set |false| if the |get_next|
1971 routine is active when |error| is called; this ensures that |get_next|
1972 will never be called recursively.
1973 @^recursion@>
1974
1975 The global variable |history| records the worst level of error that
1976 has been detected. It has four possible values: |spotless|, |warning_issued|,
1977 |error_message_issued|, and |fatal_error_stop|.
1978
1979 Another global variable, |error_count|, is increased by one when an
1980 |error| occurs without an interactive dialog, and it is reset to zero at
1981 the end of every statement.  If |error_count| reaches 100, \MP\ decides
1982 that there is no point in continuing further.
1983
1984 @<Types...@>=
1985 enum mp_history_states {
1986   mp_spotless=0, /* |history| value when nothing has been amiss yet */
1987   mp_warning_issued, /* |history| value when |begin_diagnostic| has been called */
1988   mp_error_message_issued, /* |history| value when |error| has been called */
1989   mp_fatal_error_stop, /* |history| value when termination was premature */
1990   mp_system_error_stop /* |history| value when termination was due to disaster */
1991 };
1992
1993 @ @<Glob...@>=
1994 boolean deletions_allowed; /* is it safe for |error| to call |get_next|? */
1995 int history; /* has the source input been clean so far? */
1996 int error_count; /* the number of scrolled errors since the last statement ended */
1997
1998 @ The value of |history| is initially |fatal_error_stop|, but it will
1999 be changed to |spotless| if \MP\ survives the initialization process.
2000
2001 @<Allocate or ...@>=
2002 mp->deletions_allowed=true; /* |history| is initialized elsewhere */
2003
2004 @ Since errors can be detected almost anywhere in \MP, we want to declare the
2005 error procedures near the beginning of the program. But the error procedures
2006 in turn use some other procedures, which need to be declared |forward|
2007 before we get to |error| itself.
2008
2009 It is possible for |error| to be called recursively if some error arises
2010 when |get_next| is being used to delete a token, and/or if some fatal error
2011 occurs while \MP\ is trying to fix a non-fatal one. But such recursion
2012 @^recursion@>
2013 is never more than two levels deep.
2014
2015 @<Declarations@>=
2016 void mp_get_next (MP mp);
2017 void mp_term_input (MP mp);
2018 void mp_show_context (MP mp);
2019 void mp_begin_file_reading (MP mp);
2020 void mp_open_log_file (MP mp);
2021 void mp_clear_for_error_prompt (MP mp);
2022 @<Declare the procedure called |flush_string|@>
2023
2024 @ @<Internal ...@>=
2025 void mp_normalize_selector (MP mp);
2026
2027 @ Individual lines of help are recorded in the array |help_line|, which
2028 contains entries in positions |0..(help_ptr-1)|. They should be printed
2029 in reverse order, i.e., with |help_line[0]| appearing last.
2030
2031 @d hlp1(A) mp->help_line[0]=A; }
2032 @d hlp2(A,B) mp->help_line[1]=A; hlp1(B)
2033 @d hlp3(A,B,C) mp->help_line[2]=A; hlp2(B,C)
2034 @d hlp4(A,B,C,D) mp->help_line[3]=A; hlp3(B,C,D)
2035 @d hlp5(A,B,C,D,E) mp->help_line[4]=A; hlp4(B,C,D,E)
2036 @d hlp6(A,B,C,D,E,F) mp->help_line[5]=A; hlp5(B,C,D,E,F)
2037 @d help0 mp->help_ptr=0 /* sometimes there might be no help */
2038 @d help1  { mp->help_ptr=1; hlp1 /* use this with one help line */
2039 @d help2  { mp->help_ptr=2; hlp2 /* use this with two help lines */
2040 @d help3  { mp->help_ptr=3; hlp3 /* use this with three help lines */
2041 @d help4  { mp->help_ptr=4; hlp4 /* use this with four help lines */
2042 @d help5  { mp->help_ptr=5; hlp5 /* use this with five help lines */
2043 @d help6  { mp->help_ptr=6; hlp6 /* use this with six help lines */
2044
2045 @<Glob...@>=
2046 const char * help_line[6]; /* helps for the next |error| */
2047 unsigned int help_ptr; /* the number of help lines present */
2048 boolean use_err_help; /* should the |err_help| string be shown? */
2049 str_number err_help; /* a string set up by \&{errhelp} */
2050 str_number filename_template; /* a string set up by \&{filenametemplate} */
2051
2052 @ @<Allocate or ...@>=
2053 mp->use_err_help=false;
2054
2055 @ The |jump_out| procedure just cuts across all active procedure levels and
2056 goes to |end_of_MP|. This is the only nonlocal |goto| statement in the
2057 whole program. It is used when there is no recovery from a particular error.
2058
2059 The program uses a |jump_buf| to handle this, this is initialized at three
2060 spots: the start of |mp_new|, the start of |mp_initialize|, and the start 
2061 of |mp_run|. Those are the only library enty points.
2062
2063 @^system dependencies@>
2064
2065 @<Glob...@>=
2066 jmp_buf *jump_buf;
2067
2068 @ @<Install and test the non-local jump buffer@>=
2069 mp->jump_buf = &buf;
2070 if (setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) { return mp->history; }
2071
2072 @ @<Setup the non-local jump buffer in |mp_new|@>=
2073 if (setjmp(buf) != 0) { return NULL; }
2074
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 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 void mp_error (MP mp);
2119 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_run_editor_command)(MP, char *, int);
2143
2144 @ @<Option variables@>=
2145 mp_run_editor_command run_editor;
2146
2147 @ @<Allocate or initialize ...@>=
2148 set_callback_option(run_editor);
2149
2150 @ @<Declarations@>=
2151 void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline);
2152
2153 @ @c void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline) {
2154     mp_print_nl(mp, "You want to edit file ");
2155 @.You want to edit file x@>
2156     mp_print(mp, fname);
2157     mp_print(mp, " at line "); 
2158     mp_print_int(mp, fline);
2159     mp->interaction=mp_scroll_mode; 
2160     mp_jump_out(mp);
2161 }
2162
2163
2164 There is a secret `\.D' option available when the debugging routines haven't
2165 been commented~out.
2166 @^debugging@>
2167
2168 @<Interpret code |c| and |return| if done@>=
2169 switch (c) {
2170 case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
2171 case '5': case '6': case '7': case '8': case '9': 
2172   if ( mp->deletions_allowed ) {
2173     @<Delete |c-"0"| tokens and |continue|@>;
2174   }
2175   break;
2176 case 'E': 
2177   if ( mp->file_ptr>0 ){ 
2178     (mp->run_editor)(mp, 
2179                      str(mp->input_stack[mp->file_ptr].name_field), 
2180                      mp_true_line(mp));
2181   }
2182   break;
2183 case 'H': 
2184   @<Print the help information and |continue|@>;
2185   /* |break;| */
2186 case 'I':
2187   @<Introduce new material from the terminal and |return|@>;
2188   /* |break;| */
2189 case 'Q': case 'R': case 'S':
2190   @<Change the interaction level and |return|@>;
2191   /* |break;| */
2192 case 'X':
2193   mp->interaction=mp_scroll_mode; mp_jump_out(mp);
2194   break;
2195 default:
2196   break;
2197 }
2198 @<Print the menu of available options@>
2199
2200 @ @<Print the menu...@>=
2201
2202   mp_print(mp, "Type <return> to proceed, S to scroll future error messages,");
2203 @.Type <return> to proceed...@>
2204   mp_print_nl(mp, "R to run without stopping, Q to run quietly,");
2205   mp_print_nl(mp, "I to insert something, ");
2206   if ( mp->file_ptr>0 ) 
2207     mp_print(mp, "E to edit your file,");
2208   if ( mp->deletions_allowed )
2209     mp_print_nl(mp, "1 or ... or 9 to ignore the next 1 to 9 tokens of input,");
2210   mp_print_nl(mp, "H for help, X to quit.");
2211 }
2212
2213 @ Here the author of \MP\ apologizes for making use of the numerical
2214 relation between |"Q"|, |"R"|, |"S"|, and the desired interaction settings
2215 |mp_batch_mode|, |mp_nonstop_mode|, |mp_scroll_mode|.
2216 @^Knuth, Donald Ervin@>
2217
2218 @<Change the interaction...@>=
2219
2220   mp->error_count=0; mp->interaction=mp_batch_mode+c-'Q';
2221   mp_print(mp, "OK, entering ");
2222   switch (c) {
2223   case 'Q': mp_print(mp, "batchmode"); decr(mp->selector); break;
2224   case 'R': mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
2225   case 'S': mp_print(mp, "scrollmode"); break;
2226   } /* there are no other cases */
2227   mp_print(mp, "..."); mp_print_ln(mp); update_terminal; return;
2228 }
2229
2230 @ When the following code is executed, |buffer[(first+1)..(last-1)]| may
2231 contain the material inserted by the user; otherwise another prompt will
2232 be given. In order to understand this part of the program fully, you need
2233 to be familiar with \MP's input stacks.
2234
2235 @<Introduce new material...@>=
2236
2237   mp_begin_file_reading(mp); /* enter a new syntactic level for terminal input */
2238   if ( mp->last>mp->first+1 ) { 
2239     loc=(halfword)(mp->first+1); mp->buffer[mp->first]=xord(' ');
2240   } else { 
2241    prompt_input("insert>"); loc=(halfword)mp->first;
2242 @.insert>@>
2243   };
2244   mp->first=mp->last+1; mp->cur_input.limit_field=(halfword)mp->last; return;
2245 }
2246
2247 @ We allow deletion of up to 99 tokens at a time.
2248
2249 @<Delete |c-"0"| tokens...@>=
2250
2251   s1=mp->cur_cmd; s2=mp->cur_mod; s3=mp->cur_sym; mp->OK_to_interrupt=false;
2252   if ( (mp->last>mp->first+1) && (mp->buffer[mp->first+1]>='0')&&(mp->buffer[mp->first+1]<='9') )
2253     c=xord(c*10+mp->buffer[mp->first+1]-'0'*11);
2254   else 
2255     c=c-'0';
2256   while ( c>0 ) { 
2257     mp_get_next(mp); /* one-level recursive call of |error| is possible */
2258     @<Decrease the string reference count, if the current token is a string@>;
2259     decr(c);
2260   };
2261   mp->cur_cmd=s1; mp->cur_mod=s2; mp->cur_sym=s3; mp->OK_to_interrupt=true;
2262   help2("I have just deleted some text, as you asked.",
2263        "You can now delete more, or insert, or whatever.");
2264   mp_show_context(mp); 
2265   goto CONTINUE;
2266 }
2267
2268 @ @<Print the help info...@>=
2269
2270   if ( mp->use_err_help ) { 
2271     @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2272     mp->use_err_help=false;
2273   } else { 
2274     if ( mp->help_ptr==0 ) {
2275       help2("Sorry, I don't know how to help in this situation.",
2276             "Maybe you should try asking a human?");
2277      }
2278     do { 
2279       decr(mp->help_ptr); mp_print(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]); mp_print_ln(mp);
2280     } while (mp->help_ptr!=0);
2281   };
2282   help4("Sorry, I already gave what help I could...",
2283        "Maybe you should try asking a human?",
2284        "An error might have occurred before I noticed any problems.",
2285        "``If all else fails, read the instructions.''");
2286   goto CONTINUE;
2287 }
2288
2289 @ @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>=
2290 j=mp->str_start[mp->err_help];
2291 while ( j<str_stop(mp->err_help) ) { 
2292   if ( mp->str_pool[j]!='%' ) mp_print_str(mp, mp->str_pool[j]);
2293   else if ( j+1==str_stop(mp->err_help) ) mp_print_ln(mp);
2294   else if ( mp->str_pool[j+1]!='%' ) mp_print_ln(mp);
2295   else  { incr(j); mp_print_char(mp, xord('%')); };
2296   incr(j);
2297 }
2298
2299 @ @<Put help message on the transcript file@>=
2300 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) decr(mp->selector); /* avoid terminal output */
2301 if ( mp->use_err_help ) { 
2302   mp_print_nl(mp, "");
2303   @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2304 } else { 
2305   while ( mp->help_ptr>0 ){ 
2306     decr(mp->help_ptr); mp_print_nl(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]);
2307   };
2308 }
2309 mp_print_ln(mp);
2310 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) incr(mp->selector); /* re-enable terminal output */
2311 mp_print_ln(mp)
2312
2313 @ In anomalous cases, the print selector might be in an unknown state;
2314 the following subroutine is called to fix things just enough to keep
2315 running a bit longer.
2316
2317 @c 
2318 void mp_normalize_selector (MP mp) { 
2319   if ( mp->log_opened ) mp->selector=term_and_log;
2320   else mp->selector=term_only;
2321   if ( mp->job_name==NULL) mp_open_log_file(mp);
2322   if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) decr(mp->selector);
2323 }
2324
2325 @ The following procedure prints \MP's last words before dying.
2326
2327 @d succumb { if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode )
2328     mp->interaction=mp_scroll_mode; /* no more interaction */
2329   if ( mp->log_opened ) mp_error(mp);
2330   mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp); /* irrecoverable error */
2331   }
2332
2333 @<Error hand...@>=
2334 void mp_fatal_error (MP mp, const char *s) { /* prints |s|, and that's it */
2335   mp_normalize_selector(mp);
2336   print_err("Emergency stop"); help1(s); succumb;
2337 @.Emergency stop@>
2338 }
2339
2340 @ @<Exported function ...@>=
2341 void mp_fatal_error (MP mp, const char *s);
2342
2343
2344 @ Here is the most dreaded error message.
2345
2346 @<Error hand...@>=
2347 void mp_overflow (MP mp, const char *s, integer n) { /* stop due to finiteness */
2348   char msg[256];
2349   mp_normalize_selector(mp);
2350   mp_snprintf(msg, 256, "MetaPost capacity exceeded, sorry [%s=%d]",s,(int)n);
2351 @.MetaPost capacity exceeded ...@>
2352   print_err(msg);
2353   help2("If you really absolutely need more capacity,",
2354         "you can ask a wizard to enlarge me.");
2355   succumb;
2356 }
2357
2358 @ @<Internal library declarations@>=
2359 void mp_overflow (MP mp, const char *s, integer n);
2360
2361 @ The program might sometime run completely amok, at which point there is
2362 no choice but to stop. If no previous error has been detected, that's bad
2363 news; a message is printed that is really intended for the \MP\
2364 maintenance person instead of the user (unless the user has been
2365 particularly diabolical).  The index entries for `this can't happen' may
2366 help to pinpoint the problem.
2367 @^dry rot@>
2368
2369 @<Internal library ...@>=
2370 void mp_confusion (MP mp, const char *s);
2371
2372 @ Consistency check violated; |s| tells where.
2373 @<Error hand...@>=
2374 void mp_confusion (MP mp, const char *s) {
2375   char msg[256];
2376   mp_normalize_selector(mp);
2377   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) { 
2378     mp_snprintf(msg, 256, "This can't happen (%s)",s);
2379 @.This can't happen@>
2380     print_err(msg);
2381     help1("I'm broken. Please show this to someone who can fix can fix");
2382   } else { 
2383     print_err("I can\'t go on meeting you like this");
2384 @.I can't go on...@>
2385     help2("One of your faux pas seems to have wounded me deeply...",
2386           "in fact, I'm barely conscious. Please fix it and try again.");
2387   }
2388   succumb;
2389 }
2390
2391 @ Users occasionally want to interrupt \MP\ while it's running.
2392 If the runtime system allows this, one can implement
2393 a routine that sets the global variable |interrupt| to some nonzero value
2394 when such an interrupt is signaled. Otherwise there is probably at least
2395 a way to make |interrupt| nonzero using the C debugger.
2396 @^system dependencies@>
2397 @^debugging@>
2398
2399 @d check_interrupt { if ( mp->interrupt!=0 )
2400    mp_pause_for_instructions(mp); }
2401
2402 @<Global...@>=
2403 integer interrupt; /* should \MP\ pause for instructions? */
2404 boolean OK_to_interrupt; /* should interrupts be observed? */
2405 integer run_state; /* are we processing input ?*/
2406 boolean finished; /* set true by |close_files_and_terminate| */
2407
2408 @ @<Allocate or ...@>=
2409 mp->OK_to_interrupt=true;
2410 mp->finished=false;
2411
2412 @ When an interrupt has been detected, the program goes into its
2413 highest interaction level and lets the user have the full flexibility of
2414 the |error| routine.  \MP\ checks for interrupts only at times when it is
2415 safe to do this.
2416
2417 @c 
2418 void mp_pause_for_instructions (MP mp) { 
2419   if ( mp->OK_to_interrupt ) { 
2420     mp->interaction=mp_error_stop_mode;
2421     if ( (mp->selector==log_only)||(mp->selector==no_print) )
2422       incr(mp->selector);
2423     print_err("Interruption");
2424 @.Interruption@>
2425     help3("You rang?",
2426          "Try to insert some instructions for me (e.g.,`I show x'),",
2427          "unless you just want to quit by typing `X'.");
2428     mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
2429     mp->interrupt=0;
2430   }
2431 }
2432
2433 @ Many of \MP's error messages state that a missing token has been
2434 inserted behind the scenes. We can save string space and program space
2435 by putting this common code into a subroutine.
2436
2437 @c 
2438 void mp_missing_err (MP mp, const char *s) { 
2439   char msg[256];
2440   mp_snprintf(msg, 256, "Missing `%s' has been inserted", s);
2441 @.Missing...inserted@>
2442   print_err(msg);
2443 }
2444
2445 @* \[7] Arithmetic with scaled numbers.
2446 The principal computations performed by \MP\ are done entirely in terms of
2447 integers less than $2^{31}$ in magnitude; thus, the arithmetic specified in this
2448 program can be carried out in exactly the same way on a wide variety of
2449 computers, including some small ones.
2450 @^small computers@>
2451
2452 But C does not rigidly define the |/| operation in the case of negative
2453 dividends; for example, the result of |(-2*n-1) / 2| is |-(n+1)| on some
2454 computers and |-n| on others (is this true ?).  There are two principal
2455 types of arithmetic: ``translation-preserving,'' in which the identity
2456 |(a+q*b)/b=(a/b)+q| is valid; and ``negation-preserving,'' in which
2457 |(-a)/b=-(a/b)|. This leads to two \MP s, which can produce
2458 different results, although the differences should be negligible when the
2459 language is being used properly.  The \TeX\ processor has been defined
2460 carefully so that both varieties of arithmetic will produce identical
2461 output, but it would be too inefficient to constrain \MP\ in a similar way.
2462
2463 @d el_gordo   0x7fffffff /* $2^{31}-1$, the largest value that \MP\ likes */
2464
2465
2466 @ One of \MP's most common operations is the calculation of
2467 $\lfloor{a+b\over2}\rfloor$,
2468 the midpoint of two given integers |a| and~|b|. The most decent way to do
2469 this is to write `|(a+b)/2|'; but on many machines it is more efficient 
2470 to calculate `|(a+b)>>1|'.
2471
2472 Therefore the midpoint operation will always be denoted by `|half(a+b)|'
2473 in this program. If \MP\ is being implemented with languages that permit
2474 binary shifting, the |half| macro should be changed to make this operation
2475 as efficient as possible.  Since some systems have shift operators that can
2476 only be trusted to work on positive numbers, there is also a macro |halfp|
2477 that is used only when the quantity being halved is known to be positive
2478 or zero.
2479
2480 @d half(A) ((A) / 2)
2481 @d halfp(A) ((unsigned)(A) >> 1)
2482
2483 @ A single computation might use several subroutine calls, and it is
2484 desirable to avoid producing multiple error messages in case of arithmetic
2485 overflow. So the routines below set the global variable |arith_error| to |true|
2486 instead of reporting errors directly to the user.
2487 @^overflow in arithmetic@>
2488
2489 @<Glob...@>=
2490 boolean arith_error; /* has arithmetic overflow occurred recently? */
2491
2492 @ @<Allocate or ...@>=
2493 mp->arith_error=false;
2494
2495 @ At crucial points the program will say |check_arith|, to test if
2496 an arithmetic error has been detected.
2497
2498 @d check_arith { if ( mp->arith_error ) mp_clear_arith(mp); }
2499
2500 @c 
2501 void mp_clear_arith (MP mp) { 
2502   print_err("Arithmetic overflow");
2503 @.Arithmetic overflow@>
2504   help4("Uh, oh. A little while ago one of the quantities that I was",
2505        "computing got too large, so I'm afraid your answers will be",
2506        "somewhat askew. You'll probably have to adopt different",
2507        "tactics next time. But I shall try to carry on anyway.");
2508   mp_error(mp); 
2509   mp->arith_error=false;
2510 }
2511
2512 @ Addition is not always checked to make sure that it doesn't overflow,
2513 but in places where overflow isn't too unlikely the |slow_add| routine
2514 is used.
2515
2516 @c integer mp_slow_add (MP mp,integer x, integer y) { 
2517   if ( x>=0 )  {
2518     if ( y<=el_gordo-x ) { 
2519       return x+y;
2520     } else  { 
2521       mp->arith_error=true; 
2522           return el_gordo;
2523     }
2524   } else  if ( -y<=el_gordo+x ) {
2525     return x+y;
2526   } else { 
2527     mp->arith_error=true; 
2528         return -el_gordo;
2529   }
2530 }
2531
2532 @ Fixed-point arithmetic is done on {\sl scaled integers\/} that are multiples
2533 of $2^{-16}$. In other words, a binary point is assumed to be sixteen bit
2534 positions from the right end of a binary computer word.
2535
2536 @d quarter_unit   040000 /* $2^{14}$, represents 0.250000 */
2537 @d half_unit   0100000 /* $2^{15}$, represents 0.50000 */
2538 @d three_quarter_unit   0140000 /* $3\cdot2^{14}$, represents 0.75000 */
2539 @d unity   0200000 /* $2^{16}$, represents 1.00000 */
2540 @d two   0400000 /* $2^{17}$, represents 2.00000 */
2541 @d three   0600000 /* $2^{17}+2^{16}$, represents 3.00000 */
2542
2543 @<Types...@>=
2544 typedef integer scaled; /* this type is used for scaled integers */
2545
2546 @ The following function is used to create a scaled integer from a given decimal
2547 fraction $(.d_0d_1\ldots d_{k-1})$, where |0<=k<=17|. The digit $d_i$ is
2548 given in |dig[i]|, and the calculation produces a correctly rounded result.
2549
2550 @c 
2551 scaled mp_round_decimals (MP mp,quarterword k) {
2552   /* converts a decimal fraction */
2553  unsigned a = 0; /* the accumulator */
2554  while ( k-->0 ) { 
2555     a=(a+mp->dig[k]*two) / 10;
2556   }
2557   return halfp(a+1);
2558 }
2559
2560 @ Conversely, here is a procedure analogous to |print_int|. If the output
2561 of this procedure is subsequently read by \MP\ and converted by the
2562 |round_decimals| routine above, it turns out that the original value will
2563 be reproduced exactly. A decimal point is printed only if the value is
2564 not an integer. If there is more than one way to print the result with
2565 the optimum number of digits following the decimal point, the closest
2566 possible value is given.
2567
2568 The invariant relation in the \&{repeat} loop is that a sequence of
2569 decimal digits yet to be printed will yield the original number if and only if
2570 they form a fraction~$f$ in the range $s-\delta\L10\cdot2^{16}f<s$.
2571 We can stop if and only if $f=0$ satisfies this condition; the loop will
2572 terminate before $s$ can possibly become zero.
2573
2574 @<Basic printing...@>=
2575 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s) { /* prints scaled real, rounded to five  digits */
2576   scaled delta; /* amount of allowable inaccuracy */
2577   if ( s<0 ) { 
2578         mp_print_char(mp, xord('-')); 
2579     negate(s); /* print the sign, if negative */
2580   }
2581   mp_print_int(mp, s / unity); /* print the integer part */
2582   s=10*(s % unity)+5;
2583   if ( s!=5 ) { 
2584     delta=10; 
2585     mp_print_char(mp, xord('.'));
2586     do {  
2587       if ( delta>unity )
2588         s=s+0100000-(delta / 2); /* round the final digit */
2589       mp_print_char(mp, xord('0'+(s / unity))); 
2590       s=10*(s % unity); 
2591       delta=delta*10;
2592     } while (s>delta);
2593   }
2594 }
2595
2596 @ We often want to print two scaled quantities in parentheses,
2597 separated by a comma.
2598
2599 @<Basic printing...@>=
2600 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) { /* prints `|(x,y)|' */
2601   mp_print_char(mp, xord('(')); 
2602   mp_print_scaled(mp, x); 
2603   mp_print_char(mp, xord(',')); 
2604   mp_print_scaled(mp, y);
2605   mp_print_char(mp, xord(')'));
2606 }
2607
2608 @ The |scaled| quantities in \MP\ programs are generally supposed to be
2609 less than $2^{12}$ in absolute value, so \MP\ does much of its internal
2610 arithmetic with 28~significant bits of precision. A |fraction| denotes
2611 a scaled integer whose binary point is assumed to be 28 bit positions
2612 from the right.
2613
2614 @d fraction_half 01000000000 /* $2^{27}$, represents 0.50000000 */
2615 @d fraction_one 02000000000 /* $2^{28}$, represents 1.00000000 */
2616 @d fraction_two 04000000000 /* $2^{29}$, represents 2.00000000 */
2617 @d fraction_three 06000000000 /* $3\cdot2^{28}$, represents 3.00000000 */
2618 @d fraction_four 010000000000 /* $2^{30}$, represents 4.00000000 */
2619
2620 @<Types...@>=
2621 typedef integer fraction; /* this type is used for scaled fractions */
2622
2623 @ In fact, the two sorts of scaling discussed above aren't quite
2624 sufficient; \MP\ has yet another, used internally to keep track of angles
2625 in units of $2^{-20}$ degrees.
2626
2627 @d forty_five_deg 0264000000 /* $45\cdot2^{20}$, represents $45^\circ$ */
2628 @d ninety_deg 0550000000 /* $90\cdot2^{20}$, represents $90^\circ$ */
2629 @d one_eighty_deg 01320000000 /* $180\cdot2^{20}$, represents $180^\circ$ */
2630 @d three_sixty_deg 02640000000 /* $360\cdot2^{20}$, represents $360^\circ$ */
2631
2632 @<Types...@>=
2633 typedef integer angle; /* this type is used for scaled angles */
2634
2635 @ The |make_fraction| routine produces the |fraction| equivalent of
2636 |p/q|, given integers |p| and~|q|; it computes the integer
2637 $f=\lfloor2^{28}p/q+{1\over2}\rfloor$, when $p$ and $q$ are
2638 positive. If |p| and |q| are both of the same scaled type |t|,
2639 the ``type relation'' |make_fraction(t,t)=fraction| is valid;
2640 and it's also possible to use the subroutine ``backwards,'' using
2641 the relation |make_fraction(t,fraction)=t| between scaled types.
2642
2643 If the result would have magnitude $2^{31}$ or more, |make_fraction|
2644 sets |arith_error:=true|. Most of \MP's internal computations have
2645 been designed to avoid this sort of error.
2646
2647 If this subroutine were programmed in assembly language on a typical
2648 machine, we could simply compute |(@t$2^{28}$@>*p)div q|, since a
2649 double-precision product can often be input to a fixed-point division
2650 instruction. But when we are restricted to int-eger arithmetic it
2651 is necessary either to resort to multiple-precision maneuvering
2652 or to use a simple but slow iteration. The multiple-precision technique
2653 would be about three times faster than the code adopted here, but it
2654 would be comparatively long and tricky, involving about sixteen
2655 additional multiplications and divisions.
2656
2657 This operation is part of \MP's ``inner loop''; indeed, it will
2658 consume nearly 10\pct! of the running time (exclusive of input and output)
2659 if the code below is left unchanged. A machine-dependent recoding
2660 will therefore make \MP\ run faster. The present implementation
2661 is highly portable, but slow; it avoids multiplication and division
2662 except in the initial stage. System wizards should be careful to
2663 replace it with a routine that is guaranteed to produce identical
2664 results in all cases.
2665 @^system dependencies@>
2666
2667 As noted below, a few more routines should also be replaced by machine-dependent
2668 code, for efficiency. But when a procedure is not part of the ``inner loop,''
2669 such changes aren't advisable; simplicity and robustness are
2670 preferable to trickery, unless the cost is too high.
2671 @^inner loop@>
2672
2673 @<Internal ...@>=
2674 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q);
2675 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) ;
2676
2677 @ If FIXPT is not defined, we need these preprocessor values
2678
2679 @d TWEXP31  2147483648.0
2680 @d TWEXP28  268435456.0
2681 @d TWEXP16 65536.0
2682 @d TWEXP_16 (1.0/65536.0)
2683 @d TWEXP_28 (1.0/268435456.0)
2684
2685
2686 @c 
2687 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q) {
2688   fraction i;
2689   if ( q==0 ) mp_confusion(mp, "/");
2690 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2691 #ifdef FIXPT
2692 {
2693   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2694   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2695   boolean negative = false; /* should the result be negated? */
2696   if ( p<0 ) {
2697     negate(p); negative=true;
2698   }
2699   if ( q<0 ) { 
2700     negate(q); negative = ! negative;
2701   }
2702   n=p / q; p=p % q;
2703   if ( n>=8 ){ 
2704     mp->arith_error=true;
2705     i= ( negative ? -el_gordo : el_gordo);
2706   } else { 
2707     n=(n-1)*fraction_one;
2708     @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2709     i = (negative ? (-(f+n)) : (f+n));
2710   }
2711 }
2712 #else /* FIXPT */
2713   {
2714     register double d;
2715         d = TWEXP28 * (double)p /(double)q;
2716         if ((p^q) >= 0) {
2717                 d += 0.5;
2718                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return el_gordo;}
2719                 i = (integer) d;
2720                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
2721                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
2722         } else {
2723                 d -= 0.5;
2724                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -el_gordo;}
2725                 i = (integer) d;
2726                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
2727                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
2728         }
2729   }
2730 #endif /* FIXPT */
2731   return i;
2732 }
2733
2734 @ The |repeat| loop here preserves the following invariant relations
2735 between |f|, |p|, and~|q|:
2736 (i)~|0<=p<q|; (ii)~$fq+p=2^k(q+p_0)$, where $k$ is an integer and
2737 $p_0$ is the original value of~$p$.
2738
2739 Notice that the computation specifies
2740 |(p-q)+p| instead of |(p+p)-q|, because the latter could overflow.
2741 Let us hope that optimizing compilers do not miss this point; a
2742 special variable |be_careful| is used to emphasize the necessary
2743 order of computation. Optimizing compilers should keep |be_careful|
2744 in a register, not store it in memory.
2745 @^inner loop@>
2746
2747 @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
2748 {
2749   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2750   f=1;
2751   do {  
2752     be_careful=p-q; p=be_careful+p;
2753     if ( p>=0 ) { 
2754       f=f+f+1;
2755     } else  { 
2756       f+=f; p=p+q;
2757     }
2758   } while (f<fraction_one);
2759   be_careful=p-q;
2760   if ( be_careful+p>=0 ) incr(f);
2761 }
2762
2763 @ The dual of |make_fraction| is |take_fraction|, which multiplies a
2764 given integer~|q| by a fraction~|f|. When the operands are positive, it
2765 computes $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, a symmetric function
2766 of |q| and~|f|.
2767
2768 This routine is even more ``inner loopy'' than |make_fraction|;
2769 the present implementation consumes almost 20\pct! of \MP's computation
2770 time during typical jobs, so a machine-language substitute is advisable.
2771 @^inner loop@> @^system dependencies@>
2772
2773 @<Declarations@>=
2774 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) ;
2775
2776 @ @c 
2777 #ifdef FIXPT
2778 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) {
2779   integer p; /* the fraction so far */
2780   boolean negative; /* should the result be negated? */
2781   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2782   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2783   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>=0|@>;
2784   if ( f<fraction_one ) { 
2785     n=0;
2786   } else { 
2787     n=f / fraction_one; f=f % fraction_one;
2788     if ( q<=el_gordo / n ) { 
2789       n=n*q ; 
2790     } else { 
2791       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2792     }
2793   }
2794   f=f+fraction_one;
2795   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2796   be_careful=n-el_gordo;
2797   if ( be_careful+p>0 ){ 
2798     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2799   }
2800   if ( negative ) 
2801         return (-(n+p));
2802   else 
2803     return (n+p);
2804 #else /* FIXPT */
2805 integer mp_take_fraction (MP mp,integer p, fraction q) {
2806     register double d;
2807         register integer i;
2808         d = (double)p * (double)q * TWEXP_28;
2809         if ((p^q) >= 0) {
2810                 d += 0.5;
2811                 if (d>=TWEXP31) {
2812                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2813                                 mp->arith_error = true;
2814                         return el_gordo;
2815                 }
2816                 i = (integer) d;
2817                 if (d==(double)i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2818         } else {
2819                 d -= 0.5;
2820                 if (d<= -TWEXP31) {
2821                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2822                                 mp->arith_error = true;
2823                         return -el_gordo;
2824                 }
2825                 i = (integer) d;
2826                 if (d==(double)i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
2827         }
2828         return i;
2829 #endif /* FIXPT */
2830 }
2831
2832 @ @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>=0|@>=
2833 if ( f>=0 ) {
2834   negative=false;
2835 } else { 
2836   negate( f); negative=true;
2837 }
2838 if ( q<0 ) { 
2839   negate(q); negative=! negative;
2840 }
2841
2842 @ The invariant relations in this case are (i)~$\lfloor(qf+p)/2^k\rfloor
2843 =\lfloor qf_0/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, where $k$ is an integer and
2844 $f_0$ is the original value of~$f$; (ii)~$2^k\L f<2^{k+1}$.
2845 @^inner loop@>
2846
2847 @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2848 p=fraction_half; /* that's $2^{27}$; the invariants hold now with $k=28$ */
2849 if ( q<fraction_four ) {
2850   do {  
2851     if ( odd(f) ) p=halfp(p+q); else p=halfp(p);
2852     f=halfp(f);
2853   } while (f!=1);
2854 } else  {
2855   do {  
2856     if ( odd(f) ) p=p+halfp(q-p); else p=halfp(p);
2857     f=halfp(f);
2858   } while (f!=1);
2859 }
2860
2861
2862 @ When we want to multiply something by a |scaled| quantity, we use a scheme
2863 analogous to |take_fraction| but with a different scaling.
2864 Given positive operands, |take_scaled|
2865 computes the quantity $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor$.
2866
2867 Once again it is a good idea to use a machine-language replacement if
2868 possible; otherwise |take_scaled| will use more than 2\pct! of the running time
2869 when the Computer Modern fonts are being generated.
2870 @^inner loop@>
2871
2872 @c 
2873 #ifdef FIXPT
2874 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) {
2875   integer p; /* the fraction so far */
2876   boolean negative; /* should the result be negated? */
2877   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2878   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2879   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>=0|@>;
2880   if ( f<unity ) { 
2881     n=0;
2882   } else  { 
2883     n=f / unity; f=f % unity;
2884     if ( q<=el_gordo / n ) {
2885       n=n*q;
2886     } else  { 
2887       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2888     }
2889   }
2890   f=f+unity;
2891   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2892   be_careful=n-el_gordo;
2893   if ( be_careful+p>0 ) { 
2894     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2895   }
2896   return ( negative ?(-(n+p)) :(n+p));
2897 #else /* FIXPT */
2898 integer mp_take_scaled (MP mp,integer p, scaled q) {
2899     register double d;
2900         register integer i;
2901         d = (double)p * (double)q * TWEXP_16;
2902         if ((p^q) >= 0) {
2903                 d += 0.5;
2904                 if (d>=TWEXP31) {
2905                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2906                                 mp->arith_error = true;
2907                         return el_gordo;
2908                 }
2909                 i = (integer) d;
2910                 if (d==(double)i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2911         } else {
2912                 d -= 0.5;
2913                 if (d<= -TWEXP31) {
2914                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2915                                 mp->arith_error = true;
2916                         return -el_gordo;
2917                 }
2918                 i = (integer) d;
2919                 if (d==(double)i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
2920         }
2921         return i;
2922 #endif /* FIXPT */
2923 }
2924
2925 @ @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2926 p=half_unit; /* that's $2^{15}$; the invariants hold now with $k=16$ */
2927 @^inner loop@>
2928 if ( q<fraction_four ) {
2929   do {  
2930     p = (odd(f) ? halfp(p+q) : halfp(p));
2931     f=halfp(f);
2932   } while (f!=1);
2933 } else {
2934   do {  
2935     p = (odd(f) ? p+halfp(q-p) : halfp(p));
2936     f=halfp(f);
2937   } while (f!=1);
2938 }
2939
2940 @ For completeness, there's also |make_scaled|, which computes a
2941 quotient as a |scaled| number instead of as a |fraction|.
2942 In other words, the result is $\lfloor2^{16}p/q+{1\over2}\rfloor$, if the
2943 operands are positive. \ (This procedure is not used especially often,
2944 so it is not part of \MP's inner loop.)
2945
2946 @<Internal library ...@>=
2947 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) ;
2948
2949 @ @c 
2950 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) {
2951   register integer i;
2952   if ( q==0 ) mp_confusion(mp, "/");
2953 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2954   {
2955 #ifdef FIXPT 
2956     integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2957     integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2958     boolean negative; /* should the result be negated? */
2959     integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2960     if ( p>=0 ) negative=false;
2961     else  { negate(p); negative=true; };
2962     if ( q<0 ) { 
2963       negate(q); negative=! negative;
2964     }
2965     n=p / q; p=p % q;
2966     if ( n>=0100000 ) { 
2967       mp->arith_error=true;
2968       return (negative ? (-el_gordo) : el_gordo);
2969     } else  { 
2970       n=(n-1)*unity;
2971       @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2972       i = (negative ? (-(f+n)) :(f+n));
2973     }
2974 #else /* FIXPT */
2975     register double d;
2976         d = TWEXP16 * (double)p /(double)q;
2977         if ((p^q) >= 0) {
2978                 d += 0.5;
2979                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return el_gordo;}
2980                 i = (integer) d;
2981                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
2982                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
2983         } else {
2984                 d -= 0.5;
2985                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -el_gordo;}
2986                 i = (integer) d;
2987                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
2988                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
2989         }
2990 #endif /* FIXPT */
2991   }
2992   return i;
2993 }
2994
2995 @ @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
2996 f=1;
2997 do {  
2998   be_careful=p-q; p=be_careful+p;
2999   if ( p>=0 ) f=f+f+1;
3000   else  { f+=f; p=p+q; };
3001 } while (f<unity);
3002 be_careful=p-q;
3003 if ( be_careful+p>=0 ) incr(f)
3004
3005 @ Here is a typical example of how the routines above can be used.
3006 It computes the function
3007 $${1\over3\tau}f(\theta,\phi)=
3008 {\tau^{-1}\bigl(2+\sqrt2\,(\sin\theta-{1\over16}\sin\phi)
3009  (\sin\phi-{1\over16}\sin\theta)(\cos\theta-\cos\phi)\bigr)\over
3010 3\,\bigl(1+{1\over2}(\sqrt5-1)\cos\theta+{1\over2}(3-\sqrt5\,)\cos\phi\bigr)},$$
3011 where $\tau$ is a |scaled| ``tension'' parameter. This is \MP's magic
3012 fudge factor for placing the first control point of a curve that starts
3013 at an angle $\theta$ and ends at an angle $\phi$ from the straight path.
3014 (Actually, if the stated quantity exceeds 4, \MP\ reduces it to~4.)
3015
3016 The trigonometric quantity to be multiplied by $\sqrt2$ is less than $\sqrt2$.
3017 (It's a sum of eight terms whose absolute values can be bounded using
3018 relations such as $\sin\theta\cos\theta\L{1\over2}$.) Thus the numerator
3019 is positive; and since the tension $\tau$ is constrained to be at least
3020 $3\over4$, the numerator is less than $16\over3$. The denominator is
3021 nonnegative and at most~6.  Hence the fixed-point calculations below
3022 are guaranteed to stay within the bounds of a 32-bit computer word.
3023
3024 The angles $\theta$ and $\phi$ are given implicitly in terms of |fraction|
3025 arguments |st|, |ct|, |sf|, and |cf|, representing $\sin\theta$, $\cos\theta$,
3026 $\sin\phi$, and $\cos\phi$, respectively.
3027
3028 @c 
3029 fraction mp_velocity (MP mp,fraction st, fraction ct, fraction sf,
3030                       fraction cf, scaled t) {
3031   integer acc,num,denom; /* registers for intermediate calculations */
3032   acc=mp_take_fraction(mp, st-(sf / 16), sf-(st / 16));
3033   acc=mp_take_fraction(mp, acc,ct-cf);
3034   num=fraction_two+mp_take_fraction(mp, acc,379625062);
3035                    /* $2^{28}\sqrt2\approx379625062.497$ */
3036   denom=fraction_three+mp_take_fraction(mp, ct,497706707)+mp_take_fraction(mp, cf,307599661);
3037                       /* $3\cdot2^{27}\cdot(\sqrt5-1)\approx497706706.78$ and
3038                          $3\cdot2^{27}\cdot(3-\sqrt5\,)\approx307599661.22$ */
3039   if ( t!=unity ) num=mp_make_scaled(mp, num,t);
3040   /* |make_scaled(fraction,scaled)=fraction| */
3041   if ( num / 4>=denom ) 
3042     return fraction_four;
3043   else 
3044     return mp_make_fraction(mp, num, denom);
3045 }
3046
3047 @ The following somewhat different subroutine tests rigorously if $ab$ is
3048 greater than, equal to, or less than~$cd$,
3049 given integers $(a,b,c,d)$. In most cases a quick decision is reached.
3050 The result is $+1$, 0, or~$-1$ in the three respective cases.
3051
3052 @d mp_ab_vs_cd(M,A,B,C,D) mp_do_ab_vs_cd(A,B,C,D)
3053
3054 @c 
3055 integer mp_do_ab_vs_cd (integer a,integer b, integer c, integer d) {
3056   integer q,r; /* temporary registers */
3057   @<Reduce to the case that |a,c>=0|, |b,d>0|@>;
3058   while (1) { 
3059     q = a / d; r = c / b;
3060     if ( q!=r )
3061       return ( q>r ? 1 : -1);
3062     q = a % d; r = c % b;
3063     if ( r==0 )
3064       return (q ? 1 : 0);
3065     if ( q==0 ) return -1;
3066     a=b; b=q; c=d; d=r;
3067   } /* now |a>d>0| and |c>b>0| */
3068 }
3069
3070 @ @<Reduce to the case that |a...@>=
3071 if ( a<0 ) { negate(a); negate(b);  };
3072 if ( c<0 ) { negate(c); negate(d);  };
3073 if ( d<=0 ) { 
3074   if ( b>=0 ) {
3075     if ( (a==0||b==0)&&(c==0||d==0) ) return 0;
3076     else return 1;
3077   }
3078   if ( d==0 )
3079     return ( a==0 ? 0 : -1);
3080   q=a; a=c; c=q; q=-b; b=-d; d=q;
3081 } else if ( b<=0 ) { 
3082   if ( b<0 ) if ( a>0 ) return -1;
3083   return (c==0 ? 0 : -1);
3084 }
3085
3086 @ We conclude this set of elementary routines with some simple rounding
3087 and truncation operations.
3088
3089 @<Internal library declarations@>=
3090 #define mp_floor_scaled(M,i) ((i)&(-65536))
3091 #define mp_round_unscaled(M,i) (((i/32768)+1)/2)
3092 #define mp_round_fraction(M,i) (((i/2048)+1)/2)
3093
3094
3095 @* \[8] Algebraic and transcendental functions.
3096 \MP\ computes all of the necessary special functions from scratch, without
3097 relying on |real| arithmetic or system subroutines for sines, cosines, etc.
3098
3099 @ To get the square root of a |scaled| number |x|, we want to calculate
3100 $s=\lfloor 2^8\!\sqrt x +{1\over2}\rfloor$. If $x>0$, this is the unique
3101 integer such that $2^{16}x-s\L s^2<2^{16}x+s$. The following subroutine
3102 determines $s$ by an iterative method that maintains the invariant
3103 relations $x=2^{46-2k}x_0\bmod 2^{30}$, $0<y=\lfloor 2^{16-2k}x_0\rfloor
3104 -s^2+s\L q=2s$, where $x_0$ is the initial value of $x$. The value of~$y$
3105 might, however, be zero at the start of the first iteration.
3106
3107 @<Declarations@>=
3108 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) ;
3109
3110 @ @c 
3111 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) {
3112   quarterword k; /* iteration control counter */
3113   integer y; /* register for intermediate calculations */
3114   unsigned q; /* register for intermediate calculations */
3115   if ( x<=0 ) { 
3116     @<Handle square root of zero or negative argument@>;
3117   } else { 
3118     k=23; q=2;
3119     while ( x<fraction_two ) { /* i.e., |while x<@t$2^{29}$@>|\unskip */
3120       decr(k); x=x+x+x+x;
3121     }
3122     if ( x<fraction_four ) y=0;
3123     else  { x=x-fraction_four; y=1; };
3124     do {  
3125       @<Decrease |k| by 1, maintaining the invariant
3126       relations between |x|, |y|, and~|q|@>;
3127     } while (k!=0);
3128     return (halfp(q));
3129   }
3130 }
3131
3132 @ @<Handle square root of zero...@>=
3133
3134   if ( x<0 ) { 
3135     print_err("Square root of ");
3136 @.Square root...replaced by 0@>
3137     mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3138     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,",
3139           "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3140     mp_error(mp);
3141   };
3142   return 0;
3143 }
3144
3145 @ @<Decrease |k| by 1, maintaining...@>=
3146 x+=x; y+=y;
3147 if ( x>=fraction_four ) { /* note that |fraction_four=@t$2^{30}$@>| */
3148   x=x-fraction_four; incr(y);
3149 };
3150 x+=x; y=y+y-q; q+=q;
3151 if ( x>=fraction_four ) { x=x-fraction_four; incr(y); };
3152 if ( y>(int)q ){ y=y-q; q=q+2; }
3153 else if ( y<=0 )  { q=q-2; y=y+q;  };
3154 decr(k)
3155
3156 @ Pythagorean addition $\psqrt{a^2+b^2}$ is implemented by an elegant
3157 iterative scheme due to Cleve Moler and Donald Morrison [{\sl IBM Journal
3158 @^Moler, Cleve Barry@>
3159 @^Morrison, Donald Ross@>
3160 of Research and Development\/ \bf27} (1983), 577--581]. It modifies |a| and~|b|
3161 in such a way that their Pythagorean sum remains invariant, while the
3162 smaller argument decreases.
3163
3164 @<Internal library ...@>=
3165 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b);
3166
3167
3168 @ @c 
3169 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b) {
3170   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3171   boolean big; /* is the result dangerously near $2^{31}$? */
3172   a=abs(a); b=abs(b);
3173   if ( a<b ) { r=b; b=a; a=r; }; /* now |0<=b<=a| */
3174   if ( b>0 ) {
3175     if ( a<fraction_two ) {
3176       big=false;
3177     } else { 
3178       a=a / 4; b=b / 4; big=true;
3179     }; /* we reduced the precision to avoid arithmetic overflow */
3180     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>;
3181     if ( big ) {
3182       if ( a<fraction_two ) {
3183         a=a+a+a+a;
3184       } else  { 
3185         mp->arith_error=true; a=el_gordo;
3186       };
3187     }
3188   }
3189   return a;
3190 }
3191
3192 @ The key idea here is to reflect the vector $(a,b)$ about the
3193 line through $(a,b/2)$.
3194
3195 @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>=
3196 while (1) {  
3197   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3198   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3199   if ( r==0 ) break;
3200   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four+r);
3201   a=a+mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3202 }
3203
3204
3205 @ Here is a similar algorithm for $\psqrt{a^2-b^2}$.
3206 It converges slowly when $b$ is near $a$, but otherwise it works fine.
3207
3208 @c 
3209 integer mp_pyth_sub (MP mp,integer a, integer b) {
3210   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3211   boolean big; /* is the input dangerously near $2^{31}$? */
3212   a=abs(a); b=abs(b);
3213   if ( a<=b ) {
3214     @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>;
3215   } else { 
3216     if ( a<fraction_four ) {
3217       big=false;
3218     } else  { 
3219       a=halfp(a); b=halfp(b); big=true;
3220     }
3221     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>;
3222     if ( big ) double(a);
3223   }
3224   return a;
3225 }
3226
3227 @ @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>=
3228 while (1) { 
3229   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3230   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3231   if ( r==0 ) break;
3232   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four-r);
3233   a=a-mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3234 }
3235
3236 @ @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>=
3237
3238   if ( a<b ){ 
3239     print_err("Pythagorean subtraction "); mp_print_scaled(mp, a);
3240     mp_print(mp, "+-+"); mp_print_scaled(mp, b); 
3241     mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3242 @.Pythagorean...@>
3243     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,",
3244           "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3245     mp_error(mp);
3246   }
3247   a=0;
3248 }
3249
3250 @ The subroutines for logarithm and exponential involve two tables.
3251 The first is simple: |two_to_the[k]| equals $2^k$. The second involves
3252 a bit more calculation, which the author claims to have done correctly:
3253 |spec_log[k]| is $2^{27}$ times $\ln\bigl(1/(1-2^{-k})\bigr)=
3254 2^{-k}+{1\over2}2^{-2k}+{1\over3}2^{-3k}+\cdots\,$, rounded to the
3255 nearest integer.
3256
3257 @d two_to_the(A) (1<<(unsigned)(A))
3258
3259 @<Declarations@>=
3260 static const integer spec_log[29] = { 0, /* special logarithms */
3261 93032640, 38612034, 17922280, 8662214, 4261238, 2113709,
3262 1052693, 525315, 262400, 131136, 65552, 32772, 16385,
3263 8192, 4096, 2048, 1024, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 1 };
3264
3265 @ @<Local variables for initialization@>=
3266 integer k; /* all-purpose loop index */
3267
3268
3269 @ Here is the routine that calculates $2^8$ times the natural logarithm
3270 of a |scaled| quantity; it is an integer approximation to $2^{24}\ln(x/2^{16})$,
3271 when |x| is a given positive integer.
3272
3273 The method is based on exercise 1.2.2--25 in {\sl The Art of Computer
3274 Programming\/}: During the main iteration we have $1\L 2^{-30}x<1/(1-2^{1-k})$,
3275 and the logarithm of $2^{30}x$ remains to be added to an accumulator
3276 register called~$y$. Three auxiliary bits of accuracy are retained in~$y$
3277 during the calculation, and sixteen auxiliary bits to extend |y| are
3278 kept in~|z| during the initial argument reduction. (We add
3279 $100\cdot2^{16}=6553600$ to~|z| and subtract 100 from~|y| so that |z| will
3280 not become negative; also, the actual amount subtracted from~|y| is~96,
3281 not~100, because we want to add~4 for rounding before the final division by~8.)
3282
3283 @c 
3284 scaled mp_m_log (MP mp,scaled x) {
3285   integer y,z; /* auxiliary registers */
3286   integer k; /* iteration counter */
3287   if ( x<=0 ) {
3288      @<Handle non-positive logarithm@>;
3289   } else  { 
3290     y=1302456956+4-100; /* $14\times2^{27}\ln2\approx1302456956.421063$ */
3291     z=27595+6553600; /* and $2^{16}\times .421063\approx 27595$ */
3292     while ( x<fraction_four ) {
3293        double(x); y-=93032639; z-=48782;
3294     } /* $2^{27}\ln2\approx 93032639.74436163$ and $2^{16}\times.74436163\approx 48782$ */
3295     y=y+(z / unity); k=2;
3296     while ( x>fraction_four+4 ) {
3297       @<Increase |k| until |x| can be multiplied by a
3298         factor of $2^{-k}$, and adjust $y$ accordingly@>;
3299     }
3300     return (y / 8);
3301   }
3302 }
3303
3304 @ @<Increase |k| until |x| can...@>=
3305
3306   z=((x-1) / two_to_the(k))+1; /* $z=\lceil x/2^k\rceil$ */
3307   while ( x<fraction_four+z ) { z=halfp(z+1); incr(k); };
3308   y+=spec_log[k]; x-=z;
3309 }
3310
3311 @ @<Handle non-positive logarithm@>=
3312
3313   print_err("Logarithm of ");
3314 @.Logarithm...replaced by 0@>
3315   mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3316   help2("Since I don't take logs of non-positive numbers,",
3317         "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3318   mp_error(mp); 
3319   return 0;
3320 }
3321
3322 @ Conversely, the exponential routine calculates $\exp(x/2^8)$,
3323 when |x| is |scaled|. The result is an integer approximation to
3324 $2^{16}\exp(x/2^{24})$, when |x| is regarded as an integer.
3325
3326 @c 
3327 scaled mp_m_exp (MP mp,scaled x) {
3328   quarterword k; /* loop control index */
3329   integer y,z; /* auxiliary registers */
3330   if ( x>174436200 ) {
3331     /* $2^{24}\ln((2^{31}-1)/2^{16})\approx 174436199.51$ */
3332     mp->arith_error=true; 
3333     return el_gordo;
3334   } else if ( x<-197694359 ) {
3335         /* $2^{24}\ln(2^{-1}/2^{16})\approx-197694359.45$ */
3336     return 0;
3337   } else { 
3338     if ( x<=0 ) { 
3339        z=-8*x; y=04000000; /* $y=2^{20}$ */
3340     } else { 
3341       if ( x<=127919879 ) { 
3342         z=1023359037-8*x;
3343         /* $2^{27}\ln((2^{31}-1)/2^{20})\approx 1023359037.125$ */
3344       } else {
3345        z=8*(174436200-x); /* |z| is always nonnegative */
3346       }
3347       y=el_gordo;
3348     };
3349     @<Multiply |y| by $\exp(-z/2^{27})$@>;
3350     if ( x<=127919879 ) 
3351        return ((y+8) / 16);
3352      else 
3353        return y;
3354   }
3355 }
3356
3357 @ The idea here is that subtracting |spec_log[k]| from |z| corresponds
3358 to multiplying |y| by $1-2^{-k}$.
3359
3360 A subtle point (which had to be checked) was that if $x=127919879$, the
3361 value of~|y| will decrease so that |y+8| doesn't overflow. In fact,
3362 $z$ will be 5 in this case, and |y| will decrease by~64 when |k=25|
3363 and by~16 when |k=27|.
3364
3365 @<Multiply |y| by...@>=
3366 k=1;
3367 while ( z>0 ) { 
3368   while ( z>=spec_log[k] ) { 
3369     z-=spec_log[k];
3370     y=y-1-((y-two_to_the(k-1)) / two_to_the(k));
3371   }
3372   incr(k);
3373 }
3374
3375 @ The trigonometric subroutines use an auxiliary table such that
3376 |spec_atan[k]| contains an approximation to the |angle| whose tangent
3377 is~$1/2^k$. $\arctan2^{-k}$ times $2^{20}\cdot180/\pi$ 
3378
3379 @<Declarations@>=
3380 static const angle spec_atan[27] = { 0, 27855475, 14718068, 7471121, 3750058, 
3381 1876857, 938658, 469357, 234682, 117342, 58671, 29335, 14668, 7334, 3667, 
3382 1833, 917, 458, 229, 115, 57, 29, 14, 7, 4, 2, 1 };
3383
3384 @ Given integers |x| and |y|, not both zero, the |n_arg| function
3385 returns the |angle| whose tangent points in the direction $(x,y)$.
3386 This subroutine first determines the correct octant, then solves the
3387 problem for |0<=y<=x|, then converts the result appropriately to
3388 return an answer in the range |-one_eighty_deg<=@t$\theta$@><=one_eighty_deg|.
3389 (The answer is |+one_eighty_deg| if |y=0| and |x<0|, but an answer of
3390 |-one_eighty_deg| is possible if, for example, |y=-1| and $x=-2^{30}$.)
3391
3392 The octants are represented in a ``Gray code,'' since that turns out
3393 to be computationally simplest.
3394
3395 @d negate_x 1
3396 @d negate_y 2
3397 @d switch_x_and_y 4
3398 @d first_octant 1
3399 @d second_octant (first_octant+switch_x_and_y)
3400 @d third_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x)
3401 @d fourth_octant (first_octant+negate_x)
3402 @d fifth_octant (first_octant+negate_x+negate_y)
3403 @d sixth_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x+negate_y)
3404 @d seventh_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_y)
3405 @d eighth_octant (first_octant+negate_y)
3406
3407 @c 
3408 angle mp_n_arg (MP mp,integer x, integer y) {
3409   angle z; /* auxiliary register */
3410   integer t; /* temporary storage */
3411   quarterword k; /* loop counter */
3412   int octant; /* octant code */
3413   if ( x>=0 ) {
3414     octant=first_octant;
3415   } else { 
3416     negate(x); octant=first_octant+negate_x;
3417   }
3418   if ( y<0 ) { 
3419     negate(y); octant=octant+negate_y;
3420   }
3421   if ( x<y ) { 
3422     t=y; y=x; x=t; octant=octant+switch_x_and_y;
3423   }
3424   if ( x==0 ) { 
3425     @<Handle undefined arg@>; 
3426   } else { 
3427     @<Set variable |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3428     @<Return an appropriate answer based on |z| and |octant|@>;
3429   }
3430 }
3431
3432 @ @<Handle undefined arg@>=
3433
3434   print_err("angle(0,0) is taken as zero");
3435 @.angle(0,0)...zero@>
3436   help2("The `angle' between two identical points is undefined.",
3437         "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3438   mp_error(mp); 
3439   return 0;
3440 }
3441
3442 @ @<Return an appropriate answer...@>=
3443 switch (octant) {
3444 case first_octant: return z;
3445 case second_octant: return (ninety_deg-z);
3446 case third_octant: return (ninety_deg+z);
3447 case fourth_octant: return (one_eighty_deg-z);
3448 case fifth_octant: return (z-one_eighty_deg);
3449 case sixth_octant: return (-z-ninety_deg);
3450 case seventh_octant: return (z-ninety_deg);
3451 case eighth_octant: return (-z);
3452 }; /* there are no other cases */
3453 return 0
3454
3455 @ At this point we have |x>=y>=0|, and |x>0|. The numbers are scaled up
3456 or down until $2^{28}\L x<2^{29}$, so that accurate fixed-point calculations
3457 will be made.
3458
3459 @<Set variable |z| to the arg...@>=
3460 while ( x>=fraction_two ) { 
3461   x=halfp(x); y=halfp(y);
3462 }
3463 z=0;
3464 if ( y>0 ) { 
3465  while ( x<fraction_one ) { 
3466     x+=x; y+=y; 
3467  };
3468  @<Increase |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3469 }
3470
3471 @ During the calculations of this section, variables |x| and~|y|
3472 represent actual coordinates $(x,2^{-k}y)$. We will maintain the
3473 condition |x>=y|, so that the tangent will be at most $2^{-k}$.
3474 If $x<2y$, the tangent is greater than $2^{-k-1}$. The transformation
3475 $(a,b)\mapsto(a+b\tan\phi,b-a\tan\phi)$ replaces $(a,b)$ by
3476 coordinates whose angle has decreased by~$\phi$; in the special case
3477 $a=x$, $b=2^{-k}y$, and $\tan\phi=2^{-k-1}$, this operation reduces
3478 to the particularly simple iteration shown here. [Cf.~John E. Meggitt,
3479 @^Meggitt, John E.@>
3480 {\sl IBM Journal of Research and Development\/ \bf6} (1962), 210--226.]
3481
3482 The initial value of |x| will be multiplied by at most
3483 $(1+{1\over2})(1+{1\over8})(1+{1\over32})\cdots\approx 1.7584$; hence
3484 there is no chance of integer overflow.
3485
3486 @<Increase |z|...@>=
3487 k=0;
3488 do {  
3489   y+=y; incr(k);
3490   if ( y>x ){ 
3491     z=z+spec_atan[k]; t=x; x=x+(y / two_to_the(k+k)); y=y-t;
3492   };
3493 } while (k!=15);
3494 do {  
3495   y+=y; incr(k);
3496   if ( y>x ) { z=z+spec_atan[k]; y=y-x; };
3497 } while (k!=26)
3498
3499 @ Conversely, the |n_sin_cos| routine takes an |angle| and produces the sine
3500 and cosine of that angle. The results of this routine are
3501 stored in global integer variables |n_sin| and |n_cos|.
3502
3503 @<Glob...@>=
3504 fraction n_sin;fraction n_cos; /* results computed by |n_sin_cos| */
3505
3506 @ Given an integer |z| that is $2^{20}$ times an angle $\theta$ in degrees,
3507 the purpose of |n_sin_cos(z)| is to set
3508 |x=@t$r\cos\theta$@>| and |y=@t$r\sin\theta$@>| (approximately),
3509 for some rather large number~|r|. The maximum of |x| and |y|
3510 will be between $2^{28}$ and $2^{30}$, so that there will be hardly
3511 any loss of accuracy. Then |x| and~|y| are divided by~|r|.
3512
3513 @c 
3514 void mp_n_sin_cos (MP mp,angle z) { /* computes a multiple of the sine
3515                                        and cosine */ 
3516   quarterword k; /* loop control variable */
3517   int q; /* specifies the quadrant */
3518   fraction r; /* magnitude of |(x,y)| */
3519   integer x,y,t; /* temporary registers */
3520   while ( z<0 ) z=z+three_sixty_deg;
3521   z=z % three_sixty_deg; /* now |0<=z<three_sixty_deg| */
3522   q=z / forty_five_deg; z=z % forty_five_deg;
3523   x=fraction_one; y=x;
3524   if ( ! odd(q) ) z=forty_five_deg-z;
3525   @<Subtract angle |z| from |(x,y)|@>;
3526   @<Convert |(x,y)| to the octant determined by~|q|@>;
3527   r=mp_pyth_add(mp, x,y); 
3528   mp->n_cos=mp_make_fraction(mp, x,r); 
3529   mp->n_sin=mp_make_fraction(mp, y,r);
3530 }
3531
3532 @ In this case the octants are numbered sequentially.
3533
3534 @<Convert |(x,...@>=
3535 switch (q) {
3536 case 0: break;
3537 case 1: t=x; x=y; y=t; break;
3538 case 2: t=x; x=-y; y=t; break;
3539 case 3: negate(x); break;
3540 case 4: negate(x); negate(y); break;
3541 case 5: t=x; x=-y; y=-t; break;
3542 case 6: t=x; x=y; y=-t; break;
3543 case 7: negate(y); break;
3544 } /* there are no other cases */
3545
3546 @ The main iteration of |n_sin_cos| is similar to that of |n_arg| but
3547 applied in reverse. The values of |spec_atan[k]| decrease slowly enough
3548 that this loop is guaranteed to terminate before the (nonexistent) value
3549 |spec_atan[27]| would be required.
3550
3551 @<Subtract angle |z|...@>=
3552 k=1;
3553 while ( z>0 ){ 
3554   if ( z>=spec_atan[k] ) { 
3555     z=z-spec_atan[k]; t=x;
3556     x=t+y / two_to_the(k);
3557     y=y-t / two_to_the(k);
3558   }
3559   incr(k);
3560 }
3561 if ( y<0 ) y=0 /* this precaution may never be needed */
3562
3563 @ And now let's complete our collection of numeric utility routines
3564 by considering random number generation.
3565 \MP\ generates pseudo-random numbers with the additive scheme recommended
3566 in Section 3.6 of {\sl The Art of Computer Programming}; however, the
3567 results are random fractions between 0 and |fraction_one-1|, inclusive.
3568
3569 There's an auxiliary array |randoms| that contains 55 pseudo-random
3570 fractions. Using the recurrence $x_n=(x_{n-55}-x_{n-31})\bmod 2^{28}$,
3571 we generate batches of 55 new $x_n$'s at a time by calling |new_randoms|.
3572 The global variable |j_random| tells which element has most recently
3573 been consumed.
3574 The global variable |random_seed| was introduced in version 0.9,
3575 for the sole reason of stressing the fact that the initial value of the
3576 random seed is system-dependant. The initialization code below will initialize
3577 this variable to |(internal[mp_time] div unity)+internal[mp_day]|, but this 
3578 is not good enough on modern fast machines that are capable of running
3579 multiple MetaPost processes within the same second.
3580 @^system dependencies@>
3581
3582 @<Glob...@>=
3583 fraction randoms[55]; /* the last 55 random values generated */
3584 int j_random; /* the number of unused |randoms| */
3585
3586 @ @<Option variables@>=
3587 int random_seed; /* the default random seed */
3588
3589 @ @<Allocate or initialize ...@>=
3590 mp->random_seed = (scaled)opt->random_seed;
3591
3592 @ To consume a random fraction, the program below will say `|next_random|'
3593 and then it will fetch |randoms[j_random]|.
3594
3595 @d next_random { if ( mp->j_random==0 ) mp_new_randoms(mp);
3596   else decr(mp->j_random); }
3597
3598 @c 
3599 void mp_new_randoms (MP mp) {
3600   int k; /* index into |randoms| */
3601   fraction x; /* accumulator */
3602   for (k=0;k<=23;k++) { 
3603    x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k+31];
3604     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3605     mp->randoms[k]=x;
3606   }
3607   for (k=24;k<= 54;k++){ 
3608     x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k-24];
3609     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3610     mp->randoms[k]=x;
3611   }
3612   mp->j_random=54;
3613 }
3614
3615 @ @<Declarations@>=
3616 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed);
3617
3618 @ To initialize the |randoms| table, we call the following routine.
3619
3620 @c 
3621 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed) {
3622   fraction j,jj,k; /* more or less random integers */
3623   int i; /* index into |randoms| */
3624   j=abs(seed);
3625   while ( j>=fraction_one ) j=halfp(j);
3626   k=1;
3627   for (i=0;i<=54;i++ ){ 
3628     jj=k; k=j-k; j=jj;
3629     if ( k<0 ) k=k+fraction_one;
3630     mp->randoms[(i*21)% 55]=j;
3631   }
3632   mp_new_randoms(mp); 
3633   mp_new_randoms(mp); 
3634   mp_new_randoms(mp); /* ``warm up'' the array */
3635 }
3636
3637 @ To produce a uniform random number in the range |0<=u<x| or |0>=u>x|
3638 or |0=u=x|, given a |scaled| value~|x|, we proceed as shown here.
3639
3640 Note that the call of |take_fraction| will produce the values 0 and~|x|
3641 with about half the probability that it will produce any other particular
3642 values between 0 and~|x|, because it rounds its answers.
3643
3644 @c 
3645 scaled mp_unif_rand (MP mp,scaled x) {
3646   scaled y; /* trial value */
3647   next_random; y=mp_take_fraction(mp, abs(x),mp->randoms[mp->j_random]);
3648   if ( y==abs(x) ) return 0;
3649   else if ( x>0 ) return y;
3650   else return (-y);
3651 }
3652
3653 @ Finally, a normal deviate with mean zero and unit standard deviation
3654 can readily be obtained with the ratio method (Algorithm 3.4.1R in
3655 {\sl The Art of Computer Programming\/}).
3656
3657 @c 
3658 scaled mp_norm_rand (MP mp) {
3659   integer x,u,l; /* what the book would call $2^{16}X$, $2^{28}U$, and $-2^{24}\ln U$ */
3660   do { 
3661     do {  
3662       next_random;
3663       x=mp_take_fraction(mp, 112429,mp->randoms[mp->j_random]-fraction_half);
3664       /* $2^{16}\sqrt{8/e}\approx 112428.82793$ */
3665       next_random; u=mp->randoms[mp->j_random];
3666     } while (abs(x)>=u);
3667     x=mp_make_fraction(mp, x,u);
3668     l=139548960-mp_m_log(mp, u); /* $2^{24}\cdot12\ln2\approx139548959.6165$ */
3669   } while (mp_ab_vs_cd(mp, 1024,l,x,x)<0);
3670   return x;
3671 }
3672
3673 @* \[9] Packed data.
3674 In order to make efficient use of storage space, \MP\ bases its major data
3675 structures on a |memory_word|, which contains either a (signed) integer,
3676 possibly scaled, or a small number of fields that are one half or one
3677 quarter of the size used for storing integers.
3678
3679 If |x| is a variable of type |memory_word|, it contains up to four
3680 fields that can be referred to as follows:
3681 $$\vbox{\halign{\hfil#&#\hfil&#\hfil\cr
3682 |x|&.|int|&(an |integer|)\cr
3683 |x|&.|sc|\qquad&(a |scaled| integer)\cr
3684 |x.hh.lh|, |x.hh|&.|rh|&(two halfword fields)\cr
3685 |x.hh.b0|, |x.hh.b1|, |x.hh|&.|rh|&(two quarterword fields, one halfword
3686   field)\cr
3687 |x.qqqq.b0|, |x.qqqq.b1|, |x.qqqq|&.|b2|, |x.qqqq.b3|\hskip-100pt
3688   &\qquad\qquad\qquad(four quarterword fields)\cr}}$$
3689 This is somewhat cumbersome to write, and not very readable either, but
3690 macros will be used to make the notation shorter and more transparent.
3691 The code below gives a formal definition of |memory_word| and
3692 its subsidiary types, using packed variant records. \MP\ makes no
3693 assumptions about the relative positions of the fields within a word.
3694
3695 @d max_quarterword 0x3FFF /* largest allowable value in a |quarterword| */
3696 @d max_halfword 0xFFFFFFF /* largest allowable value in a |halfword| */
3697
3698 @ Here are the inequalities that the quarterword and halfword values
3699 must satisfy (or rather, the inequalities that they mustn't satisfy):
3700
3701 @<Check the ``constant''...@>=
3702 if (mp->ini_version) {
3703   if ( mp->mem_max!=mp->mem_top ) mp->bad=8;
3704 } else {
3705   if ( mp->mem_max<mp->mem_top ) mp->bad=8;
3706 }
3707 if ( mp->mem_max>=max_halfword ) mp->bad=12;
3708 if ( mp->max_strings>max_halfword ) mp->bad=13;
3709
3710 @ The macros |qi| and |qo| are used for input to and output 
3711 from quarterwords. These are legacy macros.
3712 @^system dependencies@>
3713
3714 @d qo(A) (A) /* to read eight bits from a quarterword */
3715 @d qi(A) (quarterword)(A) /* to store eight bits in a quarterword */
3716
3717 @ The reader should study the following definitions closely:
3718 @^system dependencies@>
3719
3720 @d sc cint /* |scaled| data is equivalent to |integer| */
3721
3722 @<Types...@>=
3723 typedef short quarterword; /* 1/4 of a word */
3724 typedef int halfword; /* 1/2 of a word */
3725 typedef union {
3726   struct {
3727     halfword RH, LH;
3728   } v;
3729   struct { /* Make B0,B1 overlap the most significant bytes of LH.  */
3730     halfword junk;
3731     quarterword B0, B1;
3732   } u;
3733 } two_halves;
3734 typedef struct {
3735   struct {
3736     quarterword B2, B3, B0, B1;
3737   } u;
3738 } four_quarters;
3739 typedef union {
3740   two_halves hh;
3741   integer cint;
3742   four_quarters qqqq;
3743 } memory_word;
3744 #define b0 u.B0
3745 #define b1 u.B1
3746 #define b2 u.B2
3747 #define b3 u.B3
3748 #define rh v.RH
3749 #define lh v.LH
3750
3751 @ When debugging, we may want to print a |memory_word| without knowing
3752 what type it is; so we print it in all modes.
3753 @^debugging@>
3754
3755 @c 
3756 void mp_print_word (MP mp,memory_word w) {
3757   /* prints |w| in all ways */
3758   mp_print_int(mp, w.cint); mp_print_char(mp, xord(' '));
3759   mp_print_scaled(mp, w.sc); mp_print_char(mp, xord(' ')); 
3760   mp_print_scaled(mp, w.sc / 010000); mp_print_ln(mp);
3761   mp_print_int(mp, w.hh.lh); mp_print_char(mp, xord('=')); 
3762   mp_print_int(mp, w.hh.b0); mp_print_char(mp, xord(':'));
3763   mp_print_int(mp, w.hh.b1); mp_print_char(mp, xord(';')); 
3764   mp_print_int(mp, w.hh.rh); mp_print_char(mp, xord(' '));
3765   mp_print_int(mp, w.qqqq.b0); mp_print_char(mp, xord(':')); 
3766   mp_print_int(mp, w.qqqq.b1); mp_print_char(mp, xord(':'));
3767   mp_print_int(mp, w.qqqq.b2); mp_print_char(mp, xord(':')); 
3768   mp_print_int(mp, w.qqqq.b3);
3769 }
3770
3771
3772 @* \[10] Dynamic memory allocation.
3773
3774 The \MP\ system does nearly all of its own memory allocation, so that it
3775 can readily be transported into environments that do not have automatic
3776 facilities for strings, garbage collection, etc., and so that it can be in
3777 control of what error messages the user receives. The dynamic storage
3778 requirements of \MP\ are handled by providing a large array |mem| in
3779 which consecutive blocks of words are used as nodes by the \MP\ routines.
3780
3781 Pointer variables are indices into this array, or into another array
3782 called |eqtb| that will be explained later. A pointer variable might
3783 also be a special flag that lies outside the bounds of |mem|, so we
3784 allow pointers to assume any |halfword| value. The minimum memory
3785 index represents a null pointer.
3786
3787 @d null 0 /* the null pointer */
3788 @d mp_void (null+1) /* a null pointer different from |null| */
3789
3790
3791 @<Types...@>=
3792 typedef halfword pointer; /* a flag or a location in |mem| or |eqtb| */
3793
3794 @ The |mem| array is divided into two regions that are allocated separately,
3795 but the dividing line between these two regions is not fixed; they grow
3796 together until finding their ``natural'' size in a particular job.
3797 Locations less than or equal to |lo_mem_max| are used for storing
3798 variable-length records consisting of two or more words each. This region
3799 is maintained using an algorithm similar to the one described in exercise
3800 2.5--19 of {\sl The Art of Computer Programming}. However, no size field
3801 appears in the allocated nodes; the program is responsible for knowing the
3802 relevant size when a node is freed. Locations greater than or equal to
3803 |hi_mem_min| are used for storing one-word records; a conventional
3804 \.{AVAIL} stack is used for allocation in this region.
3805
3806 Locations of |mem| between |0| and |mem_top| may be dumped as part
3807 of preloaded mem files, by the \.{INIMP} preprocessor.
3808 @.INIMP@>
3809 Production versions of \MP\ may extend the memory at the top end in order to
3810 provide more space; these locations, between |mem_top| and |mem_max|,
3811 are always used for single-word nodes.
3812
3813 The key pointers that govern |mem| allocation have a prescribed order:
3814 $$\hbox{|null=0<lo_mem_max<hi_mem_min<mem_top<=mem_end<=mem_max|.}$$
3815
3816 @<Glob...@>=
3817 memory_word *mem; /* the big dynamic storage area */
3818 pointer lo_mem_max; /* the largest location of variable-size memory in use */
3819 pointer hi_mem_min; /* the smallest location of one-word memory in use */
3820
3821
3822
3823 @d xfree(A) do { mp_xfree(A); A=NULL; } while (0)
3824 @d xrealloc(P,A,B) mp_xrealloc(mp,P,(size_t)A,B)
3825 @d xmalloc(A,B)  mp_xmalloc(mp,(size_t)A,B)
3826 @d xstrdup(A)  mp_xstrdup(mp,A)
3827 @d XREALLOC(a,b,c) a = xrealloc(a,(b+1),sizeof(c));
3828
3829 @<Declare helpers@>=
3830 void mp_xfree (void *x);
3831 void *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) ;
3832 void *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) ;
3833 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s);
3834 void mp_do_snprintf(char *str, int size, const char *fmt, ...);
3835
3836 @ The |max_size_test| guards against overflow, on the assumption that
3837 |size_t| is at least 31bits wide.
3838
3839 @d max_size_test 0x7FFFFFFF
3840
3841 @c
3842 void mp_xfree (void *x) {
3843   if (x!=NULL) free(x);
3844 }
3845 void  *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) {
3846   void *w ; 
3847   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3848     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3849     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3850   }
3851   w = realloc (p,(nmem*size));
3852   if (w==NULL) {
3853     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3854     mp->history =mp_system_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3855   }
3856   return w;
3857 }
3858 void  *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) {
3859   void *w;
3860   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3861     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3862     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3863   }
3864   w = malloc (nmem*size);
3865   if (w==NULL) {
3866     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3867     mp->history =mp_system_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3868   }
3869   return w;
3870 }
3871 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s) {
3872   char *w; 
3873   if (s==NULL)
3874     return NULL;
3875   w = strdup(s);
3876   if (w==NULL) {
3877     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3878     mp->history =mp_system_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3879   }
3880   return w;
3881 }
3882
3883 @ @<Internal library declarations@>=
3884 #ifdef HAVE_SNPRINTF
3885 #define mp_snprintf (void)snprintf
3886 #else
3887 #define mp_snprintf mp_do_snprintf
3888 #endif
3889
3890 @ This internal version is rather stupid, but good enough for its purpose.
3891
3892 @c
3893 void mp_do_snprintf (char *str, int size, const char *format, ...) {
3894   const char *fmt;
3895   char *res, *work;
3896   char workbuf[32];
3897   va_list ap;
3898   work = (char *)workbuf;
3899   va_start(ap, format);
3900   res = str;
3901   for (fmt=format;*fmt!='\0';fmt++) {
3902      if (*fmt=='%') {
3903        fmt++;
3904        switch(*fmt) {
3905        case 's':
3906          {
3907            char *s = va_arg(ap, char *);
3908            while (*s) {
3909              *res = *s++;
3910              if (size-->0) res++;
3911            }
3912          }
3913          break;
3914        case 'i':
3915        case 'd':
3916          {
3917            sprintf(work,"%i",va_arg(ap, int));
3918            while (*work) {
3919              *res = *work++;
3920              if (size-->0) res++;
3921            }
3922          }
3923          break;
3924        case 'g':
3925          {
3926            sprintf(work,"%g",va_arg(ap, double));
3927            while (*work) {
3928              *res = *work++;
3929              if (size-->0) res++;
3930            }
3931          }
3932          break;
3933        case '%':
3934          *res = '%';
3935          if (size-->0) res++;
3936          break;
3937        default:
3938          *res = '%';
3939          if (size-->0) res++;
3940          *res = *fmt;
3941          if (size-->0) res++;
3942          break;
3943        }
3944      } else {
3945        *res = *fmt;
3946        if (size-->0) res++;
3947      }
3948   }
3949   *res = '\0';
3950   va_end(ap);
3951 }
3952
3953
3954 @<Allocate or initialize ...@>=
3955 mp->mem = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (memory_word));
3956 memset(mp->mem,0,(mp->mem_max+1)*sizeof (memory_word));
3957
3958 @ @<Dealloc variables@>=
3959 xfree(mp->mem);
3960
3961 @ Users who wish to study the memory requirements of particular applications can
3962 can use optional special features that keep track of current and
3963 maximum memory usage. When code between the delimiters |stat| $\ldots$
3964 |tats| is not ``commented out,'' \MP\ will run a bit slower but it will
3965 report these statistics when |mp_tracing_stats| is positive.
3966
3967 @<Glob...@>=
3968 integer var_used; integer dyn_used; /* how much memory is in use */
3969
3970 @ Let's consider the one-word memory region first, since it's the
3971 simplest. The pointer variable |mem_end| holds the highest-numbered location
3972 of |mem| that has ever been used. The free locations of |mem| that
3973 occur between |hi_mem_min| and |mem_end|, inclusive, are of type
3974 |two_halves|, and we write |info(p)| and |mp_link(p)| for the |lh|
3975 and |rh| fields of |mem[p]| when it is of this type. The single-word
3976 free locations form a linked list
3977 $$|avail|,\;\hbox{|mp_link(avail)|},\;\hbox{|mp_link(mp_link(avail))|},\;\ldots$$
3978 terminated by |null|.
3979
3980 @d mp_link(A)   mp->mem[(A)].hh.rh /* the |link| field of a memory word */
3981 @d info(A)   mp->mem[(A)].hh.lh /* the |info| field of a memory word */
3982
3983 @<Glob...@>=
3984 pointer avail; /* head of the list of available one-word nodes */
3985 pointer mem_end; /* the last one-word node used in |mem| */
3986
3987 @ If one-word memory is exhausted, it might mean that the user has forgotten
3988 a token like `\&{enddef}' or `\&{endfor}'. We will define some procedures
3989 later that try to help pinpoint the trouble.
3990
3991 @c 
3992 @<Declare the procedure called |show_token_list|@>
3993 @<Declare the procedure called |runaway|@>
3994
3995 @ The function |get_avail| returns a pointer to a new one-word node whose
3996 |link| field is null. However, \MP\ will halt if there is no more room left.
3997 @^inner loop@>
3998
3999 @c 
4000 pointer mp_get_avail (MP mp) { /* single-word node allocation */
4001   pointer p; /* the new node being got */
4002   p=mp->avail; /* get top location in the |avail| stack */
4003   if ( p!=null ) {
4004     mp->avail=mp_link(mp->avail); /* and pop it off */
4005   } else if ( mp->mem_end<mp->mem_max ) { /* or go into virgin territory */
4006     incr(mp->mem_end); p=mp->mem_end;
4007   } else { 
4008     decr(mp->hi_mem_min); p=mp->hi_mem_min;
4009     if ( mp->hi_mem_min<=mp->lo_mem_max ) { 
4010       mp_runaway(mp); /* if memory is exhausted, display possible runaway text */
4011       mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4012       /* quit; all one-word nodes are busy */
4013 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4014     }
4015   }
4016   mp_link(p)=null; /* provide an oft-desired initialization of the new node */
4017   incr(mp->dyn_used);/* maintain statistics */
4018   return p;
4019 }
4020
4021 @ Conversely, a one-word node is recycled by calling |free_avail|.
4022
4023 @d free_avail(A)  /* single-word node liberation */
4024   { mp_link((A))=mp->avail; mp->avail=(A); decr(mp->dyn_used);  }
4025
4026 @ There's also a |fast_get_avail| routine, which saves the procedure-call
4027 overhead at the expense of extra programming. This macro is used in
4028 the places that would otherwise account for the most calls of |get_avail|.
4029 @^inner loop@>
4030
4031 @d fast_get_avail(A) { 
4032   (A)=mp->avail; /* avoid |get_avail| if possible, to save time */
4033   if ( (A)==null ) { (A)=mp_get_avail(mp); } 
4034   else { mp->avail=mp_link((A)); mp_link((A))=null;  incr(mp->dyn_used); }
4035   }
4036
4037 @ The available-space list that keeps track of the variable-size portion
4038 of |mem| is a nonempty, doubly-linked circular list of empty nodes,
4039 pointed to by the roving pointer |rover|.
4040
4041 Each empty node has size 2 or more; the first word contains the special
4042 value |max_halfword| in its |link| field and the size in its |info| field;
4043 the second word contains the two pointers for double linking.
4044
4045 Each nonempty node also has size 2 or more. Its first word is of type
4046 |two_halves|\kern-1pt, and its |link| field is never equal to |max_halfword|.
4047 Otherwise there is complete flexibility with respect to the contents
4048 of its other fields and its other words.
4049
4050 (We require |mem_max<max_halfword| because terrible things can happen
4051 when |max_halfword| appears in the |link| field of a nonempty node.)
4052
4053 @d empty_flag   max_halfword /* the |link| of an empty variable-size node */
4054 @d is_empty(A)   (mp_link((A))==empty_flag) /* tests for empty node */
4055 @d node_size   info /* the size field in empty variable-size nodes */
4056 @d lmp_link(A)   info((A)+1) /* left link in doubly-linked list of empty nodes */
4057 @d rmp_link(A)   mp_link((A)+1) /* right link in doubly-linked list of empty nodes */
4058
4059 @<Glob...@>=
4060 pointer rover; /* points to some node in the list of empties */
4061
4062 @ A call to |get_node| with argument |s| returns a pointer to a new node
4063 of size~|s|, which must be 2~or more. The |link| field of the first word
4064 of this new node is set to null. An overflow stop occurs if no suitable
4065 space exists.
4066
4067 If |get_node| is called with $s=2^{30}$, it simply merges adjacent free
4068 areas and returns the value |max_halfword|.
4069
4070 @<Internal library declarations@>=
4071 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) ;
4072
4073 @ @c 
4074 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) { /* variable-size node allocation */
4075   pointer p; /* the node currently under inspection */
4076   pointer q;  /* the node physically after node |p| */
4077   integer r; /* the newly allocated node, or a candidate for this honor */
4078   integer t,tt; /* temporary registers */
4079 @^inner loop@>
4080  RESTART: 
4081   p=mp->rover; /* start at some free node in the ring */
4082   do {  
4083     @<Try to allocate within node |p| and its physical successors,
4084      and |goto found| if allocation was possible@>;
4085     if (rmp_link(p)==null || (rmp_link(p)==p && p!=mp->rover)) {
4086       print_err("Free list garbled");
4087       help3("I found an entry in the list of free nodes that links",
4088        "badly. I will try to ignore the broken link, but something",
4089        "is seriously amiss. It is wise to warn the maintainers.")
4090           mp_error(mp);
4091       rmp_link(p)=mp->rover;
4092     }
4093         p=rmp_link(p); /* move to the next node in the ring */
4094   } while (p!=mp->rover); /* repeat until the whole list has been traversed */
4095   if ( s==010000000000 ) { 
4096     return max_halfword;
4097   };
4098   if ( mp->lo_mem_max+2<mp->hi_mem_min ) {
4099     if ( mp->lo_mem_max+2<=max_halfword ) {
4100       @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>;
4101     }
4102   }
4103   mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4104   /* sorry, nothing satisfactory is left */
4105 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4106 FOUND: 
4107   mp_link(r)=null; /* this node is now nonempty */
4108   mp->var_used+=s; /* maintain usage statistics */
4109   return r;
4110 }
4111
4112 @ The lower part of |mem| grows by 1000 words at a time, unless
4113 we are very close to going under. When it grows, we simply link
4114 a new node into the available-space list. This method of controlled
4115 growth helps to keep the |mem| usage consecutive when \MP\ is
4116 implemented on ``virtual memory'' systems.
4117 @^virtual memory@>
4118
4119 @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>=
4120
4121   if ( mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max>=1998 ) {
4122     t=mp->lo_mem_max+1000;
4123   } else {
4124     t=mp->lo_mem_max+1+(mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max) / 2; 
4125     /* |lo_mem_max+2<=t<hi_mem_min| */
4126   }
4127   if ( t>max_halfword ) t=max_halfword;
4128   p=lmp_link(mp->rover); q=mp->lo_mem_max; rmp_link(p)=q; lmp_link(mp->rover)=q;
4129   rmp_link(q)=mp->rover; lmp_link(q)=p; mp_link(q)=empty_flag; 
4130   node_size(q)=t-mp->lo_mem_max;
4131   mp->lo_mem_max=t; mp_link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4132   mp->rover=q; 
4133   goto RESTART;
4134 }
4135
4136 @ @<Try to allocate...@>=
4137 q=p+node_size(p); /* find the physical successor */
4138 while ( is_empty(q) ) { /* merge node |p| with node |q| */
4139   t=rmp_link(q); tt=lmp_link(q);
4140 @^inner loop@>
4141   if ( q==mp->rover ) mp->rover=t;
4142   lmp_link(t)=tt; rmp_link(tt)=t;
4143   q=q+node_size(q);
4144 }
4145 r=q-s;
4146 if ( r>p+1 ) {
4147   @<Allocate from the top of node |p| and |goto found|@>;
4148 }
4149 if ( r==p ) { 
4150   if ( rmp_link(p)!=p ) {
4151     @<Allocate entire node |p| and |goto found|@>;
4152   }
4153 }
4154 node_size(p)=q-p /* reset the size in case it grew */
4155
4156 @ @<Allocate from the top...@>=
4157
4158   node_size(p)=r-p; /* store the remaining size */
4159   mp->rover=p; /* start searching here next time */
4160   goto FOUND;
4161 }
4162
4163 @ Here we delete node |p| from the ring, and let |rover| rove around.
4164
4165 @<Allocate entire...@>=
4166
4167   mp->rover=rmp_link(p); t=lmp_link(p);
4168   lmp_link(mp->rover)=t; rmp_link(t)=mp->rover;
4169   goto FOUND;
4170 }
4171
4172 @ Conversely, when some variable-size node |p| of size |s| is no longer needed,
4173 the operation |free_node(p,s)| will make its words available, by inserting
4174 |p| as a new empty node just before where |rover| now points.
4175
4176 @<Internal library declarations@>=
4177 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) ;
4178
4179 @ @c 
4180 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) { /* variable-size node
4181   liberation */
4182   pointer q; /* |lmp_link(rover)| */
4183   node_size(p)=s; mp_link(p)=empty_flag;
4184 @^inner loop@>
4185   q=lmp_link(mp->rover); lmp_link(p)=q; rmp_link(p)=mp->rover; /* set both links */
4186   lmp_link(mp->rover)=p; rmp_link(q)=p; /* insert |p| into the ring */
4187   mp->var_used-=s; /* maintain statistics */
4188 }
4189
4190 @ Just before \.{INIMP} writes out the memory, it sorts the doubly linked
4191 available space list. The list is probably very short at such times, so a
4192 simple insertion sort is used. The smallest available location will be
4193 pointed to by |rover|, the next-smallest by |rmp_link(rover)|, etc.
4194
4195 @c 
4196 void mp_sort_avail (MP mp) { /* sorts the available variable-size nodes
4197   by location */
4198   pointer p,q,r; /* indices into |mem| */
4199   pointer old_rover; /* initial |rover| setting */
4200   p=mp_get_node(mp, 010000000000); /* merge adjacent free areas */
4201   p=rmp_link(mp->rover); rmp_link(mp->rover)=max_halfword; old_rover=mp->rover;
4202   while ( p!=old_rover ) {
4203     @<Sort |p| into the list starting at |rover|
4204      and advance |p| to |rmp_link(p)|@>;
4205   }
4206   p=mp->rover;
4207   while ( rmp_link(p)!=max_halfword ) { 
4208     lmp_link(rmp_link(p))=p; p=rmp_link(p);
4209   };
4210   rmp_link(p)=mp->rover; lmp_link(mp->rover)=p;
4211 }
4212
4213 @ The following |while| loop is guaranteed to
4214 terminate, since the list that starts at
4215 |rover| ends with |max_halfword| during the sorting procedure.
4216
4217 @<Sort |p|...@>=
4218 if ( p<mp->rover ) { 
4219   q=p; p=rmp_link(q); rmp_link(q)=mp->rover; mp->rover=q;
4220 } else  { 
4221   q=mp->rover;
4222   while ( rmp_link(q)<p ) q=rmp_link(q);
4223   r=rmp_link(p); rmp_link(p)=rmp_link(q); rmp_link(q)=p; p=r;
4224 }
4225
4226 @* \[11] Memory layout.
4227 Some areas of |mem| are dedicated to fixed usage, since static allocation is
4228 more efficient than dynamic allocation when we can get away with it. For
4229 example, locations |0| to |1| are always used to store a
4230 two-word dummy token whose second word is zero.
4231 The following macro definitions accomplish the static allocation by giving
4232 symbolic names to the fixed positions. Static variable-size nodes appear
4233 in locations |0| through |lo_mem_stat_max|, and static single-word nodes
4234 appear in locations |hi_mem_stat_min| through |mem_top|, inclusive.
4235
4236 @d null_dash (2) /* the first two words are reserved for a null value */
4237 @d dep_head (null_dash+3) /* we will define |dash_node_size=3| */
4238 @d zero_val (dep_head+2) /* two words for a permanently zero value */
4239 @d temp_val (zero_val+2) /* two words for a temporary value node */
4240 @d end_attr temp_val /* we use |end_attr+2| only */
4241 @d inf_val (end_attr+2) /* and |inf_val+1| only */
4242 @d test_pen (inf_val+2)
4243   /* nine words for a pen used when testing the turning number */
4244 @d bad_vardef (test_pen+9) /* two words for \&{vardef} error recovery */
4245 @d lo_mem_stat_max (bad_vardef+1)  /* largest statically
4246   allocated word in the variable-size |mem| */
4247 @#
4248 @d sentinel mp->mem_top /* end of sorted lists */
4249 @d temp_head (mp->mem_top-1) /* head of a temporary list of some kind */
4250 @d hold_head (mp->mem_top-2) /* head of a temporary list of another kind */
4251 @d spec_head (mp->mem_top-3) /* head of a list of unprocessed \&{special} items */
4252 @d hi_mem_stat_min (mp->mem_top-3) /* smallest statically allocated word in
4253   the one-word |mem| */
4254
4255 @ The following code gets the dynamic part of |mem| off to a good start,
4256 when \MP\ is initializing itself the slow way.
4257
4258 @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
4259 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; /* initialize the dynamic memory */
4260 mp_link(mp->rover)=empty_flag;
4261 node_size(mp->rover)=1000; /* which is a 1000-word available node */
4262 lmp_link(mp->rover)=mp->rover; rmp_link(mp->rover)=mp->rover;
4263 mp->lo_mem_max=mp->rover+1000; 
4264 mp_link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4265 for (k=hi_mem_stat_min;k<=(int)mp->mem_top;k++) {
4266   mp->mem[k]=mp->mem[mp->lo_mem_max]; /* clear list heads */
4267 }
4268 mp->avail=null; mp->mem_end=mp->mem_top;
4269 mp->hi_mem_min=hi_mem_stat_min; /* initialize the one-word memory */
4270 mp->var_used=lo_mem_stat_max+1; 
4271 mp->dyn_used=mp->mem_top+1-(hi_mem_stat_min);  /* initialize statistics */
4272 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>;
4273
4274 @ The procedure |flush_list(p)| frees an entire linked list of one-word
4275 nodes that starts at a given position, until coming to |sentinel| or a
4276 pointer that is not in the one-word region. Another procedure,
4277 |flush_node_list|, frees an entire linked list of one-word and two-word
4278 nodes, until coming to a |null| pointer.
4279 @^inner loop@>
4280
4281 @c 
4282 void mp_flush_list (MP mp,pointer p) { /* makes list of single-word nodes  available */
4283   pointer q,r; /* list traversers */
4284   if ( p>=mp->hi_mem_min ) if ( p!=sentinel ) { 
4285     r=p;
4286     do {  
4287       q=r; r=mp_link(r); 
4288       decr(mp->dyn_used);
4289       if ( r<mp->hi_mem_min ) break;
4290     } while (r!=sentinel);
4291   /* now |q| is the last node on the list */
4292     mp_link(q)=mp->avail; mp->avail=p;
4293   }
4294 }
4295 @#
4296 void mp_flush_node_list (MP mp,pointer p) {
4297   pointer q; /* the node being recycled */
4298   while ( p!=null ){ 
4299     q=p; p=mp_link(p);
4300     if ( q<mp->hi_mem_min ) 
4301       mp_free_node(mp, q,2);
4302     else 
4303       free_avail(q);
4304   }
4305 }
4306
4307 @ If \MP\ is extended improperly, the |mem| array might get screwed up.
4308 For example, some pointers might be wrong, or some ``dead'' nodes might not
4309 have been freed when the last reference to them disappeared. Procedures
4310 |check_mem| and |search_mem| are available to help diagnose such
4311 problems. These procedures make use of two arrays called |free| and
4312 |was_free| that are present only if \MP's debugging routines have
4313 been included. (You may want to decrease the size of |mem| while you
4314 @^debugging@>
4315 are debugging.)
4316
4317 Because |boolean|s are typedef-d as ints, it is better to use
4318 unsigned chars here.
4319
4320 @<Glob...@>=
4321 unsigned char *free; /* free cells */
4322 unsigned char *was_free; /* previously free cells */
4323 pointer was_mem_end; pointer was_lo_max; pointer was_hi_min;
4324   /* previous |mem_end|, |lo_mem_max|,and |hi_mem_min| */
4325 boolean panicking; /* do we want to check memory constantly? */
4326
4327 @ @<Allocate or initialize ...@>=
4328 mp->free = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (unsigned char));
4329 mp->was_free = xmalloc ((mp->mem_max+1), sizeof (unsigned char));
4330
4331 @ @<Dealloc variables@>=
4332 xfree(mp->free);
4333 xfree(mp->was_free);
4334
4335 @ @<Allocate or ...@>=
4336 mp->was_hi_min=mp->mem_max;
4337 mp->panicking=false;
4338
4339 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
4340 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) ;
4341
4342 @ @c
4343 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) {
4344    XREALLOC(mp->free,     l, unsigned char);
4345    XREALLOC(mp->was_free, l, unsigned char);
4346    if (mp->mem) {
4347          int newarea = l-mp->mem_max;
4348      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4349      memset (mp->mem+(mp->mem_max+1),0,sizeof(memory_word)*(newarea));
4350    } else {
4351      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4352      memset(mp->mem,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
4353    }
4354    mp->mem_max = l;
4355    if (mp->ini_version) 
4356      mp->mem_top = l;
4357 }
4358
4359
4360
4361 @ Procedure |check_mem| makes sure that the available space lists of
4362 |mem| are well formed, and it optionally prints out all locations
4363 that are reserved now but were free the last time this procedure was called.
4364
4365 @c 
4366 void mp_check_mem (MP mp,boolean print_locs ) {
4367   pointer p,q,r; /* current locations of interest in |mem| */
4368   boolean clobbered; /* is something amiss? */
4369   for (p=0;p<=mp->lo_mem_max;p++) {
4370     mp->free[p]=false; /* you can probably do this faster */
4371   }
4372   for (p=mp->hi_mem_min;p<= mp->mem_end;p++) {
4373     mp->free[p]=false; /* ditto */
4374   }
4375   @<Check single-word |avail| list@>;
4376   @<Check variable-size |avail| list@>;
4377   @<Check flags of unavailable nodes@>;
4378   @<Check the list of linear dependencies@>;
4379   if ( print_locs ) {
4380     @<Print newly busy locations@>;
4381   }
4382   memcpy(mp->was_free,mp->free, sizeof(char)*(mp->mem_end+1));
4383   mp->was_mem_end=mp->mem_end; 
4384   mp->was_lo_max=mp->lo_mem_max; 
4385   mp->was_hi_min=mp->hi_mem_min;
4386 }
4387
4388 @ @<Check single-word...@>=
4389 p=mp->avail; q=null; clobbered=false;
4390 while ( p!=null ) { 
4391   if ( (p>mp->mem_end)||(p<mp->hi_mem_min) ) clobbered=true;
4392   else if ( mp->free[p] ) clobbered=true;
4393   if ( clobbered ) { 
4394     mp_print_nl(mp, "AVAIL list clobbered at ");
4395 @.AVAIL list clobbered...@>
4396     mp_print_int(mp, q); break;
4397   }
4398   mp->free[p]=true; q=p; p=mp_link(q);
4399 }
4400
4401 @ @<Check variable-size...@>=
4402 p=mp->rover; q=null; clobbered=false;
4403 do {  
4404   if ( (p>=mp->lo_mem_max)||(p<0) ) clobbered=true;
4405   else if ( (rmp_link(p)>=mp->lo_mem_max)||(rmp_link(p)<0) ) clobbered=true;
4406   else if (  !(is_empty(p))||(node_size(p)<2)||
4407    (p+node_size(p)>mp->lo_mem_max)|| (lmp_link(rmp_link(p))!=p) ) clobbered=true;
4408   if ( clobbered ) { 
4409     mp_print_nl(mp, "Double-AVAIL list clobbered at ");
4410 @.Double-AVAIL list clobbered...@>
4411     mp_print_int(mp, q); break;
4412   }
4413   for (q=p;q<=p+node_size(p)-1;q++) { /* mark all locations free */
4414     if ( mp->free[q] ) { 
4415       mp_print_nl(mp, "Doubly free location at ");
4416 @.Doubly free location...@>
4417       mp_print_int(mp, q); break;
4418     }
4419     mp->free[q]=true;
4420   }
4421   q=p; p=rmp_link(p);
4422 } while (p!=mp->rover)
4423
4424
4425 @ @<Check flags...@>=
4426 p=0;
4427 while ( p<=mp->lo_mem_max ) { /* node |p| should not be empty */
4428   if ( is_empty(p) ) {
4429     mp_print_nl(mp, "Bad flag at "); mp_print_int(mp, p);
4430 @.Bad flag...@>
4431   }
4432   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && ! mp->free[p] ) incr(p);
4433   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && mp->free[p] ) incr(p);
4434 }
4435
4436 @ @<Print newly busy...@>=
4437
4438   @<Do intialization required before printing new busy locations@>;
4439   mp_print_nl(mp, "New busy locs:");
4440 @.New busy locs@>
4441   for (p=0;p<= mp->lo_mem_max;p++ ) {
4442     if ( ! mp->free[p] && ((p>mp->was_lo_max) || mp->was_free[p]) ) {
4443       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4444     }
4445   }
4446   for (p=mp->hi_mem_min;p<=mp->mem_end;p++ ) {
4447     if ( ! mp->free[p] &&
4448         ((p<mp->was_hi_min) || (p>mp->was_mem_end) || mp->was_free[p]) ) {
4449       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4450     }
4451   }
4452   @<Finish printing new busy locations@>;
4453 }
4454
4455 @ There might be many new busy locations so we are careful to print contiguous
4456 blocks compactly.  During this operation |q| is the last new busy location and
4457 |r| is the start of the block containing |q|.
4458
4459 @<Indicate that |p| is a new busy location@>=
4460
4461   if ( p>q+1 ) { 
4462     if ( q>r ) { 
4463       mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4464     }
4465     mp_print_char(mp, xord(' ')); mp_print_int(mp, p);
4466     r=p;
4467   }
4468   q=p;
4469 }
4470
4471 @ @<Do intialization required before printing new busy locations@>=
4472 q=mp->mem_max; r=mp->mem_max
4473
4474 @ @<Finish printing new busy locations@>=
4475 if ( q>r ) { 
4476   mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4477 }
4478
4479 @ The |search_mem| procedure attempts to answer the question ``Who points
4480 to node~|p|?'' In doing so, it fetches |link| and |info| fields of |mem|
4481 that might not be of type |two_halves|. Strictly speaking, this is
4482 undefined, and it can lead to ``false drops'' (words that seem to
4483 point to |p| purely by coincidence). But for debugging purposes, we want
4484 to rule out the places that do {\sl not\/} point to |p|, so a few false
4485 drops are tolerable.
4486
4487 @c
4488 void mp_search_mem (MP mp, pointer p) { /* look for pointers to |p| */
4489   integer q; /* current position being searched */
4490   for (q=0;q<=mp->lo_mem_max;q++) { 
4491     if ( mp_link(q)==p ){ 
4492       mp_print_nl(mp, "MP_LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4493     }
4494     if ( info(q)==p ) { 
4495       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4496     }
4497   }
4498   for (q=mp->hi_mem_min;q<=mp->mem_end;q++) {
4499     if ( mp_link(q)==p ) {
4500       mp_print_nl(mp, "MP_LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4501     }
4502     if ( info(q)==p ) {
4503       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4504     }
4505   }
4506   @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>;
4507 }
4508
4509 @* \[12] The command codes.
4510 Before we can go much further, we need to define symbolic names for the internal
4511 code numbers that represent the various commands obeyed by \MP. These codes
4512 are somewhat arbitrary, but not completely so. For example,
4513 some codes have been made adjacent so that |case| statements in the
4514 program need not consider cases that are widely spaced, or so that |case|
4515 statements can be replaced by |if| statements. A command can begin an
4516 expression if and only if its code lies between |min_primary_command| and
4517 |max_primary_command|, inclusive. The first token of a statement that doesn't
4518 begin with an expression has a command code between |min_command| and
4519 |max_statement_command|, inclusive. Anything less than |min_command| is
4520 eliminated during macro expansions, and anything no more than |max_pre_command|
4521 is eliminated when expanding \TeX\ material.  Ranges such as
4522 |min_secondary_command..max_secondary_command| are used when parsing
4523 expressions, but the relative ordering within such a range is generally not
4524 critical.
4525
4526 The ordering of the highest-numbered commands
4527 (|comma<semicolon<end_group<stop|) is crucial for the parsing and
4528 error-recovery methods of this program as is the ordering |if_test<fi_or_else|
4529 for the smallest two commands.  The ordering is also important in the ranges
4530 |numeric_token..plus_or_minus| and |left_brace..ampersand|.
4531
4532 At any rate, here is the list, for future reference.
4533
4534 @d start_tex 1 /* begin \TeX\ material (\&{btex}, \&{verbatimtex}) */
4535 @d etex_marker 2 /* end \TeX\ material (\&{etex}) */
4536 @d mpx_break 3 /* stop reading an \.{MPX} file (\&{mpxbreak}) */
4537 @d max_pre_command mpx_break
4538 @d if_test 4 /* conditional text (\&{if}) */
4539 @d fi_or_else 5 /* delimiters for conditionals (\&{elseif}, \&{else}, \&{fi}) */
4540 @d input 6 /* input a source file (\&{input}, \&{endinput}) */
4541 @d iteration 7 /* iterate (\&{for}, \&{forsuffixes}, \&{forever}, \&{endfor}) */
4542 @d repeat_loop 8 /* special command substituted for \&{endfor} */
4543 @d exit_test 9 /* premature exit from a loop (\&{exitif}) */
4544 @d relax 10 /* do nothing (\.{\char`\\}) */
4545 @d scan_tokens 11 /* put a string into the input buffer */
4546 @d expand_after 12 /* look ahead one token */
4547 @d defined_macro 13 /* a macro defined by the user */
4548 @d min_command (defined_macro+1)
4549 @d save_command 14 /* save a list of tokens (\&{save}) */
4550 @d interim_command 15 /* save an internal quantity (\&{interim}) */
4551 @d let_command 16 /* redefine a symbolic token (\&{let}) */
4552 @d new_internal 17 /* define a new internal quantity (\&{newinternal}) */
4553 @d macro_def 18 /* define a macro (\&{def}, \&{vardef}, etc.) */
4554 @d ship_out_command 19 /* output a character (\&{shipout}) */
4555 @d add_to_command 20 /* add to edges (\&{addto}) */
4556 @d bounds_command 21  /* add bounding path to edges (\&{setbounds}, \&{clip}) */
4557 @d tfm_command 22 /* command for font metric info (\&{ligtable}, etc.) */
4558 @d protection_command 23 /* set protection flag (\&{outer}, \&{inner}) */
4559 @d show_command 24 /* diagnostic output (\&{show}, \&{showvariable}, etc.) */
4560 @d mode_command 25 /* set interaction level (\&{batchmode}, etc.) */
4561 @d mp_random_seed 26 /* initialize random number generator (\&{randomseed}) */
4562 @d message_command 27 /* communicate to user (\&{message}, \&{errmessage}) */
4563 @d every_job_command 28 /* designate a starting token (\&{everyjob}) */
4564 @d delimiters 29 /* define a pair of delimiters (\&{delimiters}) */
4565 @d special_command 30 /* output special info (\&{special})
4566                        or font map info (\&{fontmapfile}, \&{fontmapline}) */
4567 @d write_command 31 /* write text to a file (\&{write}) */
4568 @d type_name 32 /* declare a type (\&{numeric}, \&{pair}, etc.) */
4569 @d max_statement_command type_name
4570 @d min_primary_command type_name
4571 @d left_delimiter 33 /* the left delimiter of a matching pair */
4572 @d begin_group 34 /* beginning of a group (\&{begingroup}) */
4573 @d nullary 35 /* an operator without arguments (e.g., \&{normaldeviate}) */
4574 @d unary 36 /* an operator with one argument (e.g., \&{sqrt}) */
4575 @d str_op 37 /* convert a suffix to a string (\&{str}) */
4576 @d cycle 38 /* close a cyclic path (\&{cycle}) */
4577 @d primary_binary 39 /* binary operation taking `\&{of}' (e.g., \&{point}) */
4578 @d capsule_token 40 /* a value that has been put into a token list */
4579 @d string_token 41 /* a string constant (e.g., |"hello"|) */
4580 @d internal_quantity 42 /* internal numeric parameter (e.g., \&{pausing}) */
4581 @d min_suffix_token internal_quantity
4582 @d tag_token 43 /* a symbolic token without a primitive meaning */
4583 @d numeric_token 44 /* a numeric constant (e.g., \.{3.14159}) */
4584 @d max_suffix_token numeric_token
4585 @d plus_or_minus 45 /* either `\.+' or `\.-' */
4586 @d max_primary_command plus_or_minus /* should also be |numeric_token+1| */
4587 @d min_tertiary_command plus_or_minus
4588 @d tertiary_secondary_macro 46 /* a macro defined by \&{secondarydef} */
4589 @d tertiary_binary 47 /* an operator at the tertiary level (e.g., `\.{++}') */
4590 @d max_tertiary_command tertiary_binary
4591 @d left_brace 48 /* the operator `\.{\char`\{}' */
4592 @d min_expression_command left_brace
4593 @d path_join 49 /* the operator `\.{..}' */
4594 @d ampersand 50 /* the operator `\.\&' */
4595 @d expression_tertiary_macro 51 /* a macro defined by \&{tertiarydef} */
4596 @d expression_binary 52 /* an operator at the expression level (e.g., `\.<') */
4597 @d equals 53 /* the operator `\.=' */
4598 @d max_expression_command equals
4599 @d and_command 54 /* the operator `\&{and}' */
4600 @d min_secondary_command and_command
4601 @d secondary_primary_macro 55 /* a macro defined by \&{primarydef} */
4602 @d slash 56 /* the operator `\./' */
4603 @d secondary_binary 57 /* an operator at the binary level (e.g., \&{shifted}) */
4604 @d max_secondary_command secondary_binary
4605 @d param_type 58 /* type of parameter (\&{primary}, \&{expr}, \&{suffix}, etc.) */
4606 @d controls 59 /* specify control points explicitly (\&{controls}) */
4607 @d tension 60 /* specify tension between knots (\&{tension}) */
4608 @d at_least 61 /* bounded tension value (\&{atleast}) */
4609 @d curl_command 62 /* specify curl at an end knot (\&{curl}) */
4610 @d macro_special 63 /* special macro operators (\&{quote}, \.{\#\AT!}, etc.) */
4611 @d right_delimiter 64 /* the right delimiter of a matching pair */
4612 @d left_bracket 65 /* the operator `\.[' */
4613 @d right_bracket 66 /* the operator `\.]' */
4614 @d right_brace 67 /* the operator `\.{\char`\}}' */
4615 @d with_option 68 /* option for filling (\&{withpen}, \&{withweight}, etc.) */
4616 @d thing_to_add 69
4617   /* variant of \&{addto} (\&{contour}, \&{doublepath}, \&{also}) */
4618 @d of_token 70 /* the operator `\&{of}' */
4619 @d to_token 71 /* the operator `\&{to}' */
4620 @d step_token 72 /* the operator `\&{step}' */
4621 @d until_token 73 /* the operator `\&{until}' */
4622 @d within_token 74 /* the operator `\&{within}' */
4623 @d lig_kern_token 75
4624   /* the operators `\&{kern}' and `\.{=:}' and `\.{=:\char'174}', etc. */
4625 @d assignment 76 /* the operator `\.{:=}' */
4626 @d skip_to 77 /* the operation `\&{skipto}' */
4627 @d bchar_label 78 /* the operator `\.{\char'174\char'174:}' */
4628 @d double_colon 79 /* the operator `\.{::}' */
4629 @d colon 80 /* the operator `\.:' */
4630 @#
4631 @d comma 81 /* the operator `\.,', must be |colon+1| */
4632 @d end_of_statement (mp->cur_cmd>comma)
4633 @d semicolon 82 /* the operator `\.;', must be |comma+1| */
4634 @d end_group 83 /* end a group (\&{endgroup}), must be |semicolon+1| */
4635 @d stop 84 /* end a job (\&{end}, \&{dump}), must be |end_group+1| */
4636 @d max_command_code stop
4637 @d outer_tag (max_command_code+1) /* protection code added to command code */
4638
4639 @<Types...@>=
4640 typedef int command_code;
4641
4642 @ Variables and capsules in \MP\ have a variety of ``types,''
4643 distinguished by the code numbers defined here. These numbers are also
4644 not completely arbitrary.  Things that get expanded must have types
4645 |>mp_independent|; a type remaining after expansion is numeric if and only if
4646 its code number is at least |numeric_type|; objects containing numeric
4647 parts must have types between |transform_type| and |pair_type|;
4648 all other types must be smaller than |transform_type|; and among the types
4649 that are not unknown or vacuous, the smallest two must be |boolean_type|
4650 and |string_type| in that order.
4651  
4652 @d undefined 0 /* no type has been declared */
4653 @d unknown_tag 1 /* this constant is added to certain type codes below */
4654 @d unknown_types mp_unknown_boolean: case mp_unknown_string:
4655   case mp_unknown_pen: case mp_unknown_picture: case mp_unknown_path
4656
4657 @<Types...@>=
4658 enum mp_variable_type {
4659 mp_vacuous=1, /* no expression was present */
4660 mp_boolean_type, /* \&{boolean} with a known value */
4661 mp_unknown_boolean,
4662 mp_string_type, /* \&{string} with a known value */
4663 mp_unknown_string,
4664 mp_pen_type, /* \&{pen} with a known value */
4665 mp_unknown_pen,
4666 mp_path_type, /* \&{path} with a known value */
4667 mp_unknown_path,
4668 mp_picture_type, /* \&{picture} with a known value */
4669 mp_unknown_picture,
4670 mp_transform_type, /* \&{transform} variable or capsule */
4671 mp_color_type, /* \&{color} variable or capsule */
4672 mp_cmykcolor_type, /* \&{cmykcolor} variable or capsule */
4673 mp_pair_type, /* \&{pair} variable or capsule */
4674 mp_numeric_type, /* variable that has been declared \&{numeric} but not used */
4675 mp_known, /* \&{numeric} with a known value */
4676 mp_dependent, /* a linear combination with |fraction| coefficients */
4677 mp_proto_dependent, /* a linear combination with |scaled| coefficients */
4678 mp_independent, /* \&{numeric} with unknown value */
4679 mp_token_list, /* variable name or suffix argument or text argument */
4680 mp_structured, /* variable with subscripts and attributes */
4681 mp_unsuffixed_macro, /* variable defined with \&{vardef} but no \.{\AT!\#} */
4682 mp_suffixed_macro /* variable defined with \&{vardef} and \.{\AT!\#} */
4683 } ;
4684
4685 @ @<Declarations@>=
4686 void mp_print_type (MP mp,quarterword t) ;
4687
4688 @ @<Basic printing procedures@>=
4689 void mp_print_type (MP mp,quarterword t) { 
4690   switch (t) {
4691   case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
4692   case mp_boolean_type:mp_print(mp, "boolean"); break;
4693   case mp_unknown_boolean:mp_print(mp, "unknown boolean"); break;
4694   case mp_string_type:mp_print(mp, "string"); break;
4695   case mp_unknown_string:mp_print(mp, "unknown string"); break;
4696   case mp_pen_type:mp_print(mp, "pen"); break;
4697   case mp_unknown_pen:mp_print(mp, "unknown pen"); break;
4698   case mp_path_type:mp_print(mp, "path"); break;
4699   case mp_unknown_path:mp_print(mp, "unknown path"); break;
4700   case mp_picture_type:mp_print(mp, "picture"); break;
4701   case mp_unknown_picture:mp_print(mp, "unknown picture"); break;
4702   case mp_transform_type:mp_print(mp, "transform"); break;
4703   case mp_color_type:mp_print(mp, "color"); break;
4704   case mp_cmykcolor_type:mp_print(mp, "cmykcolor"); break;
4705   case mp_pair_type:mp_print(mp, "pair"); break;
4706   case mp_known:mp_print(mp, "known numeric"); break;
4707   case mp_dependent:mp_print(mp, "dependent"); break;
4708   case mp_proto_dependent:mp_print(mp, "proto-dependent"); break;
4709   case mp_numeric_type:mp_print(mp, "numeric"); break;
4710   case mp_independent:mp_print(mp, "independent"); break;
4711   case mp_token_list:mp_print(mp, "token list"); break;
4712   case mp_structured:mp_print(mp, "mp_structured"); break;
4713   case mp_unsuffixed_macro:mp_print(mp, "unsuffixed macro"); break;
4714   case mp_suffixed_macro:mp_print(mp, "suffixed macro"); break;
4715   default: mp_print(mp, "undefined"); break;
4716   }
4717 }
4718
4719 @ Values inside \MP\ are stored in two-word nodes that have a |name_type|
4720 as well as a |type|. The possibilities for |name_type| are defined
4721 here; they will be explained in more detail later.
4722
4723 @<Types...@>=
4724 enum mp_name_type {
4725  mp_root=0, /* |name_type| at the top level of a variable */
4726  mp_saved_root, /* same, when the variable has been saved */
4727  mp_structured_root, /* |name_type| where a |mp_structured| branch occurs */
4728  mp_subscr, /* |name_type| in a subscript node */
4729  mp_attr, /* |name_type| in an attribute node */
4730  mp_x_part_sector, /* |name_type| in the \&{xpart} of a node */
4731  mp_y_part_sector, /* |name_type| in the \&{ypart} of a node */
4732  mp_xx_part_sector, /* |name_type| in the \&{xxpart} of a node */
4733  mp_xy_part_sector, /* |name_type| in the \&{xypart} of a node */
4734  mp_yx_part_sector, /* |name_type| in the \&{yxpart} of a node */
4735  mp_yy_part_sector, /* |name_type| in the \&{yypart} of a node */
4736  mp_red_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4737  mp_green_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4738  mp_blue_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4739  mp_cyan_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4740  mp_magenta_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4741  mp_yellow_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4742  mp_black_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4743  mp_grey_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4744  mp_capsule, /* |name_type| in stashed-away subexpressions */
4745  mp_token  /* |name_type| in a numeric token or string token */
4746 };
4747
4748 @ Primitive operations that produce values have a secondary identification
4749 code in addition to their command code; it's something like genera and species.
4750 For example, `\.*' has the command code |primary_binary|, and its
4751 secondary identification is |times|. The secondary codes start at 30 so that
4752 they don't overlap with the type codes; some type codes (e.g., |mp_string_type|)
4753 are used as operators as well as type identifications.  The relative values
4754 are not critical, except for |true_code..false_code|, |or_op..and_op|,
4755 and |filled_op..bounded_op|.  The restrictions are that
4756 |and_op-false_code=or_op-true_code|, that the ordering of
4757 |x_part...blue_part| must match that of |x_part_sector..mp_blue_part_sector|,
4758 and the ordering of |filled_op..bounded_op| must match that of the code
4759 values they test for.
4760
4761 @d true_code 30 /* operation code for \.{true} */
4762 @d false_code 31 /* operation code for \.{false} */
4763 @d null_picture_code 32 /* operation code for \.{nullpicture} */
4764 @d null_pen_code 33 /* operation code for \.{nullpen} */
4765 @d job_name_op 34 /* operation code for \.{jobname} */
4766 @d read_string_op 35 /* operation code for \.{readstring} */
4767 @d pen_circle 36 /* operation code for \.{pencircle} */
4768 @d normal_deviate 37 /* operation code for \.{normaldeviate} */
4769 @d read_from_op 38 /* operation code for \.{readfrom} */
4770 @d close_from_op 39 /* operation code for \.{closefrom} */
4771 @d odd_op 40 /* operation code for \.{odd} */
4772 @d known_op 41 /* operation code for \.{known} */
4773 @d unknown_op 42 /* operation code for \.{unknown} */
4774 @d not_op 43 /* operation code for \.{not} */
4775 @d decimal 44 /* operation code for \.{decimal} */
4776 @d reverse 45 /* operation code for \.{reverse} */
4777 @d make_path_op 46 /* operation code for \.{makepath} */
4778 @d make_pen_op 47 /* operation code for \.{makepen} */
4779 @d oct_op 48 /* operation code for \.{oct} */
4780 @d hex_op 49 /* operation code for \.{hex} */
4781 @d ASCII_op 50 /* operation code for \.{ASCII} */
4782 @d char_op 51 /* operation code for \.{char} */
4783 @d length_op 52 /* operation code for \.{length} */
4784 @d turning_op 53 /* operation code for \.{turningnumber} */
4785 @d color_model_part 54 /* operation code for \.{colormodel} */
4786 @d x_part 55 /* operation code for \.{xpart} */
4787 @d y_part 56 /* operation code for \.{ypart} */
4788 @d xx_part 57 /* operation code for \.{xxpart} */
4789 @d xy_part 58 /* operation code for \.{xypart} */
4790 @d yx_part 59 /* operation code for \.{yxpart} */
4791 @d yy_part 60 /* operation code for \.{yypart} */
4792 @d red_part 61 /* operation code for \.{redpart} */
4793 @d green_part 62 /* operation code for \.{greenpart} */
4794 @d blue_part 63 /* operation code for \.{bluepart} */
4795 @d cyan_part 64 /* operation code for \.{cyanpart} */
4796 @d magenta_part 65 /* operation code for \.{magentapart} */
4797 @d yellow_part 66 /* operation code for \.{yellowpart} */
4798 @d black_part 67 /* operation code for \.{blackpart} */
4799 @d grey_part 68 /* operation code for \.{greypart} */
4800 @d font_part 69 /* operation code for \.{fontpart} */
4801 @d text_part 70 /* operation code for \.{textpart} */
4802 @d path_part 71 /* operation code for \.{pathpart} */
4803 @d pen_part 72 /* operation code for \.{penpart} */
4804 @d dash_part 73 /* operation code for \.{dashpart} */
4805 @d sqrt_op 74 /* operation code for \.{sqrt} */
4806 @d mp_m_exp_op 75 /* operation code for \.{mexp} */
4807 @d mp_m_log_op 76 /* operation code for \.{mlog} */
4808 @d sin_d_op 77 /* operation code for \.{sind} */
4809 @d cos_d_op 78 /* operation code for \.{cosd} */
4810 @d floor_op 79 /* operation code for \.{floor} */
4811 @d uniform_deviate 80 /* operation code for \.{uniformdeviate} */
4812 @d char_exists_op 81 /* operation code for \.{charexists} */
4813 @d font_size 82 /* operation code for \.{fontsize} */
4814 @d ll_corner_op 83 /* operation code for \.{llcorner} */
4815 @d lr_corner_op 84 /* operation code for \.{lrcorner} */
4816 @d ul_corner_op 85 /* operation code for \.{ulcorner} */
4817 @d ur_corner_op 86 /* operation code for \.{urcorner} */
4818 @d arc_length 87 /* operation code for \.{arclength} */
4819 @d angle_op 88 /* operation code for \.{angle} */
4820 @d cycle_op 89 /* operation code for \.{cycle} */
4821 @d filled_op 90 /* operation code for \.{filled} */
4822 @d stroked_op 91 /* operation code for \.{stroked} */
4823 @d textual_op 92 /* operation code for \.{textual} */
4824 @d clipped_op 93 /* operation code for \.{clipped} */
4825 @d bounded_op 94 /* operation code for \.{bounded} */
4826 @d plus 95 /* operation code for \.+ */
4827 @d minus 96 /* operation code for \.- */
4828 @d times 97 /* operation code for \.* */
4829 @d over 98 /* operation code for \./ */
4830 @d pythag_add 99 /* operation code for \.{++} */
4831 @d pythag_sub 100 /* operation code for \.{+-+} */
4832 @d or_op 101 /* operation code for \.{or} */
4833 @d and_op 102 /* operation code for \.{and} */
4834 @d less_than 103 /* operation code for \.< */
4835 @d less_or_equal 104 /* operation code for \.{<=} */
4836 @d greater_than 105 /* operation code for \.> */
4837 @d greater_or_equal 106 /* operation code for \.{>=} */
4838 @d equal_to 107 /* operation code for \.= */
4839 @d unequal_to 108 /* operation code for \.{<>} */
4840 @d concatenate 109 /* operation code for \.\& */
4841 @d rotated_by 110 /* operation code for \.{rotated} */
4842 @d slanted_by 111 /* operation code for \.{slanted} */
4843 @d scaled_by 112 /* operation code for \.{scaled} */
4844 @d shifted_by 113 /* operation code for \.{shifted} */
4845 @d transformed_by 114 /* operation code for \.{transformed} */
4846 @d x_scaled 115 /* operation code for \.{xscaled} */
4847 @d y_scaled 116 /* operation code for \.{yscaled} */
4848 @d z_scaled 117 /* operation code for \.{zscaled} */
4849 @d in_font 118 /* operation code for \.{infont} */
4850 @d intersect 119 /* operation code for \.{intersectiontimes} */
4851 @d double_dot 120 /* operation code for improper \.{..} */
4852 @d substring_of 121 /* operation code for \.{substring} */
4853 @d min_of substring_of
4854 @d subpath_of 122 /* operation code for \.{subpath} */
4855 @d direction_time_of 123 /* operation code for \.{directiontime} */
4856 @d point_of 124 /* operation code for \.{point} */
4857 @d precontrol_of 125 /* operation code for \.{precontrol} */
4858 @d postcontrol_of 126 /* operation code for \.{postcontrol} */
4859 @d pen_offset_of 127 /* operation code for \.{penoffset} */
4860 @d arc_time_of 128 /* operation code for \.{arctime} */
4861 @d mp_version 129 /* operation code for \.{mpversion} */
4862 @d envelope_of 130 /* operation code for \.{envelope} */
4863
4864 @c void mp_print_op (MP mp,quarterword c) { 
4865   if (c<=mp_numeric_type ) {
4866     mp_print_type(mp, c);
4867   } else {
4868     switch (c) {
4869     case true_code:mp_print(mp, "true"); break;
4870     case false_code:mp_print(mp, "false"); break;
4871     case null_picture_code:mp_print(mp, "nullpicture"); break;
4872     case null_pen_code:mp_print(mp, "nullpen"); break;
4873     case job_name_op:mp_print(mp, "jobname"); break;
4874     case read_string_op:mp_print(mp, "readstring"); break;
4875     case pen_circle:mp_print(mp, "pencircle"); break;
4876     case normal_deviate:mp_print(mp, "normaldeviate"); break;
4877     case read_from_op:mp_print(mp, "readfrom"); break;
4878     case close_from_op:mp_print(mp, "closefrom"); break;
4879     case odd_op:mp_print(mp, "odd"); break;
4880     case known_op:mp_print(mp, "known"); break;
4881     case unknown_op:mp_print(mp, "unknown"); break;
4882     case not_op:mp_print(mp, "not"); break;
4883     case decimal:mp_print(mp, "decimal"); break;
4884     case reverse:mp_print(mp, "reverse"); break;
4885     case make_path_op:mp_print(mp, "makepath"); break;
4886     case make_pen_op:mp_print(mp, "makepen"); break;
4887     case oct_op:mp_print(mp, "oct"); break;
4888     case hex_op:mp_print(mp, "hex"); break;
4889     case ASCII_op:mp_print(mp, "ASCII"); break;
4890     case char_op:mp_print(mp, "char"); break;
4891     case length_op:mp_print(mp, "length"); break;
4892     case turning_op:mp_print(mp, "turningnumber"); break;
4893     case x_part:mp_print(mp, "xpart"); break;
4894     case y_part:mp_print(mp, "ypart"); break;
4895     case xx_part:mp_print(mp, "xxpart"); break;
4896     case xy_part:mp_print(mp, "xypart"); break;
4897     case yx_part:mp_print(mp, "yxpart"); break;
4898     case yy_part:mp_print(mp, "yypart"); break;
4899     case red_part:mp_print(mp, "redpart"); break;
4900     case green_part:mp_print(mp, "greenpart"); break;
4901     case blue_part:mp_print(mp, "bluepart"); break;
4902     case cyan_part:mp_print(mp, "cyanpart"); break;
4903     case magenta_part:mp_print(mp, "magentapart"); break;
4904     case yellow_part:mp_print(mp, "yellowpart"); break;
4905     case black_part:mp_print(mp, "blackpart"); break;
4906     case grey_part:mp_print(mp, "greypart"); break;
4907     case color_model_part:mp_print(mp, "colormodel"); break;
4908     case font_part:mp_print(mp, "fontpart"); break;
4909     case text_part:mp_print(mp, "textpart"); break;
4910     case path_part:mp_print(mp, "pathpart"); break;
4911     case pen_part:mp_print(mp, "penpart"); break;
4912     case dash_part:mp_print(mp, "dashpart"); break;
4913     case sqrt_op:mp_print(mp, "sqrt"); break;
4914     case mp_m_exp_op:mp_print(mp, "mexp"); break;
4915     case mp_m_log_op:mp_print(mp, "mlog"); break;
4916     case sin_d_op:mp_print(mp, "sind"); break;
4917     case cos_d_op:mp_print(mp, "cosd"); break;
4918     case floor_op:mp_print(mp, "floor"); break;
4919     case uniform_deviate:mp_print(mp, "uniformdeviate"); break;
4920     case char_exists_op:mp_print(mp, "charexists"); break;
4921     case font_size:mp_print(mp, "fontsize"); break;
4922     case ll_corner_op:mp_print(mp, "llcorner"); break;
4923     case lr_corner_op:mp_print(mp, "lrcorner"); break;
4924     case ul_corner_op:mp_print(mp, "ulcorner"); break;
4925     case ur_corner_op:mp_print(mp, "urcorner"); break;
4926     case arc_length:mp_print(mp, "arclength"); break;
4927     case angle_op:mp_print(mp, "angle"); break;
4928     case cycle_op:mp_print(mp, "cycle"); break;
4929     case filled_op:mp_print(mp, "filled"); break;
4930     case stroked_op:mp_print(mp, "stroked"); break;
4931     case textual_op:mp_print(mp, "textual"); break;
4932     case clipped_op:mp_print(mp, "clipped"); break;
4933     case bounded_op:mp_print(mp, "bounded"); break;
4934     case plus:mp_print_char(mp, xord('+')); break;
4935     case minus:mp_print_char(mp, xord('-')); break;
4936     case times:mp_print_char(mp, xord('*')); break;
4937     case over:mp_print_char(mp, xord('/')); break;
4938     case pythag_add:mp_print(mp, "++"); break;
4939     case pythag_sub:mp_print(mp, "+-+"); break;
4940     case or_op:mp_print(mp, "or"); break;
4941     case and_op:mp_print(mp, "and"); break;
4942     case less_than:mp_print_char(mp, xord('<')); break;
4943     case less_or_equal:mp_print(mp, "<="); break;
4944     case greater_than:mp_print_char(mp, xord('>')); break;
4945     case greater_or_equal:mp_print(mp, ">="); break;
4946     case equal_to:mp_print_char(mp, xord('=')); break;
4947     case unequal_to:mp_print(mp, "<>"); break;
4948     case concatenate:mp_print(mp, "&"); break;
4949     case rotated_by:mp_print(mp, "rotated"); break;
4950     case slanted_by:mp_print(mp, "slanted"); break;
4951     case scaled_by:mp_print(mp, "scaled"); break;
4952     case shifted_by:mp_print(mp, "shifted"); break;
4953     case transformed_by:mp_print(mp, "transformed"); break;
4954     case x_scaled:mp_print(mp, "xscaled"); break;
4955     case y_scaled:mp_print(mp, "yscaled"); break;
4956     case z_scaled:mp_print(mp, "zscaled"); break;
4957     case in_font:mp_print(mp, "infont"); break;
4958     case intersect:mp_print(mp, "intersectiontimes"); break;
4959     case substring_of:mp_print(mp, "substring"); break;
4960     case subpath_of:mp_print(mp, "subpath"); break;
4961     case direction_time_of:mp_print(mp, "directiontime"); break;
4962     case point_of:mp_print(mp, "point"); break;
4963     case precontrol_of:mp_print(mp, "precontrol"); break;
4964     case postcontrol_of:mp_print(mp, "postcontrol"); break;
4965     case pen_offset_of:mp_print(mp, "penoffset"); break;
4966     case arc_time_of:mp_print(mp, "arctime"); break;
4967     case mp_version:mp_print(mp, "mpversion"); break;
4968     case envelope_of:mp_print(mp, "envelope"); break;
4969     default: mp_print(mp, ".."); break;
4970     }
4971   }
4972 }
4973
4974 @ \MP\ also has a bunch of internal parameters that a user might want to
4975 fuss with. Every such parameter has an identifying code number, defined here.
4976
4977 @<Types...@>=
4978 enum mp_given_internal {
4979   mp_tracing_titles=1, /* show titles online when they appear */
4980   mp_tracing_equations, /* show each variable when it becomes known */
4981   mp_tracing_capsules, /* show capsules too */
4982   mp_tracing_choices, /* show the control points chosen for paths */
4983   mp_tracing_specs, /* show path subdivision prior to filling with polygonal a pen */
4984   mp_tracing_commands, /* show commands and operations before they are performed */
4985   mp_tracing_restores, /* show when a variable or internal is restored */
4986   mp_tracing_macros, /* show macros before they are expanded */
4987   mp_tracing_output, /* show digitized edges as they are output */
4988   mp_tracing_stats, /* show memory usage at end of job */
4989   mp_tracing_lost_chars, /* show characters that aren't \&{infont} */
4990   mp_tracing_online, /* show long diagnostics on terminal and in the log file */
4991   mp_year, /* the current year (e.g., 1984) */
4992   mp_month, /* the current month (e.g., 3 $\equiv$ March) */
4993   mp_day, /* the current day of the month */
4994   mp_time, /* the number of minutes past midnight when this job started */
4995   mp_char_code, /* the number of the next character to be output */
4996   mp_char_ext, /* the extension code of the next character to be output */
4997   mp_char_wd, /* the width of the next character to be output */
4998   mp_char_ht, /* the height of the next character to be output */
4999   mp_char_dp, /* the depth of the next character to be output */
5000   mp_char_ic, /* the italic correction of the next character to be output */
5001   mp_design_size, /* the unit of measure used for |mp_char_wd..mp_char_ic|, in points */
5002   mp_pausing, /* positive to display lines on the terminal before they are read */
5003   mp_showstopping, /* positive to stop after each \&{show} command */
5004   mp_fontmaking, /* positive if font metric output is to be produced */
5005   mp_linejoin, /* as in \ps: 0 for mitered, 1 for round, 2 for beveled */
5006   mp_linecap, /* as in \ps: 0 for butt, 1 for round, 2 for square */
5007   mp_miterlimit, /* controls miter length as in \ps */
5008   mp_warning_check, /* controls error message when variable value is large */
5009   mp_boundary_char, /* the right boundary character for ligatures */
5010   mp_prologues, /* positive to output conforming PostScript using built-in fonts */
5011   mp_true_corners, /* positive to make \&{llcorner} etc. ignore \&{setbounds} */
5012   mp_default_color_model, /* the default color model for unspecified items */
5013   mp_restore_clip_color,
5014   mp_procset, /* wether or not create PostScript command shortcuts */
5015   mp_gtroffmode  /* whether the user specified |-troff| on the command line */
5016 };
5017
5018 @
5019
5020 @d max_given_internal mp_gtroffmode
5021
5022 @<Glob...@>=
5023 scaled *internal;  /* the values of internal quantities */
5024 char **int_name;  /* their names */
5025 int int_ptr;  /* the maximum internal quantity defined so far */
5026 int max_internal; /* current maximum number of internal quantities */
5027
5028 @ @<Option variables@>=
5029 int troff_mode; 
5030
5031 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5032 mp->max_internal=2*max_given_internal;
5033 mp->internal = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(scaled));
5034 memset(mp->internal,0,(mp->max_internal+1)* sizeof(scaled));
5035 mp->int_name = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(char *));
5036 memset(mp->int_name,0,(mp->max_internal+1) * sizeof(char *));
5037 mp->troff_mode=(opt->troff_mode>0 ? true : false);
5038
5039 @ @<Exported function ...@>=
5040 int mp_troff_mode(MP mp);
5041
5042 @ @c
5043 int mp_troff_mode(MP mp) { return mp->troff_mode; }
5044
5045 @ @<Set initial ...@>=
5046 mp->int_ptr=max_given_internal;
5047
5048 @ The symbolic names for internal quantities are put into \MP's hash table
5049 by using a routine called |primitive|, which will be defined later. Let us
5050 enter them now, so that we don't have to list all those names again
5051 anywhere else.
5052
5053 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5054 mp_primitive(mp, "tracingtitles",internal_quantity,mp_tracing_titles);
5055 @:tracingtitles_}{\&{tracingtitles} primitive@>
5056 mp_primitive(mp, "tracingequations",internal_quantity,mp_tracing_equations);
5057 @:mp_tracing_equations_}{\&{tracingequations} primitive@>
5058 mp_primitive(mp, "tracingcapsules",internal_quantity,mp_tracing_capsules);
5059 @:mp_tracing_capsules_}{\&{tracingcapsules} primitive@>
5060 mp_primitive(mp, "tracingchoices",internal_quantity,mp_tracing_choices);
5061 @:mp_tracing_choices_}{\&{tracingchoices} primitive@>
5062 mp_primitive(mp, "tracingspecs",internal_quantity,mp_tracing_specs);
5063 @:mp_tracing_specs_}{\&{tracingspecs} primitive@>
5064 mp_primitive(mp, "tracingcommands",internal_quantity,mp_tracing_commands);
5065 @:mp_tracing_commands_}{\&{tracingcommands} primitive@>
5066 mp_primitive(mp, "tracingrestores",internal_quantity,mp_tracing_restores);
5067 @:mp_tracing_restores_}{\&{tracingrestores} primitive@>
5068 mp_primitive(mp, "tracingmacros",internal_quantity,mp_tracing_macros);
5069 @:mp_tracing_macros_}{\&{tracingmacros} primitive@>
5070 mp_primitive(mp, "tracingoutput",internal_quantity,mp_tracing_output);
5071 @:mp_tracing_output_}{\&{tracingoutput} primitive@>
5072 mp_primitive(mp, "tracingstats",internal_quantity,mp_tracing_stats);
5073 @:mp_tracing_stats_}{\&{tracingstats} primitive@>
5074 mp_primitive(mp, "tracinglostchars",internal_quantity,mp_tracing_lost_chars);
5075 @:mp_tracing_lost_chars_}{\&{tracinglostchars} primitive@>
5076 mp_primitive(mp, "tracingonline",internal_quantity,mp_tracing_online);
5077 @:mp_tracing_online_}{\&{tracingonline} primitive@>
5078 mp_primitive(mp, "year",internal_quantity,mp_year);
5079 @:mp_year_}{\&{year} primitive@>
5080 mp_primitive(mp, "month",internal_quantity,mp_month);
5081 @:mp_month_}{\&{month} primitive@>
5082 mp_primitive(mp, "day",internal_quantity,mp_day);
5083 @:mp_day_}{\&{day} primitive@>
5084 mp_primitive(mp, "time",internal_quantity,mp_time);
5085 @:time_}{\&{time} primitive@>
5086 mp_primitive(mp, "charcode",internal_quantity,mp_char_code);
5087 @:mp_char_code_}{\&{charcode} primitive@>
5088 mp_primitive(mp, "charext",internal_quantity,mp_char_ext);
5089 @:mp_char_ext_}{\&{charext} primitive@>
5090 mp_primitive(mp, "charwd",internal_quantity,mp_char_wd);
5091 @:mp_char_wd_}{\&{charwd} primitive@>
5092 mp_primitive(mp, "charht",internal_quantity,mp_char_ht);
5093 @:mp_char_ht_}{\&{charht} primitive@>
5094 mp_primitive(mp, "chardp",internal_quantity,mp_char_dp);
5095 @:mp_char_dp_}{\&{chardp} primitive@>
5096 mp_primitive(mp, "charic",internal_quantity,mp_char_ic);
5097 @:mp_char_ic_}{\&{charic} primitive@>
5098 mp_primitive(mp, "designsize",internal_quantity,mp_design_size);
5099 @:mp_design_size_}{\&{designsize} primitive@>
5100 mp_primitive(mp, "pausing",internal_quantity,mp_pausing);
5101 @:mp_pausing_}{\&{pausing} primitive@>
5102 mp_primitive(mp, "showstopping",internal_quantity,mp_showstopping);
5103 @:mp_showstopping_}{\&{showstopping} primitive@>
5104 mp_primitive(mp, "fontmaking",internal_quantity,mp_fontmaking);
5105 @:mp_fontmaking_}{\&{fontmaking} primitive@>
5106 mp_primitive(mp, "linejoin",internal_quantity,mp_linejoin);
5107 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
5108 mp_primitive(mp, "linecap",internal_quantity,mp_linecap);
5109 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
5110 mp_primitive(mp, "miterlimit",internal_quantity,mp_miterlimit);
5111 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
5112 mp_primitive(mp, "warningcheck",internal_quantity,mp_warning_check);
5113 @:mp_warning_check_}{\&{warningcheck} primitive@>
5114 mp_primitive(mp, "boundarychar",internal_quantity,mp_boundary_char);
5115 @:mp_boundary_char_}{\&{boundarychar} primitive@>
5116 mp_primitive(mp, "prologues",internal_quantity,mp_prologues);
5117 @:mp_prologues_}{\&{prologues} primitive@>
5118 mp_primitive(mp, "truecorners",internal_quantity,mp_true_corners);
5119 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
5120 mp_primitive(mp, "mpprocset",internal_quantity,mp_procset);
5121 @:mp_procset_}{\&{mpprocset} primitive@>
5122 mp_primitive(mp, "troffmode",internal_quantity,mp_gtroffmode);
5123 @:troffmode_}{\&{troffmode} primitive@>
5124 mp_primitive(mp, "defaultcolormodel",internal_quantity,mp_default_color_model);
5125 @:mp_default_color_model_}{\&{defaultcolormodel} primitive@>
5126 mp_primitive(mp, "restoreclipcolor",internal_quantity,mp_restore_clip_color);
5127 @:mp_restore_clip_color_}{\&{restoreclipcolor} primitive@>
5128
5129 @ Colors can be specified in four color models. In the special
5130 case of |no_model|, MetaPost does not output any color operator to
5131 the postscript output.
5132
5133 Note: these values are passed directly on to |with_option|. This only
5134 works because the other possible values passed to |with_option| are
5135 8 and 10 respectively (from |with_pen| and |with_picture|).
5136
5137 There is a first state, that is only used for |gs_colormodel|. It flags
5138 the fact that there has not been any kind of color specification by
5139 the user so far in the game.
5140
5141 @(mplib.h@>=
5142 enum mp_color_model {
5143   mp_no_model=1,
5144   mp_grey_model=3,
5145   mp_rgb_model=5,
5146   mp_cmyk_model=7,
5147   mp_uninitialized_model=9
5148 };
5149
5150
5151 @ @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
5152 mp->internal[mp_default_color_model]=(mp_rgb_model*unity);
5153 mp->internal[mp_restore_clip_color]=unity;
5154
5155 @ Well, we do have to list the names one more time, for use in symbolic
5156 printouts.
5157
5158 @<Initialize table...@>=
5159 mp->int_name[mp_tracing_titles]=xstrdup("tracingtitles");
5160 mp->int_name[mp_tracing_equations]=xstrdup("tracingequations");
5161 mp->int_name[mp_tracing_capsules]=xstrdup("tracingcapsules");
5162 mp->int_name[mp_tracing_choices]=xstrdup("tracingchoices");
5163 mp->int_name[mp_tracing_specs]=xstrdup("tracingspecs");
5164 mp->int_name[mp_tracing_commands]=xstrdup("tracingcommands");
5165 mp->int_name[mp_tracing_restores]=xstrdup("tracingrestores");
5166 mp->int_name[mp_tracing_macros]=xstrdup("tracingmacros");
5167 mp->int_name[mp_tracing_output]=xstrdup("tracingoutput");
5168 mp->int_name[mp_tracing_stats]=xstrdup("tracingstats");
5169 mp->int_name[mp_tracing_lost_chars]=xstrdup("tracinglostchars");
5170 mp->int_name[mp_tracing_online]=xstrdup("tracingonline");
5171 mp->int_name[mp_year]=xstrdup("year");
5172 mp->int_name[mp_month]=xstrdup("month");
5173 mp->int_name[mp_day]=xstrdup("day");
5174 mp->int_name[mp_time]=xstrdup("time");
5175 mp->int_name[mp_char_code]=xstrdup("charcode");
5176 mp->int_name[mp_char_ext]=xstrdup("charext");
5177 mp->int_name[mp_char_wd]=xstrdup("charwd");
5178 mp->int_name[mp_char_ht]=xstrdup("charht");
5179 mp->int_name[mp_char_dp]=xstrdup("chardp");
5180 mp->int_name[mp_char_ic]=xstrdup("charic");
5181 mp->int_name[mp_design_size]=xstrdup("designsize");
5182 mp->int_name[mp_pausing]=xstrdup("pausing");
5183 mp->int_name[mp_showstopping]=xstrdup("showstopping");
5184 mp->int_name[mp_fontmaking]=xstrdup("fontmaking");
5185 mp->int_name[mp_linejoin]=xstrdup("linejoin");
5186 mp->int_name[mp_linecap]=xstrdup("linecap");
5187 mp->int_name[mp_miterlimit]=xstrdup("miterlimit");
5188 mp->int_name[mp_warning_check]=xstrdup("warningcheck");
5189 mp->int_name[mp_boundary_char]=xstrdup("boundarychar");
5190 mp->int_name[mp_prologues]=xstrdup("prologues");
5191 mp->int_name[mp_true_corners]=xstrdup("truecorners");
5192 mp->int_name[mp_default_color_model]=xstrdup("defaultcolormodel");
5193 mp->int_name[mp_procset]=xstrdup("mpprocset");
5194 mp->int_name[mp_gtroffmode]=xstrdup("troffmode");
5195 mp->int_name[mp_restore_clip_color]=xstrdup("restoreclipcolor");
5196
5197 @ The following procedure, which is called just before \MP\ initializes its
5198 input and output, establishes the initial values of the date and time.
5199 @^system dependencies@>
5200
5201 Note that the values are |scaled| integers. Hence \MP\ can no longer
5202 be used after the year 32767.
5203
5204 @c 
5205 void mp_fix_date_and_time (MP mp) { 
5206   time_t aclock = time ((time_t *) 0);
5207   struct tm *tmptr = localtime (&aclock);
5208   mp->internal[mp_time]=
5209       (tmptr->tm_hour*60+tmptr->tm_min)*unity; /* minutes since midnight */
5210   mp->internal[mp_day]=(tmptr->tm_mday)*unity; /* fourth day of the month */
5211   mp->internal[mp_month]=(tmptr->tm_mon+1)*unity; /* seventh month of the year */
5212   mp->internal[mp_year]=(tmptr->tm_year+1900)*unity; /* Anno Domini */
5213 }
5214
5215 @ @<Declarations@>=
5216 void mp_fix_date_and_time (MP mp) ;
5217
5218 @ \MP\ is occasionally supposed to print diagnostic information that
5219 goes only into the transcript file, unless |mp_tracing_online| is positive.
5220 Now that we have defined |mp_tracing_online| we can define
5221 two routines that adjust the destination of print commands:
5222
5223 @<Declarations@>=
5224 void mp_begin_diagnostic (MP mp) ;
5225 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line);
5226 void mp_print_diagnostic (MP mp, const char *s, const char *t, boolean nuline) ;
5227
5228 @ @<Basic printing...@>=
5229 @<Declare a function called |true_line|@>
5230 void mp_begin_diagnostic (MP mp) { /* prepare to do some tracing */
5231   mp->old_setting=mp->selector;
5232   if ((mp->internal[mp_tracing_online]<=0)&&(mp->selector==term_and_log)){ 
5233     decr(mp->selector);
5234     if ( mp->history==mp_spotless ) mp->history=mp_warning_issued;
5235   }
5236 }
5237 @#
5238 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line) {
5239   /* restore proper conditions after tracing */
5240   mp_print_nl(mp, "");
5241   if ( blank_line ) mp_print_ln(mp);
5242   mp->selector=mp->old_setting;
5243 }
5244
5245
5246
5247 @<Glob...@>=
5248 unsigned int old_setting;
5249
5250 @ We will occasionally use |begin_diagnostic| in connection with line-number
5251 printing, as follows. (The parameter |s| is typically |"Path"| or
5252 |"Cycle spec"|, etc.)
5253
5254 @<Basic printing...@>=
5255 void mp_print_diagnostic (MP mp, const char *s, const char *t, boolean nuline) { 
5256   mp_begin_diagnostic(mp);
5257   if ( nuline ) mp_print_nl(mp, s); else mp_print(mp, s);
5258   mp_print(mp, " at line "); 
5259   mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
5260   mp_print(mp, t); mp_print_char(mp, xord(':'));
5261 }
5262
5263 @ The 256 |ASCII_code| characters are grouped into classes by means of
5264 the |char_class| table. Individual class numbers have no semantic
5265 or syntactic significance, except in a few instances defined here.
5266 There's also |max_class|, which can be used as a basis for additional
5267 class numbers in nonstandard extensions of \MP.
5268
5269 @d digit_class 0 /* the class number of \.{0123456789} */
5270 @d period_class 1 /* the class number of `\..' */
5271 @d space_class 2 /* the class number of spaces and nonstandard characters */
5272 @d percent_class 3 /* the class number of `\.\%' */
5273 @d string_class 4 /* the class number of `\."' */
5274 @d right_paren_class 8 /* the class number of `\.)' */
5275 @d isolated_classes 5: case 6: case 7: case 8 /* characters that make length-one tokens only */
5276 @d letter_class 9 /* letters and the underline character */
5277 @d left_bracket_class 17 /* `\.[' */
5278 @d right_bracket_class 18 /* `\.]' */
5279 @d invalid_class 20 /* bad character in the input */
5280 @d max_class 20 /* the largest class number */
5281
5282 @<Glob...@>=
5283 int char_class[256]; /* the class numbers */
5284
5285 @ If changes are made to accommodate non-ASCII character sets, they should
5286 follow the guidelines in Appendix~C of {\sl The {\logos METAFONT\/}book}.
5287 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
5288 @^system dependencies@>
5289
5290 @<Set initial ...@>=
5291 for (k='0';k<='9';k++) 
5292   mp->char_class[k]=digit_class;
5293 mp->char_class['.']=period_class;
5294 mp->char_class[' ']=space_class;
5295 mp->char_class['%']=percent_class;
5296 mp->char_class['"']=string_class;
5297 mp->char_class[',']=5;
5298 mp->char_class[';']=6;
5299 mp->char_class['(']=7;
5300 mp->char_class[')']=right_paren_class;
5301 for (k='A';k<= 'Z';k++ )
5302   mp->char_class[k]=letter_class;
5303 for (k='a';k<='z';k++) 
5304   mp->char_class[k]=letter_class;
5305 mp->char_class['_']=letter_class;
5306 mp->char_class['<']=10;
5307 mp->char_class['=']=10;
5308 mp->char_class['>']=10;
5309 mp->char_class[':']=10;
5310 mp->char_class['|']=10;
5311 mp->char_class['`']=11;
5312 mp->char_class['\'']=11;
5313 mp->char_class['+']=12;
5314 mp->char_class['-']=12;
5315 mp->char_class['/']=13;
5316 mp->char_class['*']=13;
5317 mp->char_class['\\']=13;
5318 mp->char_class['!']=14;
5319 mp->char_class['?']=14;
5320 mp->char_class['#']=15;
5321 mp->char_class['&']=15;
5322 mp->char_class['@@']=15;
5323 mp->char_class['$']=15;
5324 mp->char_class['^']=16;
5325 mp->char_class['~']=16;
5326 mp->char_class['[']=left_bracket_class;
5327 mp->char_class[']']=right_bracket_class;
5328 mp->char_class['{']=19;
5329 mp->char_class['}']=19;
5330 for (k=0;k<' ';k++)
5331   mp->char_class[k]=invalid_class;
5332 mp->char_class['\t']=space_class;
5333 mp->char_class['\f']=space_class;
5334 for (k=127;k<=255;k++)
5335   mp->char_class[k]=invalid_class;
5336
5337 @* \[13] The hash table.
5338 Symbolic tokens are stored and retrieved by means of a fairly standard hash
5339 table algorithm called the method of ``coalescing lists'' (cf.\ Algorithm 6.4C
5340 in {\sl The Art of Computer Programming\/}). Once a symbolic token enters the
5341 table, it is never removed.
5342
5343 The actual sequence of characters forming a symbolic token is
5344 stored in the |str_pool| array together with all the other strings. An
5345 auxiliary array |hash| consists of items with two halfword fields per
5346 word. The first of these, called |next(p)|, points to the next identifier
5347 belonging to the same coalesced list as the identifier corresponding to~|p|;
5348 and the other, called |text(p)|, points to the |str_start| entry for
5349 |p|'s identifier. If position~|p| of the hash table is empty, we have
5350 |text(p)=0|; if position |p| is either empty or the end of a coalesced
5351 hash list, we have |next(p)=0|.
5352
5353 An auxiliary pointer variable called |hash_used| is maintained in such a
5354 way that all locations |p>=hash_used| are nonempty. The global variable
5355 |st_count| tells how many symbolic tokens have been defined, if statistics
5356 are being kept.
5357
5358 The first 256 locations of |hash| are reserved for symbols of length one.
5359
5360 There's a parallel array called |eqtb| that contains the current equivalent
5361 values of each symbolic token. The entries of this array consist of
5362 two halfwords called |eq_type| (a command code) and |equiv| (a secondary
5363 piece of information that qualifies the |eq_type|).
5364
5365 @d next(A)   mp->hash[(A)].lh /* link for coalesced lists */
5366 @d text(A)   mp->hash[(A)].rh /* string number for symbolic token name */
5367 @d eq_type(A)   mp->eqtb[(A)].lh /* the current ``meaning'' of a symbolic token */
5368 @d equiv(A)   mp->eqtb[(A)].rh /* parametric part of a token's meaning */
5369 @d hash_base 257 /* hashing actually starts here */
5370 @d hash_is_full   (mp->hash_used==hash_base) /* are all positions occupied? */
5371
5372 @<Glob...@>=
5373 pointer hash_used; /* allocation pointer for |hash| */
5374 integer st_count; /* total number of known identifiers */
5375
5376 @ Certain entries in the hash table are ``frozen'' and not redefinable,
5377 since they are used in error recovery.
5378
5379 @d hash_top (hash_base+mp->hash_size) /* the first location of the frozen area */
5380 @d frozen_inaccessible hash_top /* |hash| location to protect the frozen area */
5381 @d frozen_repeat_loop (hash_top+1) /* |hash| location of a loop-repeat token */
5382 @d frozen_right_delimiter (hash_top+2) /* |hash| location of a permanent `\.)' */
5383 @d frozen_left_bracket (hash_top+3) /* |hash| location of a permanent `\.[' */
5384 @d frozen_slash (hash_top+4) /* |hash| location of a permanent `\./' */
5385 @d frozen_colon (hash_top+5) /* |hash| location of a permanent `\.:' */
5386 @d frozen_semicolon (hash_top+6) /* |hash| location of a permanent `\.;' */
5387 @d frozen_end_for (hash_top+7) /* |hash| location of a permanent \&{endfor} */
5388 @d frozen_end_def (hash_top+8) /* |hash| location of a permanent \&{enddef} */
5389 @d frozen_fi (hash_top+9) /* |hash| location of a permanent \&{fi} */
5390 @d frozen_end_group (hash_top+10) /* |hash| location of a permanent `\.{endgroup}' */
5391 @d frozen_etex (hash_top+11) /* |hash| location of a permanent \&{etex} */
5392 @d frozen_mpx_break (hash_top+12) /* |hash| location of a permanent \&{mpxbreak} */
5393 @d frozen_bad_vardef (hash_top+13) /* |hash| location of `\.{a bad variable}' */
5394 @d frozen_undefined (hash_top+14) /* |hash| location that never gets defined */
5395 @d hash_end (integer)(hash_top+14) /* the actual size of the |hash| and |eqtb| arrays */
5396
5397 @<Glob...@>=
5398 two_halves *hash; /* the hash table */
5399 two_halves *eqtb; /* the equivalents */
5400
5401 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5402 mp->hash = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5403 mp->eqtb = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5404
5405 @ @<Dealloc variables@>=
5406 xfree(mp->hash);
5407 xfree(mp->eqtb);
5408
5409 @ @<Set init...@>=
5410 next(1)=0; text(1)=0; eq_type(1)=tag_token; equiv(1)=null;
5411 for (k=2;k<=hash_end;k++)  { 
5412   mp->hash[k]=mp->hash[1]; mp->eqtb[k]=mp->eqtb[1];
5413 }
5414
5415 @ @<Initialize table entries...@>=
5416 mp->hash_used=frozen_inaccessible; /* nothing is used */
5417 mp->st_count=0;
5418 text(frozen_bad_vardef)=intern("a bad variable");
5419 text(frozen_etex)=intern("etex");
5420 text(frozen_mpx_break)=intern("mpxbreak");
5421 text(frozen_fi)=intern("fi");
5422 text(frozen_end_group)=intern("endgroup");
5423 text(frozen_end_def)=intern("enddef");
5424 text(frozen_end_for)=intern("endfor");
5425 text(frozen_semicolon)=intern(";");
5426 text(frozen_colon)=intern(":");
5427 text(frozen_slash)=intern("/");
5428 text(frozen_left_bracket)=intern("[");
5429 text(frozen_right_delimiter)=intern(")");
5430 text(frozen_inaccessible)=intern(" INACCESSIBLE");
5431 eq_type(frozen_right_delimiter)=right_delimiter;
5432
5433 @ @<Check the ``constant'' values...@>=
5434 if ( hash_end+mp->max_internal>max_halfword ) mp->bad=17;
5435
5436 @ Here is the subroutine that searches the hash table for an identifier
5437 that matches a given string of length~|l| appearing in |buffer[j..
5438 (j+l-1)]|. If the identifier is not found, it is inserted; hence it
5439 will always be found, and the corresponding hash table address
5440 will be returned.
5441
5442 @c 
5443 pointer mp_id_lookup (MP mp,integer j, integer l) { /* search the hash table */
5444   integer h; /* hash code */
5445   pointer p; /* index in |hash| array */
5446   pointer k; /* index in |buffer| array */
5447   if (l==1) {
5448     @<Treat special case of length 1 and |break|@>;
5449   }
5450   @<Compute the hash code |h|@>;
5451   p=h+hash_base; /* we start searching here; note that |0<=h<hash_prime| */
5452   while (true)  { 
5453         if (text(p)>0 && length(text(p))==l && mp_str_eq_buf(mp, text(p),j)) 
5454       break;
5455     if ( next(p)==0 ) {
5456       @<Insert a new symbolic token after |p|, then
5457         make |p| point to it and |break|@>;
5458     }
5459     p=next(p);
5460   }
5461   return p;
5462 }
5463
5464 @ @<Treat special case of length 1...@>=
5465  p=mp->buffer[j]+1; text(p)=p-1; return p;
5466
5467
5468 @ @<Insert a new symbolic...@>=
5469 {
5470 if ( text(p)>0 ) { 
5471   do {  
5472     if ( hash_is_full )
5473       mp_overflow(mp, "hash size",mp->hash_size);
5474 @:MetaPost capacity exceeded hash size}{\quad hash size@>
5475     decr(mp->hash_used);
5476   } while (text(mp->hash_used)!=0); /* search for an empty location in |hash| */
5477   next(p)=mp->hash_used; 
5478   p=mp->hash_used;
5479 }
5480 str_room(l);
5481 for (k=j;k<=j+l-1;k++) {
5482   append_char(mp->buffer[k]);
5483 }
5484 text(p)=mp_make_string(mp); 
5485 mp->str_ref[text(p)]=max_str_ref;
5486 incr(mp->st_count);
5487 break;
5488 }
5489
5490
5491 @ The value of |hash_prime| should be roughly 85\pct! of |hash_size|, and it
5492 should be a prime number.  The theory of hashing tells us to expect fewer
5493 than two table probes, on the average, when the search is successful.
5494 [See J.~S. Vitter, {\sl Journal of the ACM\/ \bf30} (1983), 231--258.]
5495 @^Vitter, Jeffrey Scott@>
5496
5497 @<Compute the hash code |h|@>=
5498 h=mp->buffer[j];
5499 for (k=j+1;k<=j+l-1;k++){ 
5500   h=h+h+mp->buffer[k];
5501   while ( h>=mp->hash_prime ) h=h-mp->hash_prime;
5502 }
5503
5504 @ @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>=
5505 for (q=1;q<=hash_end;q++) { 
5506   if ( equiv(q)==p ) { 
5507     mp_print_nl(mp, "EQUIV("); 
5508     mp_print_int(mp, q); 
5509     mp_print_char(mp, xord(')'));
5510   }
5511 }
5512
5513 @ We need to put \MP's ``primitive'' symbolic tokens into the hash
5514 table, together with their command code (which will be the |eq_type|)
5515 and an operand (which will be the |equiv|). The |primitive| procedure
5516 does this, in a way that no \MP\ user can. The global value |cur_sym|
5517 contains the new |eqtb| pointer after |primitive| has acted.
5518
5519 @c 
5520 void mp_primitive (MP mp, const char *ss, halfword c, halfword o) {
5521   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
5522   quarterword j; /* index into |buffer| */
5523   quarterword l; /* length of the string */
5524   str_number s;
5525   s = intern(ss);
5526   k=mp->str_start[s]; l=str_stop(s)-k;
5527   /* we will move |s| into the (empty) |buffer| */
5528   for (j=0;j<=l-1;j++) {
5529     mp->buffer[j]=mp->str_pool[k+j];
5530   }
5531   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, 0,l);
5532   if ( s>=256 ) { /* we don't want to have the string twice */
5533     mp_flush_string(mp, text(mp->cur_sym)); text(mp->cur_sym)=s;
5534   };
5535   eq_type(mp->cur_sym)=c; 
5536   equiv(mp->cur_sym)=o;
5537 }
5538
5539
5540 @ Many of \MP's primitives need no |equiv|, since they are identifiable
5541 by their |eq_type| alone. These primitives are loaded into the hash table
5542 as follows:
5543
5544 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5545 mp_primitive(mp, "..",path_join,0);
5546 @:.._}{\.{..} primitive@>
5547 mp_primitive(mp, "[",left_bracket,0); mp->eqtb[frozen_left_bracket]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5548 @:[ }{\.{[} primitive@>
5549 mp_primitive(mp, "]",right_bracket,0);
5550 @:] }{\.{]} primitive@>
5551 mp_primitive(mp, "}",right_brace,0);
5552 @:]]}{\.{\char`\}} primitive@>
5553 mp_primitive(mp, "{",left_brace,0);
5554 @:][}{\.{\char`\{} primitive@>
5555 mp_primitive(mp, ":",colon,0); mp->eqtb[frozen_colon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5556 @:: }{\.{:} primitive@>
5557 mp_primitive(mp, "::",double_colon,0);
5558 @::: }{\.{::} primitive@>
5559 mp_primitive(mp, "||:",bchar_label,0);
5560 @:::: }{\.{\char'174\char'174:} primitive@>
5561 mp_primitive(mp, ":=",assignment,0);
5562 @::=_}{\.{:=} primitive@>
5563 mp_primitive(mp, ",",comma,0);
5564 @:, }{\., primitive@>
5565 mp_primitive(mp, ";",semicolon,0); mp->eqtb[frozen_semicolon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5566 @:; }{\.; primitive@>
5567 mp_primitive(mp, "\\",relax,0);
5568 @:]]\\}{\.{\char`\\} primitive@>
5569 @#
5570 mp_primitive(mp, "addto",add_to_command,0);
5571 @:add_to_}{\&{addto} primitive@>
5572 mp_primitive(mp, "atleast",at_least,0);
5573 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
5574 mp_primitive(mp, "begingroup",begin_group,0); mp->bg_loc=mp->cur_sym;
5575 @:begin_group_}{\&{begingroup} primitive@>
5576 mp_primitive(mp, "controls",controls,0);
5577 @:controls_}{\&{controls} primitive@>
5578 mp_primitive(mp, "curl",curl_command,0);
5579 @:curl_}{\&{curl} primitive@>
5580 mp_primitive(mp, "delimiters",delimiters,0);
5581 @:delimiters_}{\&{delimiters} primitive@>
5582 mp_primitive(mp, "endgroup",end_group,0);
5583  mp->eqtb[frozen_end_group]=mp->eqtb[mp->cur_sym]; mp->eg_loc=mp->cur_sym;
5584 @:endgroup_}{\&{endgroup} primitive@>
5585 mp_primitive(mp, "everyjob",every_job_command,0);
5586 @:every_job_}{\&{everyjob} primitive@>
5587 mp_primitive(mp, "exitif",exit_test,0);
5588 @:exit_if_}{\&{exitif} primitive@>
5589 mp_primitive(mp, "expandafter",expand_after,0);
5590 @:expand_after_}{\&{expandafter} primitive@>
5591 mp_primitive(mp, "interim",interim_command,0);
5592 @:interim_}{\&{interim} primitive@>
5593 mp_primitive(mp, "let",let_command,0);
5594 @:let_}{\&{let} primitive@>
5595 mp_primitive(mp, "newinternal",new_internal,0);
5596 @:new_internal_}{\&{newinternal} primitive@>
5597 mp_primitive(mp, "of",of_token,0);
5598 @:of_}{\&{of} primitive@>
5599 mp_primitive(mp, "randomseed",mp_random_seed,0);
5600 @:mp_random_seed_}{\&{randomseed} primitive@>
5601 mp_primitive(mp, "save",save_command,0);
5602 @:save_}{\&{save} primitive@>
5603 mp_primitive(mp, "scantokens",scan_tokens,0);
5604 @:scan_tokens_}{\&{scantokens} primitive@>
5605 mp_primitive(mp, "shipout",ship_out_command,0);
5606 @:ship_out_}{\&{shipout} primitive@>
5607 mp_primitive(mp, "skipto",skip_to,0);
5608 @:skip_to_}{\&{skipto} primitive@>
5609 mp_primitive(mp, "special",special_command,0);
5610 @:special}{\&{special} primitive@>
5611 mp_primitive(mp, "fontmapfile",special_command,1);
5612 @:fontmapfile}{\&{fontmapfile} primitive@>
5613 mp_primitive(mp, "fontmapline",special_command,2);
5614 @:fontmapline}{\&{fontmapline} primitive@>
5615 mp_primitive(mp, "step",step_token,0);
5616 @:step_}{\&{step} primitive@>
5617 mp_primitive(mp, "str",str_op,0);
5618 @:str_}{\&{str} primitive@>
5619 mp_primitive(mp, "tension",tension,0);
5620 @:tension_}{\&{tension} primitive@>
5621 mp_primitive(mp, "to",to_token,0);
5622 @:to_}{\&{to} primitive@>
5623 mp_primitive(mp, "until",until_token,0);
5624 @:until_}{\&{until} primitive@>
5625 mp_primitive(mp, "within",within_token,0);
5626 @:within_}{\&{within} primitive@>
5627 mp_primitive(mp, "write",write_command,0);
5628 @:write_}{\&{write} primitive@>
5629
5630 @ Each primitive has a corresponding inverse, so that it is possible to
5631 display the cryptic numeric contents of |eqtb| in symbolic form.
5632 Every call of |primitive| in this program is therefore accompanied by some
5633 straightforward code that forms part of the |print_cmd_mod| routine
5634 explained below.
5635
5636 @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>=
5637 case add_to_command:mp_print(mp, "addto"); break;
5638 case assignment:mp_print(mp, ":="); break;
5639 case at_least:mp_print(mp, "atleast"); break;
5640 case bchar_label:mp_print(mp, "||:"); break;
5641 case begin_group:mp_print(mp, "begingroup"); break;
5642 case colon:mp_print(mp, ":"); break;
5643 case comma:mp_print(mp, ","); break;
5644 case controls:mp_print(mp, "controls"); break;
5645 case curl_command:mp_print(mp, "curl"); break;
5646 case delimiters:mp_print(mp, "delimiters"); break;
5647 case double_colon:mp_print(mp, "::"); break;
5648 case end_group:mp_print(mp, "endgroup"); break;
5649 case every_job_command:mp_print(mp, "everyjob"); break;
5650 case exit_test:mp_print(mp, "exitif"); break;
5651 case expand_after:mp_print(mp, "expandafter"); break;
5652 case interim_command:mp_print(mp, "interim"); break;
5653 case left_brace:mp_print(mp, "{"); break;
5654 case left_bracket:mp_print(mp, "["); break;
5655 case let_command:mp_print(mp, "let"); break;
5656 case new_internal:mp_print(mp, "newinternal"); break;
5657 case of_token:mp_print(mp, "of"); break;
5658 case path_join:mp_print(mp, ".."); break;
5659 case mp_random_seed:mp_print(mp, "randomseed"); break;
5660 case relax:mp_print_char(mp, xord('\\')); break;
5661 case right_brace:mp_print_char(mp, xord('}')); break;
5662 case right_bracket:mp_print_char(mp, xord(']')); break;
5663 case save_command:mp_print(mp, "save"); break;
5664 case scan_tokens:mp_print(mp, "scantokens"); break;
5665 case semicolon:mp_print_char(mp, xord(';')); break;
5666 case ship_out_command:mp_print(mp, "shipout"); break;
5667 case skip_to:mp_print(mp, "skipto"); break;
5668 case special_command: if ( m==2 ) mp_print(mp, "fontmapline"); else
5669                  if ( m==1 ) mp_print(mp, "fontmapfile"); else
5670                  mp_print(mp, "special"); break;
5671 case step_token:mp_print(mp, "step"); break;
5672 case str_op:mp_print(mp, "str"); break;
5673 case tension:mp_print(mp, "tension"); break;
5674 case to_token:mp_print(mp, "to"); break;
5675 case until_token:mp_print(mp, "until"); break;
5676 case within_token:mp_print(mp, "within"); break;
5677 case write_command:mp_print(mp, "write"); break;
5678
5679 @ We will deal with the other primitives later, at some point in the program
5680 where their |eq_type| and |equiv| values are more meaningful.  For example,
5681 the primitives for macro definitions will be loaded when we consider the
5682 routines that define macros.
5683 It is easy to find where each particular
5684 primitive was treated by looking in the index at the end; for example, the
5685 section where |"def"| entered |eqtb| is listed under `\&{def} primitive'.
5686
5687 @* \[14] Token lists.
5688 A \MP\ token is either symbolic or numeric or a string, or it denotes
5689 a macro parameter or capsule; so there are five corresponding ways to encode it
5690 @^token@>
5691 internally: (1)~A symbolic token whose hash code is~|p|
5692 is represented by the number |p|, in the |info| field of a single-word
5693 node in~|mem|. (2)~A numeric token whose |scaled| value is~|v| is
5694 represented in a two-word node of~|mem|; the |type| field is |known|,
5695 the |name_type| field is |token|, and the |value| field holds~|v|.
5696 The fact that this token appears in a two-word node rather than a
5697 one-word node is, of course, clear from the node address.
5698 (3)~A string token is also represented in a two-word node; the |type|
5699 field is |mp_string_type|, the |name_type| field is |token|, and the
5700 |value| field holds the corresponding |str_number|.  (4)~Capsules have
5701 |name_type=capsule|, and their |type| and |value| fields represent
5702 arbitrary values (in ways to be explained later).  (5)~Macro parameters
5703 are like symbolic tokens in that they appear in |info| fields of
5704 one-word nodes. The $k$th parameter is represented by |expr_base+k| if it
5705 is of type \&{expr}, or by |suffix_base+k| if it is of type \&{suffix}, or
5706 by |text_base+k| if it is of type \&{text}.  (Here |0<=k<param_size|.)
5707 Actual values of these parameters are kept in a separate stack, as we will
5708 see later.  The constants |expr_base|, |suffix_base|, and |text_base| are,
5709 of course, chosen so that there will be no confusion between symbolic
5710 tokens and parameters of various types.
5711
5712 Note that
5713 the `\\{type}' field of a node has nothing to do with ``type'' in a
5714 printer's sense. It's curious that the same word is used in such different ways.
5715
5716 @d type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* identifies what kind of value this is */
5717 @d name_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* a clue to the name of this value */
5718 @d token_node_size 2 /* the number of words in a large token node */
5719 @d value_loc(A) ((A)+1) /* the word that contains the |value| field */
5720 @d value(A) mp->mem[value_loc((A))].cint /* the value stored in a large token node */
5721 @d expr_base (hash_end+1) /* code for the zeroth \&{expr} parameter */
5722 @d suffix_base (expr_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{suffix} parameter */
5723 @d text_base (suffix_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{text} parameter */
5724
5725 @<Check the ``constant''...@>=
5726 if ( text_base+mp->param_size>max_halfword ) mp->bad=18;
5727
5728 @ We have set aside a two word node beginning at |null| so that we can have
5729 |value(null)=0|.  We will make use of this coincidence later.
5730
5731 @<Initialize table entries...@>=
5732 mp_link(null)=null; value(null)=0;
5733
5734 @ A numeric token is created by the following trivial routine.
5735
5736 @c 
5737 pointer mp_new_num_tok (MP mp,scaled v) {
5738   pointer p; /* the new node */
5739   p=mp_get_node(mp, token_node_size); value(p)=v;
5740   type(p)=mp_known; name_type(p)=mp_token; 
5741   return p;
5742 }
5743
5744 @ A token list is a singly linked list of nodes in |mem|, where
5745 each node contains a token and a link.  Here's a subroutine that gets rid
5746 of a token list when it is no longer needed.
5747
5748 @c void mp_flush_token_list (MP mp,pointer p) {
5749   pointer q; /* the node being recycled */
5750   while ( p!=null ) { 
5751     q=p; p=mp_link(p);
5752     if ( q>=mp->hi_mem_min ) {
5753      free_avail(q);
5754     } else { 
5755       switch (type(q)) {
5756       case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
5757         break;
5758       case mp_string_type:
5759         delete_str_ref(value(q));
5760         break;
5761       case unknown_types: case mp_pen_type: case mp_path_type: 
5762       case mp_picture_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
5763       case mp_cmykcolor_type: case mp_transform_type: case mp_dependent:
5764       case mp_proto_dependent: case mp_independent:
5765         mp_recycle_value(mp,q);
5766         break;
5767       default: mp_confusion(mp, "token");
5768 @:this can't happen token}{\quad token@>
5769       }
5770       mp_free_node(mp, q,token_node_size);
5771     }
5772   }
5773 }
5774
5775 @ The procedure |show_token_list|, which prints a symbolic form of
5776 the token list that starts at a given node |p|, illustrates these
5777 conventions. The token list being displayed should not begin with a reference
5778 count. However, the procedure is intended to be fairly robust, so that if the
5779 memory links are awry or if |p| is not really a pointer to a token list,
5780 almost nothing catastrophic can happen.
5781
5782 An additional parameter |q| is also given; this parameter is either null
5783 or it points to a node in the token list where a certain magic computation
5784 takes place that will be explained later. (Basically, |q| is non-null when
5785 we are printing the two-line context information at the time of an error
5786 message; |q| marks the place corresponding to where the second line
5787 should begin.)
5788
5789 The generation will stop, and `\.{\char`\ ETC.}' will be printed, if the length
5790 of printing exceeds a given limit~|l|; the length of printing upon entry is
5791 assumed to be a given amount called |null_tally|. (Note that
5792 |show_token_list| sometimes uses itself recursively to print
5793 variable names within a capsule.)
5794 @^recursion@>
5795
5796 Unusual entries are printed in the form of all-caps tokens
5797 preceded by a space, e.g., `\.{\char`\ BAD}'.
5798
5799 @<Declare the procedure called |show_token_list|@>=
5800 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5801                          integer null_tally) ;
5802
5803 @ @c
5804 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5805                          integer null_tally) {
5806   quarterword class,c; /* the |char_class| of previous and new tokens */
5807   integer r,v; /* temporary registers */
5808   class=percent_class;
5809   mp->tally=null_tally;
5810   while ( (p!=null) && (mp->tally<l) ) { 
5811     if ( p==q ) 
5812       @<Do magic computation@>;
5813     @<Display token |p| and set |c| to its class;
5814       but |return| if there are problems@>;
5815     class=c; p=mp_link(p);
5816   }
5817   if ( p!=null ) 
5818      mp_print(mp, " ETC.");
5819 @.ETC@>
5820   return;
5821 }
5822
5823 @ @<Display token |p| and set |c| to its class...@>=
5824 c=letter_class; /* the default */
5825 if ( (p<0)||(p>mp->mem_end) ) { 
5826   mp_print(mp, " CLOBBERED"); return;
5827 @.CLOBBERED@>
5828 }
5829 if ( p<mp->hi_mem_min ) { 
5830   @<Display two-word token@>;
5831 } else { 
5832   r=info(p);
5833   if ( r>=expr_base ) {
5834      @<Display a parameter token@>;
5835   } else {
5836     if ( r<1 ) {
5837       if ( r==0 ) { 
5838         @<Display a collective subscript@>
5839       } else {
5840         mp_print(mp, " IMPOSSIBLE");
5841 @.IMPOSSIBLE@>
5842       }
5843     } else { 
5844       r=text(r);
5845       if ( (r<0)||(r>mp->max_str_ptr) ) {
5846         mp_print(mp, " NONEXISTENT");
5847 @.NONEXISTENT@>
5848       } else {
5849        @<Print string |r| as a symbolic token
5850         and set |c| to its class@>;
5851       }
5852     }
5853   }
5854 }
5855
5856 @ @<Display two-word token@>=
5857 if ( name_type(p)==mp_token ) {
5858   if ( type(p)==mp_known ) {
5859     @<Display a numeric token@>;
5860   } else if ( type(p)!=mp_string_type ) {
5861     mp_print(mp, " BAD");
5862 @.BAD@>
5863   } else { 
5864     mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp, value(p)); mp_print_char(mp, xord('"'));
5865     c=string_class;
5866   }
5867 } else if ((name_type(p)!=mp_capsule)||(type(p)<mp_vacuous)||(type(p)>mp_independent) ) {
5868   mp_print(mp, " BAD");
5869 } else { 
5870   mp_print_capsule(mp,p); c=right_paren_class;
5871 }
5872
5873 @ @<Display a numeric token@>=
5874 if ( class==digit_class ) 
5875   mp_print_char(mp, xord(' '));
5876 v=value(p);
5877 if ( v<0 ){ 
5878   if ( class==left_bracket_class ) 
5879     mp_print_char(mp, xord(' '));
5880   mp_print_char(mp, xord('[')); mp_print_scaled(mp, v); mp_print_char(mp, xord(']'));
5881   c=right_bracket_class;
5882 } else { 
5883   mp_print_scaled(mp, v); c=digit_class;
5884 }
5885
5886
5887 @ Strictly speaking, a genuine token will never have |info(p)=0|.
5888 But we will see later (in the |print_variable_name| routine) that
5889 it is convenient to let |info(p)=0| stand for `\.{[]}'.
5890
5891 @<Display a collective subscript@>=
5892 {
5893 if ( class==left_bracket_class ) 
5894   mp_print_char(mp, xord(' '));
5895 mp_print(mp, "[]"); c=right_bracket_class;
5896 }
5897
5898 @ @<Display a parameter token@>=
5899 {
5900 if ( r<suffix_base ) { 
5901   mp_print(mp, "(EXPR"); r=r-(expr_base);
5902 @.EXPR@>
5903 } else if ( r<text_base ) { 
5904   mp_print(mp, "(SUFFIX"); r=r-(suffix_base);
5905 @.SUFFIX@>
5906 } else { 
5907   mp_print(mp, "(TEXT"); r=r-(text_base);
5908 @.TEXT@>
5909 }
5910 mp_print_int(mp, r); mp_print_char(mp, xord(')')); c=right_paren_class;
5911 }
5912
5913
5914 @ @<Print string |r| as a symbolic token...@>=
5915
5916 c=mp->char_class[mp->str_pool[mp->str_start[r]]];
5917 if ( c==class ) {
5918   switch (c) {
5919   case letter_class:mp_print_char(mp, xord('.')); break;
5920   case isolated_classes: break;
5921   default: mp_print_char(mp, xord(' ')); break;
5922   }
5923 }
5924 mp_print_str(mp, r);
5925 }
5926
5927 @ @<Declarations@>=
5928 void mp_print_capsule (MP mp, pointer p);
5929
5930 @ @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>=
5931 void mp_print_capsule (MP mp, pointer p) { 
5932   mp_print_char(mp, xord('(')); mp_print_exp(mp,p,0); mp_print_char(mp, xord(')'));
5933 }
5934
5935 @ Macro definitions are kept in \MP's memory in the form of token lists
5936 that have a few extra one-word nodes at the beginning.
5937
5938 The first node contains a reference count that is used to tell when the
5939 list is no longer needed. To emphasize the fact that a reference count is
5940 present, we shall refer to the |info| field of this special node as the
5941 |ref_count| field.
5942 @^reference counts@>
5943
5944 The next node or nodes after the reference count serve to describe the
5945 formal parameters. They consist of zero or more parameter tokens followed
5946 by a code for the type of macro.
5947
5948 @d ref_count info
5949   /* reference count preceding a macro definition or picture header */
5950 @d add_mac_ref(A) incr(ref_count((A))) /* make a new reference to a macro list */
5951 @d general_macro 0 /* preface to a macro defined with a parameter list */
5952 @d primary_macro 1 /* preface to a macro with a \&{primary} parameter */
5953 @d secondary_macro 2 /* preface to a macro with a \&{secondary} parameter */
5954 @d tertiary_macro 3 /* preface to a macro with a \&{tertiary} parameter */
5955 @d expr_macro 4 /* preface to a macro with an undelimited \&{expr} parameter */
5956 @d of_macro 5 /* preface to a macro with
5957   undelimited `\&{expr} |x| \&{of}~|y|' parameters */
5958 @d suffix_macro 6 /* preface to a macro with an undelimited \&{suffix} parameter */
5959 @d text_macro 7 /* preface to a macro with an undelimited \&{text} parameter */
5960
5961 @c 
5962 void mp_delete_mac_ref (MP mp,pointer p) {
5963   /* |p| points to the reference count of a macro list that is
5964     losing one reference */
5965   if ( ref_count(p)==null ) mp_flush_token_list(mp, p);
5966   else decr(ref_count(p));
5967 }
5968
5969 @ The following subroutine displays a macro, given a pointer to its
5970 reference count.
5971
5972 @c 
5973 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>
5974 void mp_show_macro (MP mp, pointer p, integer q, integer l) {
5975   pointer r; /* temporary storage */
5976   p=mp_link(p); /* bypass the reference count */
5977   while ( info(p)>text_macro ){ 
5978     r=mp_link(p); mp_link(p)=null;
5979     mp_show_token_list(mp, p,null,l,0); mp_link(p)=r; p=r;
5980     if ( l>0 ) l=l-mp->tally; else return;
5981   } /* control printing of `\.{ETC.}' */
5982 @.ETC@>
5983   mp->tally=0;
5984   switch(info(p)) {
5985   case general_macro:mp_print(mp, "->"); break;
5986 @.->@>
5987   case primary_macro: case secondary_macro: case tertiary_macro:
5988     mp_print_char(mp, xord('<'));
5989     mp_print_cmd_mod(mp, param_type,info(p)); 
5990     mp_print(mp, ">->");
5991     break;
5992   case expr_macro:mp_print(mp, "<expr>->"); break;
5993   case of_macro:mp_print(mp, "<expr>of<primary>->"); break;
5994   case suffix_macro:mp_print(mp, "<suffix>->"); break;
5995   case text_macro:mp_print(mp, "<text>->"); break;
5996   } /* there are no other cases */
5997   mp_show_token_list(mp, mp_link(p),q,l-mp->tally,0);
5998 }
5999
6000 @* \[15] Data structures for variables.
6001 The variables of \MP\ programs can be simple, like `\.x', or they can
6002 combine the structural properties of arrays and records, like `\.{x20a.b}'.
6003 A \MP\ user assigns a type to a variable like \.{x20a.b} by saying, for
6004 example, `\.{boolean} \.{x[]a.b}'. It's time for us to study how such
6005 things are represented inside of the computer.
6006
6007 Each variable value occupies two consecutive words, either in a two-word
6008 node called a value node, or as a two-word subfield of a larger node.  One
6009 of those two words is called the |value| field; it is an integer,
6010 containing either a |scaled| numeric value or the representation of some
6011 other type of quantity. (It might also be subdivided into halfwords, in
6012 which case it is referred to by other names instead of |value|.) The other
6013 word is broken into subfields called |type|, |name_type|, and |link|.  The
6014 |type| field is a quarterword that specifies the variable's type, and
6015 |name_type| is a quarterword from which \MP\ can reconstruct the
6016 variable's name (sometimes by using the |link| field as well).  Thus, only
6017 1.25 words are actually devoted to the value itself; the other
6018 three-quarters of a word are overhead, but they aren't wasted because they
6019 allow \MP\ to deal with sparse arrays and to provide meaningful diagnostics.
6020
6021 In this section we shall be concerned only with the structural aspects of
6022 variables, not their values. Later parts of the program will change the
6023 |type| and |value| fields, but we shall treat those fields as black boxes
6024 whose contents should not be touched.
6025
6026 However, if the |type| field is |mp_structured|, there is no |value| field,
6027 and the second word is broken into two pointer fields called |attr_head|
6028 and |subscr_head|. Those fields point to additional nodes that
6029 contain structural information, as we shall see.
6030
6031 @d subscr_head_loc(A)   (A)+1 /* where |value|, |subscr_head| and |attr_head| are */
6032 @d attr_head(A)   info(subscr_head_loc((A))) /* pointer to attribute info */
6033 @d subscr_head(A)   mp_link(subscr_head_loc((A))) /* pointer to subscript info */
6034 @d value_node_size 2 /* the number of words in a value node */
6035
6036 @ An attribute node is three words long. Two of these words contain |type|
6037 and |value| fields as described above, and the third word contains
6038 additional information:  There is an |attr_loc| field, which contains the
6039 hash address of the token that names this attribute; and there's also a
6040 |parent| field, which points to the value node of |mp_structured| type at the
6041 next higher level (i.e., at the level to which this attribute is
6042 subsidiary).  The |name_type| in an attribute node is `|attr|'.  The
6043 |link| field points to the next attribute with the same parent; these are
6044 arranged in increasing order, so that |attr_loc(mp_link(p))>attr_loc(p)|. The
6045 final attribute node links to the constant |end_attr|, whose |attr_loc|
6046 field is greater than any legal hash address. The |attr_head| in the
6047 parent points to a node whose |name_type| is |mp_structured_root|; this
6048 node represents the null attribute, i.e., the variable that is relevant
6049 when no attributes are attached to the parent. The |attr_head| node
6050 has the fields of either
6051 a value node, a subscript node, or an attribute node, depending on what
6052 the parent would be if it were not structured; but the subscript and
6053 attribute fields are ignored, so it effectively contains only the data of
6054 a value node. The |link| field in this special node points to an attribute
6055 node whose |attr_loc| field is zero; the latter node represents a collective
6056 subscript `\.{[]}' attached to the parent, and its |link| field points to
6057 the first non-special attribute node (or to |end_attr| if there are none).
6058
6059 A subscript node likewise occupies three words, with |type| and |value| fields
6060 plus extra information; its |name_type| is |subscr|. In this case the
6061 third word is called the |subscript| field, which is a |scaled| integer.
6062 The |link| field points to the subscript node with the next larger
6063 subscript, if any; otherwise the |link| points to the attribute node
6064 for collective subscripts at this level. We have seen that the latter node
6065 contains an upward pointer, so that the parent can be deduced.
6066
6067 The |name_type| in a parent-less value node is |root|, and the |link|
6068 is the hash address of the token that names this value.
6069
6070 In other words, variables have a hierarchical structure that includes
6071 enough threads running around so that the program is able to move easily
6072 between siblings, parents, and children. An example should be helpful:
6073 (The reader is advised to draw a picture while reading the following
6074 description, since that will help to firm up the ideas.)
6075 Suppose that `\.x' and `\.{x.a}' and `\.{x[]b}' and `\.{x5}'
6076 and `\.{x20b}' have been mentioned in a user's program, where
6077 \.{x[]b} has been declared to be of \&{boolean} type. Let |h(x)|, |h(a)|,
6078 and |h(b)| be the hash addresses of \.x, \.a, and~\.b. Then
6079 |eq_type(h(x))=name| and |equiv(h(x))=p|, where |p|~is a two-word value
6080 node with |name_type(p)=root| and |mp_link(p)=h(x)|. We have |type(p)=mp_structured|,
6081 |attr_head(p)=q|, and |subscr_head(p)=r|, where |q| points to a value
6082 node and |r| to a subscript node. (Are you still following this? Use
6083 a pencil to draw a diagram.) The lone variable `\.x' is represented by
6084 |type(q)| and |value(q)|; furthermore
6085 |name_type(q)=mp_structured_root| and |mp_link(q)=q1|, where |q1| points
6086 to an attribute node representing `\.{x[]}'. Thus |name_type(q1)=attr|,
6087 |attr_loc(q1)=collective_subscript=0|, |parent(q1)=p|,
6088 |type(q1)=mp_structured|, |attr_head(q1)=qq|, and |subscr_head(q1)=qq1|;
6089 |qq| is a  three-word ``attribute-as-value'' node with |type(qq)=numeric_type|
6090 (assuming that \.{x5} is numeric, because |qq| represents `\.{x[]}' 
6091 with no further attributes), |name_type(qq)=structured_root|, 
6092 |attr_loc(qq)=0|, |parent(qq)=p|, and
6093 |mp_link(qq)=qq1|. (Now pay attention to the next part.) Node |qq1| is
6094 an attribute node representing `\.{x[][]}', which has never yet
6095 occurred; its |type| field is |undefined|, and its |value| field is
6096 undefined. We have |name_type(qq1)=attr|, |attr_loc(qq1)=collective_subscript|,
6097 |parent(qq1)=q1|, and |mp_link(qq1)=qq2|. Since |qq2| represents
6098 `\.{x[]b}', |type(qq2)=mp_unknown_boolean|; also |attr_loc(qq2)=h(b)|,
6099 |parent(qq2)=q1|, |name_type(qq2)=attr|, |mp_link(qq2)=end_attr|.
6100 (Maybe colored lines will help untangle your picture.)
6101  Node |r| is a subscript node with |type| and |value|
6102 representing `\.{x5}'; |name_type(r)=subscr|, |subscript(r)=5.0|,
6103 and |mp_link(r)=r1| is another subscript node. To complete the picture,
6104 see if you can guess what |mp_link(r1)| is; give up? It's~|q1|.
6105 Furthermore |subscript(r1)=20.0|, |name_type(r1)=subscr|,
6106 |type(r1)=mp_structured|, |attr_head(r1)=qqq|, |subscr_head(r1)=qqq1|,
6107 and we finish things off with three more nodes
6108 |qqq|, |qqq1|, and |qqq2| hung onto~|r1|. (Perhaps you should start again
6109 with a larger sheet of paper.) The value of variable \.{x20b}
6110 appears in node~|qqq2|, as you can well imagine.
6111
6112 If the example in the previous paragraph doesn't make things crystal
6113 clear, a glance at some of the simpler subroutines below will reveal how
6114 things work out in practice.
6115
6116 The only really unusual thing about these conventions is the use of
6117 collective subscript attributes. The idea is to avoid repeating a lot of
6118 type information when many elements of an array are identical macros
6119 (for which distinct values need not be stored) or when they don't have
6120 all of the possible attributes. Branches of the structure below collective
6121 subscript attributes do not carry actual values except for macro identifiers;
6122 branches of the structure below subscript nodes do not carry significant
6123 information in their collective subscript attributes.
6124
6125 @d attr_loc_loc(A) ((A)+2) /* where the |attr_loc| and |parent| fields are */
6126 @d attr_loc(A) info(attr_loc_loc((A))) /* hash address of this attribute */
6127 @d parent(A) mp_link(attr_loc_loc((A))) /* pointer to |mp_structured| variable */
6128 @d subscript_loc(A) ((A)+2) /* where the |subscript| field lives */
6129 @d subscript(A) mp->mem[subscript_loc((A))].sc /* subscript of this variable */
6130 @d attr_node_size 3 /* the number of words in an attribute node */
6131 @d subscr_node_size 3 /* the number of words in a subscript node */
6132 @d collective_subscript 0 /* code for the attribute `\.{[]}' */
6133
6134 @<Initialize table...@>=
6135 attr_loc(end_attr)=hash_end+1; parent(end_attr)=null;
6136
6137 @ Variables of type \&{pair} will have values that point to four-word
6138 nodes containing two numeric values. The first of these values has
6139 |name_type=mp_x_part_sector| and the second has |name_type=mp_y_part_sector|;
6140 the |link| in the first points back to the node whose |value| points
6141 to this four-word node.
6142
6143 Variables of type \&{transform} are similar, but in this case their
6144 |value| points to a 12-word node containing six values, identified by
6145 |x_part_sector|, |y_part_sector|, |mp_xx_part_sector|, |mp_xy_part_sector|,
6146 |mp_yx_part_sector|, and |mp_yy_part_sector|.
6147 Finally, variables of type \&{color} have 3~values in 6~words
6148 identified by |mp_red_part_sector|, |mp_green_part_sector|, and |mp_blue_part_sector|.
6149
6150 When an entire structured variable is saved, the |root| indication
6151 is temporarily replaced by |saved_root|.
6152
6153 Some variables have no name; they just are used for temporary storage
6154 while expressions are being evaluated. We call them {\sl capsules}.
6155
6156 @d x_part_loc(A) (A) /* where the \&{xpart} is found in a pair or transform node */
6157 @d y_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{ypart} is found in a pair or transform node */
6158 @d xx_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{xxpart} is found in a transform node */
6159 @d xy_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{xypart} is found in a transform node */
6160 @d yx_part_loc(A) ((A)+8) /* where the \&{yxpart} is found in a transform node */
6161 @d yy_part_loc(A) ((A)+10) /* where the \&{yypart} is found in a transform node */
6162 @d red_part_loc(A) (A) /* where the \&{redpart} is found in a color node */
6163 @d green_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{greenpart} is found in a color node */
6164 @d blue_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{bluepart} is found in a color node */
6165 @d cyan_part_loc(A) (A) /* where the \&{cyanpart} is found in a color node */
6166 @d magenta_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{magentapart} is found in a color node */
6167 @d yellow_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{yellowpart} is found in a color node */
6168 @d black_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{blackpart} is found in a color node */
6169 @d grey_part_loc(A) (A) /* where the \&{greypart} is found in a color node */
6170 @#
6171 @d pair_node_size 4 /* the number of words in a pair node */
6172 @d transform_node_size 12 /* the number of words in a transform node */
6173 @d color_node_size 6 /* the number of words in a color node */
6174 @d cmykcolor_node_size 8 /* the number of words in a color node */
6175
6176 @<Glob...@>=
6177 quarterword big_node_size[mp_pair_type+1];
6178 quarterword sector0[mp_pair_type+1];
6179 quarterword sector_offset[mp_black_part_sector+1];
6180
6181 @ The |sector0| array gives for each big node type, |name_type| values
6182 for its first subfield; the |sector_offset| array gives for each
6183 |name_type| value, the offset from the first subfield in words;
6184 and the |big_node_size| array gives the size in words for each type of
6185 big node.
6186
6187 @<Set init...@>=
6188 mp->big_node_size[mp_transform_type]=transform_node_size;
6189 mp->big_node_size[mp_pair_type]=pair_node_size;
6190 mp->big_node_size[mp_color_type]=color_node_size;
6191 mp->big_node_size[mp_cmykcolor_type]=cmykcolor_node_size;
6192 mp->sector0[mp_transform_type]=mp_x_part_sector;
6193 mp->sector0[mp_pair_type]=mp_x_part_sector;
6194 mp->sector0[mp_color_type]=mp_red_part_sector;
6195 mp->sector0[mp_cmykcolor_type]=mp_cyan_part_sector;
6196 for (k=mp_x_part_sector;k<= mp_yy_part_sector;k++ ) {
6197   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_x_part_sector);
6198 }
6199 for (k=mp_red_part_sector;k<= mp_blue_part_sector ; k++) {
6200   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_red_part_sector);
6201 }
6202 for (k=mp_cyan_part_sector;k<= mp_black_part_sector;k++ ) {
6203   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_cyan_part_sector);
6204 }
6205
6206 @ If |type(p)=mp_pair_type| or |mp_transform_type| and if |value(p)=null|, the
6207 procedure call |init_big_node(p)| will allocate a pair or transform node
6208 for~|p|.  The individual parts of such nodes are initially of type
6209 |mp_independent|.
6210
6211 @c 
6212 void mp_init_big_node (MP mp,pointer p) {
6213   pointer q; /* the new node */
6214   quarterword s; /* its size */
6215   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=mp_get_node(mp, s);
6216   do {  
6217     s=s-2; 
6218     @<Make variable |q+s| newly independent@>;
6219     name_type(q+s)=halfp(s)+mp->sector0[type(p)]; 
6220     mp_link(q+s)=null;
6221   } while (s!=0);
6222   mp_link(q)=p; value(p)=q;
6223 }
6224
6225 @ The |id_transform| function creates a capsule for the
6226 identity transformation.
6227
6228 @c 
6229 pointer mp_id_transform (MP mp) {
6230   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
6231   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=mp_transform_type;
6232   name_type(p)=mp_capsule; value(p)=null; mp_init_big_node(mp, p); q=value(p);
6233   r=q+transform_node_size;
6234   do {  
6235     r=r-2;
6236     type(r)=mp_known; value(r)=0;
6237   } while (r!=q);
6238   value(xx_part_loc(q))=unity; 
6239   value(yy_part_loc(q))=unity;
6240   return p;
6241 }
6242
6243 @ Tokens are of type |tag_token| when they first appear, but they point
6244 to |null| until they are first used as the root of a variable.
6245 The following subroutine establishes the root node on such grand occasions.
6246
6247 @c 
6248 void mp_new_root (MP mp,pointer x) {
6249   pointer p; /* the new node */
6250   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=undefined; name_type(p)=mp_root;
6251   mp_link(p)=x; equiv(x)=p;
6252 }
6253
6254 @ These conventions for variable representation are illustrated by the
6255 |print_variable_name| routine, which displays the full name of a
6256 variable given only a pointer to its two-word value packet.
6257
6258 @<Declarations@>=
6259 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p);
6260
6261 @ @c 
6262 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p) {
6263   pointer q; /* a token list that will name the variable's suffix */
6264   pointer r; /* temporary for token list creation */
6265   while ( name_type(p)>=mp_x_part_sector ) {
6266     @<Preface the output with a part specifier; |return| in the
6267       case of a capsule@>;
6268   }
6269   q=null;
6270   while ( name_type(p)>mp_saved_root ) {
6271     @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|
6272      and replacing |p| by its parent@>;
6273   }
6274   r=mp_get_avail(mp); info(r)=mp_link(p); mp_link(r)=q;
6275   if ( name_type(p)==mp_saved_root ) mp_print(mp, "(SAVED)");
6276 @.SAVED@>
6277   mp_show_token_list(mp, r,null,el_gordo,mp->tally); 
6278   mp_flush_token_list(mp, r);
6279 }
6280
6281 @ @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|...@>=
6282
6283   if ( name_type(p)==mp_subscr ) { 
6284     r=mp_new_num_tok(mp, subscript(p));
6285     do {  
6286       p=mp_link(p);
6287     } while (name_type(p)!=mp_attr);
6288   } else if ( name_type(p)==mp_structured_root ) {
6289     p=mp_link(p); goto FOUND;
6290   } else { 
6291     if ( name_type(p)!=mp_attr ) mp_confusion(mp, "var");
6292 @:this can't happen var}{\quad var@>
6293     r=mp_get_avail(mp); info(r)=attr_loc(p);
6294   }
6295   mp_link(r)=q; q=r;
6296 FOUND:  
6297   p=parent(p);
6298 }
6299
6300 @ @<Preface the output with a part specifier...@>=
6301 { switch (name_type(p)) {
6302   case mp_x_part_sector: mp_print_char(mp, xord('x')); break;
6303   case mp_y_part_sector: mp_print_char(mp, xord('y')); break;
6304   case mp_xx_part_sector: mp_print(mp, "xx"); break;
6305   case mp_xy_part_sector: mp_print(mp, "xy"); break;
6306   case mp_yx_part_sector: mp_print(mp, "yx"); break;
6307   case mp_yy_part_sector: mp_print(mp, "yy"); break;
6308   case mp_red_part_sector: mp_print(mp, "red"); break;
6309   case mp_green_part_sector: mp_print(mp, "green"); break;
6310   case mp_blue_part_sector: mp_print(mp, "blue"); break;
6311   case mp_cyan_part_sector: mp_print(mp, "cyan"); break;
6312   case mp_magenta_part_sector: mp_print(mp, "magenta"); break;
6313   case mp_yellow_part_sector: mp_print(mp, "yellow"); break;
6314   case mp_black_part_sector: mp_print(mp, "black"); break;
6315   case mp_grey_part_sector: mp_print(mp, "grey"); break;
6316   case mp_capsule: 
6317     mp_print(mp, "%CAPSULE"); mp_print_int(mp, p-null); return;
6318     break;
6319 @.CAPSULE@>
6320   } /* there are no other cases */
6321   mp_print(mp, "part "); 
6322   p=mp_link(p-mp->sector_offset[name_type(p)]);
6323 }
6324
6325 @ The |interesting| function returns |true| if a given variable is not
6326 in a capsule, or if the user wants to trace capsules.
6327
6328 @c 
6329 boolean mp_interesting (MP mp,pointer p) {
6330   quarterword t; /* a |name_type| */
6331   if ( mp->internal[mp_tracing_capsules]>0 ) {
6332     return true;
6333   } else { 
6334     t=name_type(p);
6335     if ( t>=mp_x_part_sector ) if ( t!=mp_capsule )
6336       t=name_type(mp_link(p-mp->sector_offset[t]));
6337     return (t!=mp_capsule);
6338   }
6339 }
6340
6341 @ Now here is a subroutine that converts an unstructured type into an
6342 equivalent structured type, by inserting a |mp_structured| node that is
6343 capable of growing. This operation is done only when |name_type(p)=root|,
6344 |subscr|, or |attr|.
6345
6346 The procedure returns a pointer to the new node that has taken node~|p|'s
6347 place in the structure. Node~|p| itself does not move, nor are its
6348 |value| or |type| fields changed in any way.
6349
6350 @c 
6351 pointer mp_new_structure (MP mp,pointer p) {
6352   pointer q,r=0; /* list manipulation registers */
6353   switch (name_type(p)) {
6354   case mp_root: 
6355     q=mp_link(p); r=mp_get_node(mp, value_node_size); equiv(q)=r;
6356     break;
6357   case mp_subscr: 
6358     @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>;
6359     break;
6360   case mp_attr: 
6361     @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>;
6362     break;
6363   default: 
6364     mp_confusion(mp, "struct");
6365 @:this can't happen struct}{\quad struct@>
6366     break;
6367   }
6368   mp_link(r)=mp_link(p); type(r)=mp_structured; name_type(r)=name_type(p);
6369   attr_head(r)=p; name_type(p)=mp_structured_root;
6370   q=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(p)=q; subscr_head(r)=q;
6371   parent(q)=r; type(q)=undefined; name_type(q)=mp_attr; mp_link(q)=end_attr;
6372   attr_loc(q)=collective_subscript; 
6373   return r;
6374 }
6375
6376 @ @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>=
6377
6378   q=p;
6379   do {  
6380     q=mp_link(q);
6381   } while (name_type(q)!=mp_attr);
6382   q=parent(q); r=subscr_head_loc(q); /* |mp_link(r)=subscr_head(q)| */
6383   do {  
6384     q=r; r=mp_link(r);
6385   } while (r!=p);
6386   r=mp_get_node(mp, subscr_node_size);
6387   mp_link(q)=r; subscript(r)=subscript(p);
6388 }
6389
6390 @ If the attribute is |collective_subscript|, there are two pointers to
6391 node~|p|, so we must change both of them.
6392
6393 @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>=
6394
6395   q=parent(p); r=attr_head(q);
6396   do {  
6397     q=r; r=mp_link(r);
6398   } while (r!=p);
6399   r=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(q)=r;
6400   mp->mem[attr_loc_loc(r)]=mp->mem[attr_loc_loc(p)]; /* copy |attr_loc| and |parent| */
6401   if ( attr_loc(p)==collective_subscript ) { 
6402     q=subscr_head_loc(parent(p));
6403     while ( mp_link(q)!=p ) q=mp_link(q);
6404     mp_link(q)=r;
6405   }
6406 }
6407
6408 @ The |find_variable| routine is given a pointer~|t| to a nonempty token
6409 list of suffixes; it returns a pointer to the corresponding two-word
6410 value. For example, if |t| points to token \.x followed by a numeric
6411 token containing the value~7, |find_variable| finds where the value of
6412 \.{x7} is stored in memory. This may seem a simple task, and it
6413 usually is, except when \.{x7} has never been referenced before.
6414 Indeed, \.x may never have even been subscripted before; complexities
6415 arise with respect to updating the collective subscript information.
6416
6417 If a macro type is detected anywhere along path~|t|, or if the first
6418 item on |t| isn't a |tag_token|, the value |null| is returned.
6419 Otherwise |p| will be a non-null pointer to a node such that
6420 |undefined<type(p)<mp_structured|.
6421
6422 @d abort_find { return null; }
6423
6424 @c 
6425 pointer mp_find_variable (MP mp,pointer t) {
6426   pointer p,q,r,s; /* nodes in the ``value'' line */
6427   pointer pp,qq,rr,ss; /* nodes in the ``collective'' line */
6428   integer n; /* subscript or attribute */
6429   memory_word save_word; /* temporary storage for a word of |mem| */
6430 @^inner loop@>
6431   p=info(t); t=mp_link(t);
6432   if ( (eq_type(p) % outer_tag) != tag_token ) abort_find;
6433   if ( equiv(p)==null ) mp_new_root(mp, p);
6434   p=equiv(p); pp=p;
6435   while ( t!=null ) { 
6436     @<Make sure that both nodes |p| and |pp| are of |mp_structured| type@>;
6437     if ( t<mp->hi_mem_min ) {
6438       @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>
6439     } else {
6440       @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>;
6441     }
6442     t=mp_link(t);
6443   }
6444   if ( type(pp)>=mp_structured ) {
6445     if ( type(pp)==mp_structured ) pp=attr_head(pp); else abort_find;
6446   }
6447   if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6448   if ( type(p)==undefined ) { 
6449     if ( type(pp)==undefined ) { type(pp)=mp_numeric_type; value(pp)=null; };
6450     type(p)=type(pp); value(p)=null;
6451   };
6452   return p;
6453 }
6454
6455 @ Although |pp| and |p| begin together, they diverge when a subscript occurs;
6456 |pp|~stays in the collective line while |p|~goes through actual subscript
6457 values.
6458
6459 @<Make sure that both nodes |p| and |pp|...@>=
6460 if ( type(pp)!=mp_structured ) { 
6461   if ( type(pp)>mp_structured ) abort_find;
6462   ss=mp_new_structure(mp, pp);
6463   if ( p==pp ) p=ss;
6464   pp=ss;
6465 }; /* now |type(pp)=mp_structured| */
6466 if ( type(p)!=mp_structured ) /* it cannot be |>mp_structured| */
6467   p=mp_new_structure(mp, p) /* now |type(p)=mp_structured| */
6468
6469 @ We want this part of the program to be reasonably fast, in case there are
6470 @^inner loop@>
6471 lots of subscripts at the same level of the data structure. Therefore
6472 we store an ``infinite'' value in the word that appears at the end of the
6473 subscript list, even though that word isn't part of a subscript node.
6474
6475 @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>=
6476
6477   n=value(t);
6478   pp=mp_link(attr_head(pp)); /* now |attr_loc(pp)=collective_subscript| */
6479   q=mp_link(attr_head(p)); save_word=mp->mem[subscript_loc(q)];
6480   subscript(q)=el_gordo; s=subscr_head_loc(p); /* |mp_link(s)=subscr_head(p)| */
6481   do {  
6482     r=s; s=mp_link(s);
6483   } while (n>subscript(s));
6484   if ( n==subscript(s) ) {
6485     p=s;
6486   } else { 
6487     p=mp_get_node(mp, subscr_node_size); mp_link(r)=p; mp_link(p)=s;
6488     subscript(p)=n; name_type(p)=mp_subscr; type(p)=undefined;
6489   }
6490   mp->mem[subscript_loc(q)]=save_word;
6491 }
6492
6493 @ @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>=
6494
6495   n=info(t);
6496   ss=attr_head(pp);
6497   do {  
6498     rr=ss; ss=mp_link(ss);
6499   } while (n>attr_loc(ss));
6500   if ( n<attr_loc(ss) ) { 
6501     qq=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(rr)=qq; mp_link(qq)=ss;
6502     attr_loc(qq)=n; name_type(qq)=mp_attr; type(qq)=undefined;
6503     parent(qq)=pp; ss=qq;
6504   }
6505   if ( p==pp ) { 
6506     p=ss; pp=ss;
6507   } else { 
6508     pp=ss; s=attr_head(p);
6509     do {  
6510       r=s; s=mp_link(s);
6511     } while (n>attr_loc(s));
6512     if ( n==attr_loc(s) ) {
6513       p=s;
6514     } else { 
6515       q=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(r)=q; mp_link(q)=s;
6516       attr_loc(q)=n; name_type(q)=mp_attr; type(q)=undefined;
6517       parent(q)=p; p=q;
6518     }
6519   }
6520 }
6521
6522 @ Variables lose their former values when they appear in a type declaration,
6523 or when they are defined to be macros or \&{let} equal to something else.
6524 A subroutine will be defined later that recycles the storage associated
6525 with any particular |type| or |value|; our goal now is to study a higher
6526 level process called |flush_variable|, which selectively frees parts of a
6527 variable structure.
6528
6529 This routine has some complexity because of examples such as
6530 `\hbox{\tt numeric x[]a[]b}'
6531 which recycles all variables of the form \.{x[i]a[j]b} (and no others), while
6532 `\hbox{\tt vardef x[]a[]=...}'
6533 discards all variables of the form \.{x[i]a[j]} followed by an arbitrary
6534 suffix, except for the collective node \.{x[]a[]} itself. The obvious way
6535 to handle such examples is to use recursion; so that's what we~do.
6536 @^recursion@>
6537
6538 Parameter |p| points to the root information of the variable;
6539 parameter |t| points to a list of one-word nodes that represent
6540 suffixes, with |info=collective_subscript| for subscripts.
6541
6542 @<Declarations@>=
6543 @<Declare subroutines for printing expressions@>
6544 @<Declare basic dependency-list subroutines@>
6545 @<Declare the recycling subroutines@>
6546 void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) ;
6547 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>
6548
6549 @ @c 
6550 void mp_flush_variable (MP mp,pointer p, pointer t, boolean discard_suffixes) {
6551   pointer q,r; /* list manipulation */
6552   halfword n; /* attribute to match */
6553   while ( t!=null ) { 
6554     if ( type(p)!=mp_structured ) return;
6555     n=info(t); t=mp_link(t);
6556     if ( n==collective_subscript ) { 
6557       r=subscr_head_loc(p); q=mp_link(r); /* |q=subscr_head(p)| */
6558       while ( name_type(q)==mp_subscr ){ 
6559         mp_flush_variable(mp, q,t,discard_suffixes);
6560         if ( t==null ) {
6561           if ( type(q)==mp_structured ) r=q;
6562           else  { mp_link(r)=mp_link(q); mp_free_node(mp, q,subscr_node_size);   }
6563         } else {
6564           r=q;
6565         }
6566         q=mp_link(r);
6567       }
6568     }
6569     p=attr_head(p);
6570     do {  
6571       r=p; p=mp_link(p);
6572     } while (attr_loc(p)<n);
6573     if ( attr_loc(p)!=n ) return;
6574   }
6575   if ( discard_suffixes ) {
6576     mp_flush_below_variable(mp, p);
6577   } else { 
6578     if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6579     mp_recycle_value(mp, p);
6580   }
6581 }
6582
6583 @ The next procedure is simpler; it wipes out everything but |p| itself,
6584 which becomes undefined.
6585
6586 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>=
6587 void mp_flush_below_variable (MP mp, pointer p);
6588
6589 @ @c
6590 void mp_flush_below_variable (MP mp,pointer p) {
6591    pointer q,r; /* list manipulation registers */
6592   if ( type(p)!=mp_structured ) {
6593     mp_recycle_value(mp, p); /* this sets |type(p)=undefined| */
6594   } else { 
6595     q=subscr_head(p);
6596     while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
6597       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=mp_link(q);
6598       mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6599     }
6600     r=attr_head(p); q=mp_link(r); mp_recycle_value(mp, r);
6601     if ( name_type(p)<=mp_saved_root ) mp_free_node(mp, r,value_node_size);
6602     else mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6603     /* we assume that |subscr_node_size=attr_node_size| */
6604     do {  
6605       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=mp_link(q); mp_free_node(mp, r,attr_node_size);
6606     } while (q!=end_attr);
6607     type(p)=undefined;
6608   }
6609 }
6610
6611 @ Just before assigning a new value to a variable, we will recycle the
6612 old value and make the old value undefined. The |und_type| routine
6613 determines what type of undefined value should be given, based on
6614 the current type before recycling.
6615
6616 @c 
6617 quarterword mp_und_type (MP mp,pointer p) { 
6618   switch (type(p)) {
6619   case undefined: case mp_vacuous:
6620     return undefined;
6621   case mp_boolean_type: case mp_unknown_boolean:
6622     return mp_unknown_boolean;
6623   case mp_string_type: case mp_unknown_string:
6624     return mp_unknown_string;
6625   case mp_pen_type: case mp_unknown_pen:
6626     return mp_unknown_pen;
6627   case mp_path_type: case mp_unknown_path:
6628     return mp_unknown_path;
6629   case mp_picture_type: case mp_unknown_picture:
6630     return mp_unknown_picture;
6631   case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
6632   case mp_pair_type: case mp_numeric_type: 
6633     return type(p);
6634   case mp_known: case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent:
6635     return mp_numeric_type;
6636   } /* there are no other cases */
6637   return 0;
6638 }
6639
6640 @ The |clear_symbol| routine is used when we want to redefine the equivalent
6641 of a symbolic token. It must remove any variable structure or macro
6642 definition that is currently attached to that symbol. If the |saving|
6643 parameter is true, a subsidiary structure is saved instead of destroyed.
6644
6645 @c 
6646 void mp_clear_symbol (MP mp,pointer p, boolean saving) {
6647   pointer q; /* |equiv(p)| */
6648   q=equiv(p);
6649   switch (eq_type(p) % outer_tag)  {
6650   case defined_macro:
6651   case secondary_primary_macro:
6652   case tertiary_secondary_macro:
6653   case expression_tertiary_macro: 
6654     if ( ! saving ) mp_delete_mac_ref(mp, q);
6655     break;
6656   case tag_token:
6657     if ( q!=null ) {
6658       if ( saving ) {
6659         name_type(q)=mp_saved_root;
6660       } else { 
6661         mp_flush_below_variable(mp, q); 
6662             mp_free_node(mp,q,value_node_size); 
6663       }
6664     }
6665     break;
6666   default:
6667     break;
6668   }
6669   mp->eqtb[p]=mp->eqtb[frozen_undefined];
6670 }
6671
6672 @* \[16] Saving and restoring equivalents.
6673 The nested structure given by \&{begingroup} and \&{endgroup}
6674 allows |eqtb| entries to be saved and restored, so that temporary changes
6675 can be made without difficulty.  When the user requests a current value to
6676 be saved, \MP\ puts that value into its ``save stack.'' An appearance of
6677 \&{endgroup} ultimately causes the old values to be removed from the save
6678 stack and put back in their former places.
6679
6680 The save stack is a linked list containing three kinds of entries,
6681 distinguished by their |info| fields. If |p| points to a saved item,
6682 then
6683
6684 \smallskip\hang
6685 |info(p)=0| stands for a group boundary; each \&{begingroup} contributes
6686 such an item to the save stack and each \&{endgroup} cuts back the stack
6687 until the most recent such entry has been removed.
6688
6689 \smallskip\hang
6690 |info(p)=q|, where |1<=q<=hash_end|, means that |mem[p+1]| holds the former
6691 contents of |eqtb[q]|. Such save stack entries are generated by \&{save}
6692 commands.
6693
6694 \smallskip\hang
6695 |info(p)=hash_end+q|, where |q>0|, means that |value(p)| is a |scaled|
6696 integer to be restored to internal parameter number~|q|. Such entries
6697 are generated by \&{interim} commands.
6698
6699 \smallskip\noindent
6700 The global variable |save_ptr| points to the top item on the save stack.
6701
6702 @d save_node_size 2 /* number of words per non-boundary save-stack node */
6703 @d saved_equiv(A) mp->mem[(A)+1].hh /* where an |eqtb| entry gets saved */
6704 @d save_boundary_item(A) { (A)=mp_get_avail(mp); info((A))=0;
6705   mp_link((A))=mp->save_ptr; mp->save_ptr=(A);
6706   }
6707
6708 @<Glob...@>=
6709 pointer save_ptr; /* the most recently saved item */
6710
6711 @ @<Set init...@>=mp->save_ptr=null;
6712
6713 @ The |save_variable| routine is given a hash address |q|; it salts this
6714 address in the save stack, together with its current equivalent,
6715 then makes token~|q| behave as though it were brand new.
6716
6717 Nothing is stacked when |save_ptr=null|, however; there's no way to remove
6718 things from the stack when the program is not inside a group, so there's
6719 no point in wasting the space.
6720
6721 @c void mp_save_variable (MP mp,pointer q) {
6722   pointer p; /* temporary register */
6723   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6724     p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=q; mp_link(p)=mp->save_ptr;
6725     saved_equiv(p)=mp->eqtb[q]; mp->save_ptr=p;
6726   }
6727   mp_clear_symbol(mp, q,(mp->save_ptr!=null));
6728 }
6729
6730 @ Similarly, |save_internal| is given the location |q| of an internal
6731 quantity like |mp_tracing_pens|. It creates a save stack entry of the
6732 third kind.
6733
6734 @c void mp_save_internal (MP mp,halfword q) {
6735   pointer p; /* new item for the save stack */
6736   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6737      p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=hash_end+q;
6738     mp_link(p)=mp->save_ptr; value(p)=mp->internal[q]; mp->save_ptr=p;
6739   }
6740 }
6741
6742 @ At the end of a group, the |unsave| routine restores all of the saved
6743 equivalents in reverse order. This routine will be called only when there
6744 is at least one boundary item on the save stack.
6745
6746 @c 
6747 void mp_unsave (MP mp) {
6748   pointer q; /* index to saved item */
6749   pointer p; /* temporary register */
6750   while ( info(mp->save_ptr)!=0 ) {
6751     q=info(mp->save_ptr);
6752     if ( q>hash_end ) {
6753       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6754         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6755         mp_print(mp, mp->int_name[q-(hash_end)]); mp_print_char(mp, xord('='));
6756         mp_print_scaled(mp, value(mp->save_ptr)); mp_print_char(mp, xord('}'));
6757         mp_end_diagnostic(mp, false);
6758       }
6759       mp->internal[q-(hash_end)]=value(mp->save_ptr);
6760     } else { 
6761       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6762         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6763         mp_print_text(q); mp_print_char(mp, xord('}'));
6764         mp_end_diagnostic(mp, false);
6765       }
6766       mp_clear_symbol(mp, q,false);
6767       mp->eqtb[q]=saved_equiv(mp->save_ptr);
6768       if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
6769         p=equiv(q);
6770         if ( p!=null ) name_type(p)=mp_root;
6771       }
6772     }
6773     p=mp_link(mp->save_ptr); 
6774     mp_free_node(mp, mp->save_ptr,save_node_size); mp->save_ptr=p;
6775   }
6776   p=mp_link(mp->save_ptr); free_avail(mp->save_ptr); mp->save_ptr=p;
6777 }
6778
6779 @* \[17] Data structures for paths.
6780 When a \MP\ user specifies a path, \MP\ will create a list of knots
6781 and control points for the associated cubic spline curves. If the
6782 knots are $z_0$, $z_1$, \dots, $z_n$, there are control points
6783 $z_k^+$ and $z_{k+1}^-$ such that the cubic splines between knots
6784 $z_k$ and $z_{k+1}$ are defined by B\'ezier's formula
6785 @:Bezier}{B\'ezier, Pierre Etienne@>
6786 $$\eqalign{z(t)&=B(z_k,z_k^+,z_{k+1}^-,z_{k+1};t)\cr
6787 &=(1-t)^3z_k+3(1-t)^2tz_k^++3(1-t)t^2z_{k+1}^-+t^3z_{k+1}\cr}$$
6788 for |0<=t<=1|.
6789
6790 There is a 8-word node for each knot $z_k$, containing one word of
6791 control information and six words for the |x| and |y| coordinates of
6792 $z_k^-$ and $z_k$ and~$z_k^+$. The control information appears in the
6793 |left_type| and |right_type| fields, which each occupy a quarter of
6794 the first word in the node; they specify properties of the curve as it
6795 enters and leaves the knot. There's also a halfword |link| field,
6796 which points to the following knot, and a final supplementary word (of
6797 which only a quarter is used).
6798
6799 If the path is a closed contour, knots 0 and |n| are identical;
6800 i.e., the |link| in knot |n-1| points to knot~0. But if the path
6801 is not closed, the |left_type| of knot~0 and the |right_type| of knot~|n|
6802 are equal to |endpoint|. In the latter case the |link| in knot~|n| points
6803 to knot~0, and the control points $z_0^-$ and $z_n^+$ are not used.
6804
6805 @d left_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* characterizes the path entering this knot */
6806 @d right_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* characterizes the path leaving this knot */
6807 @d x_coord(A)   mp->mem[(A)+1].sc /* the |x| coordinate of this knot */
6808 @d y_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc /* the |y| coordinate of this knot */
6809 @d left_x(A)   mp->mem[(A)+3].sc /* the |x| coordinate of previous control point */
6810 @d left_y(A)   mp->mem[(A)+4].sc /* the |y| coordinate of previous control point */
6811 @d right_x(A)   mp->mem[(A)+5].sc /* the |x| coordinate of next control point */
6812 @d right_y(A)   mp->mem[(A)+6].sc /* the |y| coordinate of next control point */
6813 @d x_loc(A)   ((A)+1) /* where the |x| coordinate is stored in a knot */
6814 @d y_loc(A)   ((A)+2) /* where the |y| coordinate is stored in a knot */
6815 @d knot_coord(A)   mp->mem[(A)].sc /* |x| or |y| coordinate given |x_loc| or |y_loc| */
6816 @d left_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc
6817   /* coordinate of previous control point given |x_loc| or |y_loc| */
6818 @d right_coord(A)   mp->mem[(A)+4].sc
6819   /* coordinate of next control point given |x_loc| or |y_loc| */
6820 @d knot_node_size 8 /* number of words in a knot node */
6821
6822 @(mplib.h@>=
6823 enum mp_knot_type {
6824  mp_endpoint=0, /* |left_type| at path beginning and |right_type| at path end */
6825  mp_explicit, /* |left_type| or |right_type| when control points are known */
6826  mp_given, /* |left_type| or |right_type| when a direction is given */
6827  mp_curl, /* |left_type| or |right_type| when a curl is desired */
6828  mp_open, /* |left_type| or |right_type| when \MP\ should choose the direction */
6829  mp_end_cycle
6830 };
6831
6832 @ Before the B\'ezier control points have been calculated, the memory
6833 space they will ultimately occupy is taken up by information that can be
6834 used to compute them. There are four cases:
6835
6836 \yskip
6837 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_open|, the curve should leave
6838 the knot in the same direction it entered; \MP\ will figure out a
6839 suitable direction.
6840
6841 \yskip
6842 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_curl|, the curve should leave the
6843 knot in a direction depending on the angle at which it enters the next
6844 knot and on the curl parameter stored in |right_curl|.
6845
6846 \yskip
6847 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_given|, the curve should leave the
6848 knot in a nonzero direction stored as an |angle| in |right_given|.
6849
6850 \yskip
6851 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_explicit|, the B\'ezier control
6852 point for leaving this knot has already been computed; it is in the
6853 |right_x| and |right_y| fields.
6854
6855 \yskip\noindent
6856 The rules for |left_type| are similar, but they refer to the curve entering
6857 the knot, and to \\{left} fields instead of \\{right} fields.
6858
6859 Non-|explicit| control points will be chosen based on ``tension'' parameters
6860 in the |left_tension| and |right_tension| fields. The
6861 `\&{atleast}' option is represented by negative tension values.
6862 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
6863
6864 For example, the \MP\ path specification
6865 $$\.{z0..z1..tension atleast 1..\{curl 2\}z2..z3\{-1,-2\}..tension
6866   3 and 4..p},$$
6867 where \.p is the path `\.{z4..controls z45 and z54..z5}', will be represented
6868 by the six knots
6869 \def\lodash{\hbox to 1.1em{\thinspace\hrulefill\thinspace}}
6870 $$\vbox{\halign{#\hfil&&\qquad#\hfil\cr
6871 |left_type|&\\{left} info&|x_coord,y_coord|&|right_type|&\\{right} info\cr
6872 \noalign{\yskip}
6873 |endpoint|&\lodash$,\,$\lodash&$x_0,y_0$&|curl|&$1.0,1.0$\cr
6874 |open|&\lodash$,1.0$&$x_1,y_1$&|open|&\lodash$,-1.0$\cr
6875 |curl|&$2.0,-1.0$&$x_2,y_2$&|curl|&$2.0,1.0$\cr
6876 |given|&$d,1.0$&$x_3,y_3$&|given|&$d,3.0$\cr
6877 |open|&\lodash$,4.0$&$x_4,y_4$&|explicit|&$x_{45},y_{45}$\cr
6878 |explicit|&$x_{54},y_{54}$&$x_5,y_5$&|endpoint|&\lodash$,\,$\lodash\cr}}$$
6879 Here |d| is the |angle| obtained by calling |n_arg(-unity,-two)|.
6880 Of course, this example is more complicated than anything a normal user
6881 would ever write.
6882
6883 These types must satisfy certain restrictions because of the form of \MP's
6884 path syntax:
6885 (i)~|open| type never appears in the same node together with |endpoint|,
6886 |given|, or |curl|.
6887 (ii)~The |right_type| of a node is |explicit| if and only if the
6888 |left_type| of the following node is |explicit|.
6889 (iii)~|endpoint| types occur only at the ends, as mentioned above.
6890
6891 @d left_curl left_x /* curl information when entering this knot */
6892 @d left_given left_x /* given direction when entering this knot */
6893 @d left_tension left_y /* tension information when entering this knot */
6894 @d right_curl right_x /* curl information when leaving this knot */
6895 @d right_given right_x /* given direction when leaving this knot */
6896 @d right_tension right_y /* tension information when leaving this knot */
6897
6898 @ Knots can be user-supplied, or they can be created by program code,
6899 like the |split_cubic| function, or |copy_path|. The distinction is
6900 needed for the cleanup routine that runs after |split_cubic|, because
6901 it should only delete knots it has previously inserted, and never
6902 anything that was user-supplied. In order to be able to differentiate
6903 one knot from another, we will set |originator(p):=mp_metapost_user| when
6904 it appeared in the actual metapost program, and
6905 |originator(p):=mp_program_code| in all other cases.
6906
6907 @d originator(A)   mp->mem[(A)+7].hh.b0 /* the creator of this knot */
6908
6909 @<Types...@>=
6910 enum {
6911   mp_program_code=0, /* not created by a user */
6912   mp_metapost_user /* created by a user */
6913 };
6914
6915 @ Here is a routine that prints a given knot list
6916 in symbolic form. It illustrates the conventions discussed above,
6917 and checks for anomalies that might arise while \MP\ is being debugged.
6918
6919 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
6920 void mp_pr_path (MP mp,pointer h);
6921
6922 @ @c
6923 void mp_pr_path (MP mp,pointer h) {
6924   pointer p,q; /* for list traversal */
6925   p=h;
6926   do {  
6927     q=mp_link(p);
6928     if ( (p==null)||(q==null) ) { 
6929       mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
6930 @.???@>
6931     }
6932     @<Print information for adjacent knots |p| and |q|@>;
6933   DONE1:
6934     p=q;
6935     if ( (p!=h)||(left_type(h)!=mp_endpoint) ) {
6936       @<Print two dots, followed by |given| or |curl| if present@>;
6937     }
6938   } while (p!=h);
6939   if ( left_type(h)!=mp_endpoint ) 
6940     mp_print(mp, "cycle");
6941 }
6942
6943 @ @<Print information for adjacent knots...@>=
6944 mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
6945 switch (right_type(p)) {
6946 case mp_endpoint: 
6947   if ( left_type(p)==mp_open ) mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
6948 @.open?@>
6949   if ( (left_type(q)!=mp_endpoint)||(q!=h) ) q=null; /* force an error */
6950   goto DONE1;
6951   break;
6952 case mp_explicit: 
6953   @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>;
6954   break;
6955 case mp_open: 
6956   @<Print information for a curve that begins |open|@>;
6957   break;
6958 case mp_curl:
6959 case mp_given: 
6960   @<Print information for a curve that begins |curl| or |given|@>;
6961   break;
6962 default:
6963   mp_print(mp, "???"); /* can't happen */
6964 @.???@>
6965   break;
6966 }
6967 if ( left_type(q)<=mp_explicit ) {
6968   mp_print(mp, "..control?"); /* can't happen */
6969 @.control?@>
6970 } else if ( (right_tension(p)!=unity)||(left_tension(q)!=unity) ) {
6971   @<Print tension between |p| and |q|@>;
6972 }
6973
6974 @ Since |n_sin_cos| produces |fraction| results, which we will print as if they
6975 were |scaled|, the magnitude of a |given| direction vector will be~4096.
6976
6977 @<Print two dots...@>=
6978
6979   mp_print_nl(mp, " ..");
6980   if ( left_type(p)==mp_given ) { 
6981     mp_n_sin_cos(mp, left_given(p)); mp_print_char(mp, xord('{'));
6982     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, xord(','));
6983     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin); mp_print_char(mp, xord('}'));
6984   } else if ( left_type(p)==mp_curl ){ 
6985     mp_print(mp, "{curl "); 
6986     mp_print_scaled(mp, left_curl(p)); mp_print_char(mp, xord('}'));
6987   }
6988 }
6989
6990 @ @<Print tension between |p| and |q|@>=
6991
6992   mp_print(mp, "..tension ");
6993   if ( right_tension(p)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
6994   mp_print_scaled(mp, abs(right_tension(p)));
6995   if ( right_tension(p)!=left_tension(q) ){ 
6996     mp_print(mp, " and ");
6997     if ( left_tension(q)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
6998     mp_print_scaled(mp, abs(left_tension(q)));
6999   }
7000 }
7001
7002 @ @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>=
7003
7004   mp_print(mp, "..controls "); 
7005   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p)); 
7006   mp_print(mp, " and ");
7007   if ( left_type(q)!=mp_explicit ) { 
7008     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7009 @.??@>
7010   } else {
7011     mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
7012   }
7013   goto DONE1;
7014 }
7015
7016 @ @<Print information for a curve that begins |open|@>=
7017 if ( (left_type(p)!=mp_explicit)&&(left_type(p)!=mp_open) ) {
7018   mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7019 @.open?@>
7020 }
7021
7022 @ A curl of 1 is shown explicitly, so that the user sees clearly that
7023 \MP's default curl is present.
7024
7025 @<Print information for a curve that begins |curl|...@>=
7026
7027   if ( left_type(p)==mp_open )  
7028     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7029 @.??@>
7030   if ( right_type(p)==mp_curl ) { 
7031     mp_print(mp, "{curl "); mp_print_scaled(mp, right_curl(p));
7032   } else { 
7033     mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)); mp_print_char(mp, xord('{'));
7034     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, xord(',')); 
7035     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin);
7036   }
7037   mp_print_char(mp, xord('}'));
7038 }
7039
7040 @ It is convenient to have another version of |pr_path| that prints the path
7041 as a diagnostic message.
7042
7043 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
7044 void mp_print_path (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) { 
7045   mp_print_diagnostic(mp, "Path", s, nuline); mp_print_ln(mp);
7046 @.Path at line...@>
7047   mp_pr_path(mp, h);
7048   mp_end_diagnostic(mp, true);
7049 }
7050
7051 @ If we want to duplicate a knot node, we can say |copy_knot|:
7052
7053 @c 
7054 pointer mp_copy_knot (MP mp,pointer p) {
7055   pointer q; /* the copy */
7056   int k; /* runs through the words of a knot node */
7057   q=mp_get_node(mp, knot_node_size);
7058   for (k=0;k<knot_node_size;k++) {
7059     mp->mem[q+k]=mp->mem[p+k];
7060   }
7061   originator(q)=originator(p);
7062   return q;
7063 }
7064
7065 @ The |copy_path| routine makes a clone of a given path.
7066
7067 @c 
7068 pointer mp_copy_path (MP mp, pointer p) {
7069   pointer q,pp,qq; /* for list manipulation */
7070   q=mp_copy_knot(mp, p);
7071   qq=q; pp=mp_link(p);
7072   while ( pp!=p ) { 
7073     mp_link(qq)=mp_copy_knot(mp, pp);
7074     qq=mp_link(qq);
7075     pp=mp_link(pp);
7076   }
7077   mp_link(qq)=q;
7078   return q;
7079 }
7080
7081
7082 @ Just before |ship_out|, knot lists are exported for printing.
7083
7084 The |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|.
7085
7086 @c 
7087 mp_knot *mp_export_knot (MP mp,pointer p) {
7088   mp_knot *q; /* the copy */
7089   if (p==null)
7090      return NULL;
7091   q = xmalloc(1, sizeof (mp_knot));
7092   memset(q,0,sizeof (mp_knot));
7093   gr_left_type(q)  = (unsigned short)left_type(p);
7094   gr_right_type(q) = (unsigned short)right_type(p);
7095   gr_x_coord(q)    = x_coord(p);
7096   gr_y_coord(q)    = y_coord(p);
7097   gr_left_x(q)     = left_x(p);
7098   gr_left_y(q)     = left_y(p);
7099   gr_right_x(q)    = right_x(p);
7100   gr_right_y(q)    = right_y(p);
7101   gr_originator(q) = (unsigned char)originator(p);
7102   return q;
7103 }
7104
7105 @ The |export_knot_list| routine therefore also makes a clone 
7106 of a given path.
7107
7108 @c 
7109 mp_knot *mp_export_knot_list (MP mp, pointer p) {
7110   mp_knot *q, *qq; /* for list manipulation */
7111   pointer pp; /* for list manipulation */
7112   if (p==null)
7113      return NULL;
7114   q=mp_export_knot(mp, p);
7115   qq=q; pp=mp_link(p);
7116   while ( pp!=p ) { 
7117     gr_next_knot(qq)=mp_export_knot(mp, pp);
7118     qq=gr_next_knot(qq);
7119     pp=mp_link(pp);
7120   }
7121   gr_next_knot(qq)=q;
7122   return q;
7123 }
7124
7125
7126 @ Similarly, there's a way to copy the {\sl reverse\/} of a path. This procedure
7127 returns a pointer to the first node of the copy, if the path is a cycle,
7128 but to the final node of a non-cyclic copy. The global
7129 variable |path_tail| will point to the final node of the original path;
7130 this trick makes it easier to implement `\&{doublepath}'.
7131
7132 All node types are assumed to be |endpoint| or |explicit| only.
7133
7134 @c 
7135 pointer mp_htap_ypoc (MP mp,pointer p) {
7136   pointer q,pp,qq,rr; /* for list manipulation */
7137   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); /* this will correspond to |p| */
7138   qq=q; pp=p;
7139   while (1) { 
7140     right_type(qq)=left_type(pp); left_type(qq)=right_type(pp);
7141     x_coord(qq)=x_coord(pp); y_coord(qq)=y_coord(pp);
7142     right_x(qq)=left_x(pp); right_y(qq)=left_y(pp);
7143     left_x(qq)=right_x(pp); left_y(qq)=right_y(pp);
7144     originator(qq)=originator(pp);
7145     if ( mp_link(pp)==p ) { 
7146       mp_link(q)=qq; mp->path_tail=pp; return q;
7147     }
7148     rr=mp_get_node(mp, knot_node_size); mp_link(rr)=qq; qq=rr; pp=mp_link(pp);
7149   }
7150 }
7151
7152 @ @<Glob...@>=
7153 pointer path_tail; /* the node that links to the beginning of a path */
7154
7155 @ When a cyclic list of knot nodes is no longer needed, it can be recycled by
7156 calling the following subroutine.
7157
7158 @<Declare the recycling subroutines@>=
7159 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) ;
7160
7161 @ @c
7162 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) {
7163   pointer q; /* the node being freed */
7164   pointer r; /* the next node */
7165   q=p;
7166   do {  
7167     r=mp_link(q); 
7168     mp_free_node(mp, q,knot_node_size); q=r;
7169   } while (q!=p);
7170 }
7171
7172 @* \[18] Choosing control points.
7173 Now we must actually delve into one of \MP's more difficult routines,
7174 the |make_choices| procedure that chooses angles and control points for
7175 the splines of a curve when the user has not specified them explicitly.
7176 The parameter to |make_choices| points to a list of knots and
7177 path information, as described above.
7178
7179 A path decomposes into independent segments at ``breakpoint'' knots,
7180 which are knots whose left and right angles are both prespecified in
7181 some way (i.e., their |left_type| and |right_type| aren't both open).
7182
7183 @c 
7184 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>
7185 void mp_make_choices (MP mp,pointer knots) {
7186   pointer h; /* the first breakpoint */
7187   pointer p,q; /* consecutive breakpoints being processed */
7188   @<Other local variables for |make_choices|@>;
7189   check_arith; /* make sure that |arith_error=false| */
7190   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7191     mp_print_path(mp, knots,", before choices",true);
7192   @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>;
7193   @<Find the first breakpoint, |h|, on the path;
7194     insert an artificial breakpoint if the path is an unbroken cycle@>;
7195   p=h;
7196   do {  
7197     @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint,
7198       then advance |p| to that breakpoint@>;
7199   } while (p!=h);
7200   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7201     mp_print_path(mp, knots,", after choices",true);
7202   if ( mp->arith_error ) {
7203     @<Report an unexpected problem during the choice-making@>;
7204   }
7205 }
7206
7207 @ @<Report an unexpected problem during the choice...@>=
7208
7209   print_err("Some number got too big");
7210 @.Some number got too big@>
7211   help2("The path that I just computed is out of range.",
7212         "So it will probably look funny. Proceed, for a laugh.");
7213   mp_put_get_error(mp); mp->arith_error=false;
7214 }
7215
7216 @ Two knots in a row with the same coordinates will always be joined
7217 by an explicit ``curve'' whose control points are identical with the
7218 knots.
7219
7220 @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>=
7221 p=knots;
7222 do {  
7223   q=mp_link(p);
7224   if ( x_coord(p)==x_coord(q) && y_coord(p)==y_coord(q) && right_type(p)>mp_explicit ) { 
7225     right_type(p)=mp_explicit;
7226     if ( left_type(p)==mp_open ) { 
7227       left_type(p)=mp_curl; left_curl(p)=unity;
7228     }
7229     left_type(q)=mp_explicit;
7230     if ( right_type(q)==mp_open ) { 
7231       right_type(q)=mp_curl; right_curl(q)=unity;
7232     }
7233     right_x(p)=x_coord(p); left_x(q)=x_coord(p);
7234     right_y(p)=y_coord(p); left_y(q)=y_coord(p);
7235   }
7236   p=q;
7237 } while (p!=knots)
7238
7239 @ If there are no breakpoints, it is necessary to compute the direction
7240 angles around an entire cycle. In this case the |left_type| of the first
7241 node is temporarily changed to |end_cycle|.
7242
7243 @<Find the first breakpoint, |h|, on the path...@>=
7244 h=knots;
7245 while (1) { 
7246   if ( left_type(h)!=mp_open ) break;
7247   if ( right_type(h)!=mp_open ) break;
7248   h=mp_link(h);
7249   if ( h==knots ) { 
7250     left_type(h)=mp_end_cycle; break;
7251   }
7252 }
7253
7254 @ If |right_type(p)<given| and |q=mp_link(p)|, we must have
7255 |right_type(p)=left_type(q)=mp_explicit| or |endpoint|.
7256
7257 @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint...@>=
7258 q=mp_link(p);
7259 if ( right_type(p)>=mp_given ) { 
7260   while ( (left_type(q)==mp_open)&&(right_type(q)==mp_open) ) q=mp_link(q);
7261   @<Fill in the control information between
7262     consecutive breakpoints |p| and |q|@>;
7263 } else if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
7264   @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>;
7265 }
7266 p=q
7267
7268 @ This step makes it possible to transform an explicitly computed path without
7269 checking the |left_type| and |right_type| fields.
7270
7271 @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>=
7272
7273   right_x(p)=x_coord(p); right_y(p)=y_coord(p);
7274   left_x(q)=x_coord(q); left_y(q)=y_coord(q);
7275 }
7276
7277 @ Before we can go further into the way choices are made, we need to
7278 consider the underlying theory. The basic ideas implemented in |make_choices|
7279 are due to John Hobby, who introduced the notion of ``mock curvature''
7280 @^Hobby, John Douglas@>
7281 at a knot. Angles are chosen so that they preserve mock curvature when
7282 a knot is passed, and this has been found to produce excellent results.
7283
7284 It is convenient to introduce some notations that simplify the necessary
7285 formulas. Let $d_{k,k+1}=\vert z\k-z_k\vert$ be the (nonzero) distance
7286 between knots |k| and |k+1|; and let
7287 $${z\k-z_k\over z_k-z_{k-1}}={d_{k,k+1}\over d_{k-1,k}}e^{i\psi_k}$$
7288 so that a polygonal line from $z_{k-1}$ to $z_k$ to $z\k$ turns left
7289 through an angle of~$\psi_k$. We assume that $\vert\psi_k\vert\L180^\circ$.
7290 The control points for the spline from $z_k$ to $z\k$ will be denoted by
7291 $$\eqalign{z_k^+&=z_k+
7292   \textstyle{1\over3}\rho_k e^{i\theta_k}(z\k-z_k),\cr
7293  z\k^-&=z\k-
7294   \textstyle{1\over3}\sigma\k e^{-i\phi\k}(z\k-z_k),\cr}$$
7295 where $\rho_k$ and $\sigma\k$ are nonnegative ``velocity ratios'' at the
7296 beginning and end of the curve, while $\theta_k$ and $\phi\k$ are the
7297 corresponding ``offset angles.'' These angles satisfy the condition
7298 $$\theta_k+\phi_k+\psi_k=0,\eqno(*)$$
7299 whenever the curve leaves an intermediate knot~|k| in the direction that
7300 it enters.
7301
7302 @ Let $\alpha_k$ and $\beta\k$ be the reciprocals of the ``tension'' of
7303 the curve at its beginning and ending points. This means that
7304 $\rho_k=\alpha_k f(\theta_k,\phi\k)$ and $\sigma\k=\beta\k f(\phi\k,\theta_k)$,
7305 where $f(\theta,\phi)$ is \MP's standard velocity function defined in
7306 the |velocity| subroutine. The cubic spline $B(z_k^{\phantom+},z_k^+,
7307 z\k^-,z\k^{\phantom+};t)$
7308 has curvature
7309 @^curvature@>
7310 $${2\sigma\k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\theta_k\over\rho_k^2d_{k,k+1}}
7311 \qquad{\rm and}\qquad
7312 {2\rho_k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\phi\k\over\sigma\k^2d_{k,k+1}}$$
7313 at |t=0| and |t=1|, respectively. The mock curvature is the linear
7314 @^mock curvature@>
7315 approximation to this true curvature that arises in the limit for
7316 small $\theta_k$ and~$\phi\k$, if second-order terms are discarded.
7317 The standard velocity function satisfies
7318 $$f(\theta,\phi)=1+O(\theta^2+\theta\phi+\phi^2);$$
7319 hence the mock curvatures are respectively
7320 $${2\beta\k(\theta_k+\phi\k)-6\theta_k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}
7321 \qquad{\rm and}\qquad
7322 {2\alpha_k(\theta_k+\phi\k)-6\phi\k\over\beta\k^2d_{k,k+1}}.\eqno(**)$$
7323
7324 @ The turning angles $\psi_k$ are given, and equation $(*)$ above
7325 determines $\phi_k$ when $\theta_k$ is known, so the task of
7326 angle selection is essentially to choose appropriate values for each
7327 $\theta_k$. When equation~$(*)$ is used to eliminate $\phi$~variables
7328 from $(**)$, we obtain a system of linear equations of the form
7329 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7330 where
7331 $$A_k={\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7332 \qquad B_k={3-\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7333 \qquad C_k={3-\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}},
7334 \qquad D_k={\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}.$$
7335 The tensions are always $3\over4$ or more, hence each $\alpha$ and~$\beta$
7336 will be at most $4\over3$. It follows that $B_k\G{5\over4}A_k$ and
7337 $C_k\G{5\over4}D_k$; hence the equations are diagonally dominant;
7338 hence they have a unique solution. Moreover, in most cases the tensions
7339 are equal to~1, so that $B_k=2A_k$ and $C_k=2D_k$. This makes the
7340 solution numerically stable, and there is an exponential damping
7341 effect: The data at knot $k\pm j$ affects the angle at knot~$k$ by
7342 a factor of~$O(2^{-j})$.
7343
7344 @ However, we still must consider the angles at the starting and ending
7345 knots of a non-cyclic path. These angles might be given explicitly, or
7346 they might be specified implicitly in terms of an amount of ``curl.''
7347
7348 Let's assume that angles need to be determined for a non-cyclic path
7349 starting at $z_0$ and ending at~$z_n$. Then equations of the form
7350 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta_{k+1}=R_k$$
7351 have been given for $0<k<n$, and it will be convenient to introduce
7352 equations of the same form for $k=0$ and $k=n$, where
7353 $$A_0=B_0=C_n=D_n=0.$$
7354 If $\theta_0$ is supposed to have a given value $E_0$, we simply
7355 define $C_0=1$, $D_0=0$, and $R_0=E_0$. Otherwise a curl
7356 parameter, $\gamma_0$, has been specified at~$z_0$; this means
7357 that the mock curvature at $z_0$ should be $\gamma_0$ times the
7358 mock curvature at $z_1$; i.e.,
7359 $${2\beta_1(\theta_0+\phi_1)-6\theta_0\over\alpha_0^2d_{01}}
7360 =\gamma_0{2\alpha_0(\theta_0+\phi_1)-6\phi_1\over\beta_1^2d_{01}}.$$
7361 This equation simplifies to
7362 $$(\alpha_0\chi_0+3-\beta_1)\theta_0+
7363  \bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\theta_1=
7364  -\bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\psi_1,$$
7365 where $\chi_0=\alpha_0^2\gamma_0/\beta_1^2$; so we can set $C_0=
7366 \chi_0\alpha_0+3-\beta_1$, $D_0=(3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1$, $R_0=-D_0\psi_1$.
7367 It can be shown that $C_0>0$ and $C_0B_1-A_1D_0>0$ when $\gamma_0\G0$,
7368 hence the linear equations remain nonsingular.
7369
7370 Similar considerations apply at the right end, when the final angle $\phi_n$
7371 may or may not need to be determined. It is convenient to let $\psi_n=0$,
7372 hence $\theta_n=-\phi_n$. We either have an explicit equation $\theta_n=E_n$,
7373 or we have
7374 $$\bigl((3-\beta_n)\chi_n+\alpha_{n-1}\bigr)\theta_{n-1}+
7375 (\beta_n\chi_n+3-\alpha_{n-1})\theta_n=0,\qquad
7376   \chi_n={\beta_n^2\gamma_n\over\alpha_{n-1}^2}.$$
7377
7378 When |make_choices| chooses angles, it must compute the coefficients of
7379 these linear equations, then solve the equations. To compute the coefficients,
7380 it is necessary to compute arctangents of the given turning angles~$\psi_k$.
7381 When the equations are solved, the chosen directions $\theta_k$ are put
7382 back into the form of control points by essentially computing sines and
7383 cosines.
7384
7385 @ OK, we are ready to make the hard choices of |make_choices|.
7386 Most of the work is relegated to an auxiliary procedure
7387 called |solve_choices|, which has been introduced to keep
7388 |make_choices| from being extremely long.
7389
7390 @<Fill in the control information between...@>=
7391 @<Calculate the turning angles $\psi_k$ and the distances $d_{k,k+1}$;
7392   set $n$ to the length of the path@>;
7393 @<Remove |open| types at the breakpoints@>;
7394 mp_solve_choices(mp, p,q,n)
7395
7396 @ It's convenient to precompute quantities that will be needed several
7397 times later. The values of |delta_x[k]| and |delta_y[k]| will be the
7398 coordinates of $z\k-z_k$, and the magnitude of this vector will be
7399 |delta[k]=@t$d_{k,k+1}$@>|. The path angle $\psi_k$ between $z_k-z_{k-1}$
7400 and $z\k-z_k$ will be stored in |psi[k]|.
7401
7402 @<Glob...@>=
7403 int path_size; /* maximum number of knots between breakpoints of a path */
7404 scaled *delta_x;
7405 scaled *delta_y;
7406 scaled *delta; /* knot differences */
7407 angle  *psi; /* turning angles */
7408
7409 @ @<Dealloc variables@>=
7410 xfree(mp->delta_x);
7411 xfree(mp->delta_y);
7412 xfree(mp->delta);
7413 xfree(mp->psi);
7414
7415 @ @<Other local variables for |make_choices|@>=
7416   int k,n; /* current and final knot numbers */
7417   pointer s,t; /* registers for list traversal */
7418   scaled delx,dely; /* directions where |open| meets |explicit| */
7419   fraction sine,cosine; /* trig functions of various angles */
7420
7421 @ @<Calculate the turning angles...@>=
7422 {
7423 RESTART:
7424   k=0; s=p; n=mp->path_size;
7425   do {  
7426     t=mp_link(s);
7427     mp->delta_x[k]=x_coord(t)-x_coord(s);
7428     mp->delta_y[k]=y_coord(t)-y_coord(s);
7429     mp->delta[k]=mp_pyth_add(mp, mp->delta_x[k],mp->delta_y[k]);
7430     if ( k>0 ) { 
7431       sine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_y[k-1],mp->delta[k-1]);
7432       cosine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_x[k-1],mp->delta[k-1]);
7433       mp->psi[k]=mp_n_arg(mp, mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],cosine)+
7434         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],sine),
7435         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],cosine)-
7436           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],sine));
7437     }
7438     incr(k); s=t;
7439     if ( k==mp->path_size ) {
7440       mp_reallocate_paths(mp, mp->path_size+(mp->path_size/4));
7441       goto RESTART; /* retry, loop size has changed */
7442     }
7443     if ( s==q ) n=k;
7444   } while (!((k>=n)&&(left_type(s)!=mp_end_cycle)));
7445   if ( k==n ) mp->psi[n]=0; else mp->psi[k]=mp->psi[1];
7446 }
7447
7448 @ When we get to this point of the code, |right_type(p)| is either
7449 |given| or |curl| or |open|. If it is |open|, we must have
7450 |left_type(p)=mp_end_cycle| or |left_type(p)=mp_explicit|. In the latter
7451 case, the |open| type is converted to |given|; however, if the
7452 velocity coming into this knot is zero, the |open| type is
7453 converted to a |curl|, since we don't know the incoming direction.
7454
7455 Similarly, |left_type(q)| is either |given| or |curl| or |open| or
7456 |mp_end_cycle|. The |open| possibility is reduced either to |given| or to |curl|.
7457
7458 @<Remove |open| types at the breakpoints@>=
7459 if ( left_type(q)==mp_open ) { 
7460   delx=right_x(q)-x_coord(q); dely=right_y(q)-y_coord(q);
7461   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7462     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
7463   } else { 
7464     left_type(q)=mp_given; left_given(q)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7465   }
7466 }
7467 if ( (right_type(p)==mp_open)&&(left_type(p)==mp_explicit) ) { 
7468   delx=x_coord(p)-left_x(p); dely=y_coord(p)-left_y(p);
7469   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7470     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
7471   } else { 
7472     right_type(p)=mp_given; right_given(p)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7473   }
7474 }
7475
7476 @ Linear equations need to be solved whenever |n>1|; and also when |n=1|
7477 and exactly one of the breakpoints involves a curl. The simplest case occurs
7478 when |n=1| and there is a curl at both breakpoints; then we simply draw
7479 a straight line.
7480
7481 But before coding up the simple cases, we might as well face the general case,
7482 since we must deal with it sooner or later, and since the general case
7483 is likely to give some insight into the way simple cases can be handled best.
7484
7485 When there is no cycle, the linear equations to be solved form a tridiagonal
7486 system, and we can apply the standard technique of Gaussian elimination
7487 to convert that system to a sequence of equations of the form
7488 $$\theta_0+u_0\theta_1=v_0,\quad
7489 \theta_1+u_1\theta_2=v_1,\quad\ldots,\quad
7490 \theta_{n-1}+u_{n-1}\theta_n=v_{n-1},\quad
7491 \theta_n=v_n.$$
7492 It is possible to do this diagonalization while generating the equations.
7493 Once $\theta_n$ is known, it is easy to determine $\theta_{n-1}$, \dots,
7494 $\theta_1$, $\theta_0$; thus, the equations will be solved.
7495
7496 The procedure is slightly more complex when there is a cycle, but the
7497 basic idea will be nearly the same. In the cyclic case the right-hand
7498 sides will be $v_k+w_k\theta_0$ instead of simply $v_k$, and we will start
7499 the process off with $u_0=v_0=0$, $w_0=1$. The final equation will be not
7500 $\theta_n=v_n$ but $\theta_n+u_n\theta_1=v_n+w_n\theta_0$; an appropriate
7501 ending routine will take account of the fact that $\theta_n=\theta_0$ and
7502 eliminate the $w$'s from the system, after which the solution can be
7503 obtained as before.
7504
7505 When $u_k$, $v_k$, and $w_k$ are being computed, the three pointer
7506 variables |r|, |s|,~|t| will point respectively to knots |k-1|, |k|,
7507 and~|k+1|. The $u$'s and $w$'s are scaled by $2^{28}$, i.e., they are
7508 of type |fraction|; the $\theta$'s and $v$'s are of type |angle|.
7509
7510 @<Glob...@>=
7511 angle *theta; /* values of $\theta_k$ */
7512 fraction *uu; /* values of $u_k$ */
7513 angle *vv; /* values of $v_k$ */
7514 fraction *ww; /* values of $w_k$ */
7515
7516 @ @<Dealloc variables@>=
7517 xfree(mp->theta);
7518 xfree(mp->uu);
7519 xfree(mp->vv);
7520 xfree(mp->ww);
7521
7522 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
7523 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l);
7524
7525 @ @c
7526 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l) {
7527   XREALLOC (mp->delta_x, l, scaled);
7528   XREALLOC (mp->delta_y, l, scaled);
7529   XREALLOC (mp->delta,   l, scaled);
7530   XREALLOC (mp->psi,     l, angle);
7531   XREALLOC (mp->theta,   l, angle);
7532   XREALLOC (mp->uu,      l, fraction);
7533   XREALLOC (mp->vv,      l, angle);
7534   XREALLOC (mp->ww,      l, fraction);
7535   mp->path_size = l;
7536 }
7537
7538 @ Our immediate problem is to get the ball rolling by setting up the
7539 first equation or by realizing that no equations are needed, and to fit
7540 this initialization into a framework suitable for the overall computation.
7541
7542 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>=
7543 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>
7544 void mp_solve_choices (MP mp,pointer p, pointer q, halfword n) {
7545   int k; /* current knot number */
7546   pointer r,s,t; /* registers for list traversal */
7547   @<Other local variables for |solve_choices|@>;
7548   k=0; s=p; r=0;
7549   while (1) { 
7550     t=mp_link(s);
7551     if ( k==0 ) {
7552       @<Get the linear equations started; or |return|
7553         with the control points in place, if linear equations
7554         needn't be solved@>
7555     } else  { 
7556       switch (left_type(s)) {
7557       case mp_end_cycle: case mp_open:
7558         @<Set up equation to match mock curvatures
7559           at $z_k$; then |goto found| with $\theta_n$
7560           adjusted to equal $\theta_0$, if a cycle has ended@>;
7561         break;
7562       case mp_curl:
7563         @<Set up equation for a curl at $\theta_n$
7564           and |goto found|@>;
7565         break;
7566       case mp_given:
7567         @<Calculate the given value of $\theta_n$
7568           and |goto found|@>;
7569         break;
7570       } /* there are no other cases */
7571     }
7572     r=s; s=t; incr(k);
7573   }
7574 FOUND:
7575   @<Finish choosing angles and assigning control points@>;
7576 }
7577
7578 @ On the first time through the loop, we have |k=0| and |r| is not yet
7579 defined. The first linear equation, if any, will have $A_0=B_0=0$.
7580
7581 @<Get the linear equations started...@>=
7582 switch (right_type(s)) {
7583 case mp_given: 
7584   if ( left_type(t)==mp_given ) {
7585     @<Reduce to simple case of two givens  and |return|@>
7586   } else {
7587     @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>;
7588   }
7589   break;
7590 case mp_curl: 
7591   if ( left_type(t)==mp_curl ) {
7592     @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>
7593   } else {
7594     @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>;
7595   }
7596   break;
7597 case mp_open: 
7598   mp->uu[0]=0; mp->vv[0]=0; mp->ww[0]=fraction_one;
7599   /* this begins a cycle */
7600   break;
7601 } /* there are no other cases */
7602
7603 @ The general equation that specifies equality of mock curvature at $z_k$ is
7604 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7605 as derived above. We want to combine this with the already-derived equation
7606 $\theta_{k-1}+u_{k-1}\theta_k=v_{k-1}+w_{k-1}\theta_0$ in order to obtain
7607 a new equation
7608 $\theta_k+u_k\theta\k=v_k+w_k\theta_0$. This can be done by dividing the
7609 equation
7610 $$(B_k-u_{k-1}A_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k-A_kv_{k-1}
7611     -A_kw_{k-1}\theta_0$$
7612 by $B_k-u_{k-1}A_k+C_k$. The trick is to do this carefully with
7613 fixed-point arithmetic, avoiding the chance of overflow while retaining
7614 suitable precision.
7615
7616 The calculations will be performed in several registers that
7617 provide temporary storage for intermediate quantities.
7618
7619 @<Other local variables for |solve_choices|@>=
7620 fraction aa,bb,cc,ff,acc; /* temporary registers */
7621 scaled dd,ee; /* likewise, but |scaled| */
7622 scaled lt,rt; /* tension values */
7623
7624 @ @<Set up equation to match mock curvatures...@>=
7625 { @<Calculate the values $\\{aa}=A_k/B_k$, $\\{bb}=D_k/C_k$,
7626     $\\{dd}=(3-\alpha_{k-1})d_{k,k+1}$, $\\{ee}=(3-\beta\k)d_{k-1,k}$,
7627     and $\\{cc}=(B_k-u_{k-1}A_k)/B_k$@>;
7628   @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>;
7629   mp->uu[k]=mp_take_fraction(mp, ff,bb);
7630   @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>;
7631   if ( left_type(s)==mp_end_cycle ) {
7632     @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>;
7633   }
7634 }
7635
7636 @ Since tension values are never less than 3/4, the values |aa| and
7637 |bb| computed here are never more than 4/5.
7638
7639 @<Calculate the values $\\{aa}=...@>=
7640 if ( abs(right_tension(r))==unity) { 
7641   aa=fraction_half; dd=2*mp->delta[k];
7642 } else { 
7643   aa=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(right_tension(r))-unity);
7644   dd=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k],
7645     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(right_tension(r))));
7646 }
7647 if ( abs(left_tension(t))==unity ){ 
7648   bb=fraction_half; ee=2*mp->delta[k-1];
7649 } else { 
7650   bb=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(left_tension(t))-unity);
7651   ee=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k-1],
7652     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(left_tension(t))));
7653 }
7654 cc=fraction_one-mp_take_fraction(mp, mp->uu[k-1],aa)
7655
7656 @ The ratio to be calculated in this step can be written in the form
7657 $$\beta_k^2\cdot\\{ee}\over\beta_k^2\cdot\\{ee}+\alpha_k^2\cdot
7658   \\{cc}\cdot\\{dd},$$
7659 because of the quantities just calculated. The values of |dd| and |ee|
7660 will not be needed after this step has been performed.
7661
7662 @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>=
7663 dd=mp_take_fraction(mp, dd,cc); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(s));
7664 if ( lt!=rt ) { /* $\beta_k^{-1}\ne\alpha_k^{-1}$ */
7665   if ( lt<rt ) { 
7666     ff=mp_make_fraction(mp, lt,rt);
7667     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\alpha_k^2/\beta_k^2$ */
7668     dd=mp_take_fraction(mp, dd,ff);
7669   } else { 
7670     ff=mp_make_fraction(mp, rt,lt);
7671     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\beta_k^2/\alpha_k^2$ */
7672     ee=mp_take_fraction(mp, ee,ff);
7673   }
7674 }
7675 ff=mp_make_fraction(mp, ee,ee+dd)
7676
7677 @ The value of $u_{k-1}$ will be |<=1| except when $k=1$ and the previous
7678 equation was specified by a curl. In that case we must use a special
7679 method of computation to prevent overflow.
7680
7681 Fortunately, the calculations turn out to be even simpler in this ``hard''
7682 case. The curl equation makes $w_0=0$ and $v_0=-u_0\psi_1$, hence
7683 $-B_1\psi_1-A_1v_0=-(B_1-u_0A_1)\psi_1=-\\{cc}\cdot B_1\psi_1$.
7684
7685 @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>=
7686 acc=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k+1],mp->uu[k]);
7687 if ( right_type(r)==mp_curl ) { 
7688   mp->ww[k]=0;
7689   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],fraction_one-ff);
7690 } else { 
7691   ff=mp_make_fraction(mp, fraction_one-ff,cc); /* this is
7692     $B_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)<5$ */
7693   acc=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k],ff);
7694   ff=mp_take_fraction(mp, ff,aa); /* this is $A_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$ */
7695   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->vv[k-1],ff);
7696   if ( mp->ww[k-1]==0 ) mp->ww[k]=0;
7697   else mp->ww[k]=-mp_take_fraction(mp, mp->ww[k-1],ff);
7698 }
7699
7700 @ When a complete cycle has been traversed, we have $\theta_k+u_k\theta\k=
7701 v_k+w_k\theta_0$, for |1<=k<=n|. We would like to determine the value of
7702 $\theta_n$ and reduce the system to the form $\theta_k+u_k\theta\k=v_k$
7703 for |0<=k<n|, so that the cyclic case can be finished up just as if there
7704 were no cycle.
7705
7706 The idea in the following code is to observe that
7707 $$\eqalign{\theta_n&=v_n+w_n\theta_0-u_n\theta_1=\cdots\cr
7708 &=v_n+w_n\theta_0-u_n\bigl(v_1+w_1\theta_0-u_1(v_2+\cdots
7709   -u_{n-2}(v_{n-1}+w_{n-1}\theta_0-u_{n-1}\theta_0))\bigr),\cr}$$
7710 so we can solve for $\theta_n=\theta_0$.
7711
7712 @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>=
7713
7714 aa=0; bb=fraction_one; /* we have |k=n| */
7715 do {  decr(k);
7716 if ( k==0 ) k=n;
7717   aa=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp, aa,mp->uu[k]);
7718   bb=mp->ww[k]-mp_take_fraction(mp, bb,mp->uu[k]);
7719 } while (k!=n); /* now $\theta_n=\\{aa}+\\{bb}\cdot\theta_n$ */
7720 aa=mp_make_fraction(mp, aa,fraction_one-bb);
7721 mp->theta[n]=aa; mp->vv[0]=aa;
7722 for (k=1;k<=n-1;k++) {
7723   mp->vv[k]=mp->vv[k]+mp_take_fraction(mp, aa,mp->ww[k]);
7724 }
7725 goto FOUND;
7726 }
7727
7728 @ @d reduce_angle(A) if ( abs((A))>one_eighty_deg ) {
7729   if ( (A)>0 ) (A)=(A)-three_sixty_deg; else (A)=(A)+three_sixty_deg; }
7730
7731 @<Calculate the given value of $\theta_n$...@>=
7732
7733   mp->theta[n]=left_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[n-1],mp->delta_y[n-1]);
7734   reduce_angle(mp->theta[n]);
7735   goto FOUND;
7736 }
7737
7738 @ @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>=
7739
7740   mp->vv[0]=right_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7741   reduce_angle(mp->vv[0]);
7742   mp->uu[0]=0; mp->ww[0]=0;
7743 }
7744
7745 @ @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>=
7746 { cc=right_curl(s); lt=abs(left_tension(t)); rt=abs(right_tension(s));
7747   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7748     mp->uu[0]=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7749   else 
7750     mp->uu[0]=mp_curl_ratio(mp, cc,rt,lt);
7751   mp->vv[0]=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],mp->uu[0]); mp->ww[0]=0;
7752 }
7753
7754 @ @<Set up equation for a curl at $\theta_n$...@>=
7755 { cc=left_curl(s); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(r));
7756   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7757     ff=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7758   else 
7759     ff=mp_curl_ratio(mp, cc,lt,rt);
7760   mp->theta[n]=-mp_make_fraction(mp, mp_take_fraction(mp, mp->vv[n-1],ff),
7761     fraction_one-mp_take_fraction(mp, ff,mp->uu[n-1]));
7762   goto FOUND;
7763 }
7764
7765 @ The |curl_ratio| subroutine has three arguments, which our previous notation
7766 encourages us to call $\gamma$, $\alpha^{-1}$, and $\beta^{-1}$. It is
7767 a somewhat tedious program to calculate
7768 $${(3-\alpha)\alpha^2\gamma+\beta^3\over
7769   \alpha^3\gamma+(3-\beta)\beta^2},$$
7770 with the result reduced to 4 if it exceeds 4. (This reduction of curl
7771 is necessary only if the curl and tension are both large.)
7772 The values of $\alpha$ and $\beta$ will be at most~4/3.
7773
7774 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7775 fraction mp_curl_ratio (MP mp,scaled gamma, scaled a_tension, 
7776                         scaled b_tension) {
7777   fraction alpha,beta,num,denom,ff; /* registers */
7778   alpha=mp_make_fraction(mp, unity,a_tension);
7779   beta=mp_make_fraction(mp, unity,b_tension);
7780   if ( alpha<=beta ) {
7781     ff=mp_make_fraction(mp, alpha,beta); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7782     gamma=mp_take_fraction(mp, gamma,ff);
7783     beta=beta / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7784     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+three-beta;
7785     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7786   } else { 
7787     ff=mp_make_fraction(mp, beta,alpha); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7788     beta=mp_take_fraction(mp, beta,ff) / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7789     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+(ff / 1365)-beta;
7790       /* $1365\approx 2^{12}/3$ */
7791     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7792   }
7793   if ( num>=denom+denom+denom+denom ) return fraction_four;
7794   else return mp_make_fraction(mp, num,denom);
7795 }
7796
7797 @ We're in the home stretch now.
7798
7799 @<Finish choosing angles and assigning control points@>=
7800 for (k=n-1;k>=0;k--) {
7801   mp->theta[k]=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp,mp->theta[k+1],mp->uu[k]);
7802 }
7803 s=p; k=0;
7804 do {  
7805   t=mp_link(s);
7806   mp_n_sin_cos(mp, mp->theta[k]); mp->st=mp->n_sin; mp->ct=mp->n_cos;
7807   mp_n_sin_cos(mp, -mp->psi[k+1]-mp->theta[k+1]); mp->sf=mp->n_sin; mp->cf=mp->n_cos;
7808   mp_set_controls(mp, s,t,k);
7809   incr(k); s=t;
7810 } while (k!=n)
7811
7812 @ The |set_controls| routine actually puts the control points into
7813 a pair of consecutive nodes |p| and~|q|. Global variables are used to
7814 record the values of $\sin\theta$, $\cos\theta$, $\sin\phi$, and
7815 $\cos\phi$ needed in this calculation.
7816
7817 @<Glob...@>=
7818 fraction st;
7819 fraction ct;
7820 fraction sf;
7821 fraction cf; /* sines and cosines */
7822
7823 @ @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7824 void mp_set_controls (MP mp,pointer p, pointer q, integer k) {
7825   fraction rr,ss; /* velocities, divided by thrice the tension */
7826   scaled lt,rt; /* tensions */
7827   fraction sine; /* $\sin(\theta+\phi)$ */
7828   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7829   rr=mp_velocity(mp, mp->st,mp->ct,mp->sf,mp->cf,rt);
7830   ss=mp_velocity(mp, mp->sf,mp->cf,mp->st,mp->ct,lt);
7831   if ( (right_tension(p)<0)||(left_tension(q)<0) ) {
7832     @<Decrease the velocities,
7833       if necessary, to stay inside the bounding triangle@>;
7834   }
7835   right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7836                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->ct)-
7837                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->st),rr);
7838   right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7839                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->ct)+
7840                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->st),rr);
7841   left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7842                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->cf)+
7843                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->sf),ss);
7844   left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7845                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->cf)-
7846                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->sf),ss);
7847   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7848 }
7849
7850 @ The boundedness conditions $\\{rr}\L\sin\phi\,/\sin(\theta+\phi)$ and
7851 $\\{ss}\L\sin\theta\,/\sin(\theta+\phi)$ are to be enforced if $\sin\theta$,
7852 $\sin\phi$, and $\sin(\theta+\phi)$ all have the same sign. Otherwise
7853 there is no ``bounding triangle.''
7854
7855 @<Decrease the velocities, if necessary...@>=
7856 if (((mp->st>=0)&&(mp->sf>=0))||((mp->st<=0)&&(mp->sf<=0)) ) {
7857   sine=mp_take_fraction(mp, abs(mp->st),mp->cf)+
7858                             mp_take_fraction(mp, abs(mp->sf),mp->ct);
7859   if ( sine>0 ) {
7860     sine=mp_take_fraction(mp, sine,fraction_one+unity); /* safety factor */
7861     if ( right_tension(p)<0 )
7862      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->sf),fraction_one,rr,sine)<0 )
7863       rr=mp_make_fraction(mp, abs(mp->sf),sine);
7864     if ( left_tension(q)<0 )
7865      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->st),fraction_one,ss,sine)<0 )
7866       ss=mp_make_fraction(mp, abs(mp->st),sine);
7867   }
7868 }
7869
7870 @ Only the simple cases remain to be handled.
7871
7872 @<Reduce to simple case of two givens and |return|@>=
7873
7874   aa=mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7875   mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)-aa); mp->ct=mp->n_cos; mp->st=mp->n_sin;
7876   mp_n_sin_cos(mp, left_given(q)-aa); mp->cf=mp->n_cos; mp->sf=-mp->n_sin;
7877   mp_set_controls(mp, p,q,0); return;
7878 }
7879
7880 @ @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>=
7881
7882   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7883   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7884   if ( rt==unity ) {
7885     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7886     else right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7887     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7888     else right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7889   } else { 
7890     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*rt); /* $\alpha/3$ */
7891     right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7892     right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7893   }
7894   if ( lt==unity ) {
7895     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7896     else left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7897     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7898     else left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7899   } else  { 
7900     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*lt); /* $\beta/3$ */
7901     left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7902     left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7903   }
7904   return;
7905 }
7906
7907 @* \[19] Measuring paths.
7908 \MP's \&{llcorner}, \&{lrcorner}, \&{ulcorner}, and \&{urcorner} operators
7909 allow the user to measure the bounding box of anything that can go into a
7910 picture.  It's easy to get rough bounds on the $x$ and $y$ extent of a path
7911 by just finding the bounding box of the knots and the control points. We
7912 need a more accurate version of the bounding box, but we can still use the
7913 easy estimate to save time by focusing on the interesting parts of the path.
7914
7915 @ Computing an accurate bounding box involves a theme that will come up again
7916 and again. Given a Bernshte{\u\i}n polynomial
7917 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
7918 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=\sum_k{n\choose k}t^k(1-t)^{n-k}z_k,$$
7919 we can conveniently bisect its range as follows:
7920
7921 \smallskip
7922 \textindent{1)} Let $z_k^{(0)}=z_k$, for |0<=k<=n|.
7923
7924 \smallskip
7925 \textindent{2)} Let $z_k^{(j+1)}={1\over2}(z_k^{(j)}+z\k^{(j)})$, for
7926 |0<=k<n-j|, for |0<=j<n|.
7927
7928 \smallskip\noindent
7929 Then
7930 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=B(z_0^{(0)},z_0^{(1)},\ldots,z_0^{(n)};2t)
7931  =B(z_0^{(n)},z_1^{(n-1)},\ldots,z_n^{(0)};2t-1).$$
7932 This formula gives us the coefficients of polynomials to use over the ranges
7933 $0\L t\L{1\over2}$ and ${1\over2}\L t\L1$.
7934
7935 @ Now here's a subroutine that's handy for all sorts of path computations:
7936 Given a quadratic polynomial $B(a,b,c;t)$, the |crossing_point| function
7937 returns the unique |fraction| value |t| between 0 and~1 at which
7938 $B(a,b,c;t)$ changes from positive to negative, or returns
7939 |t=fraction_one+1| if no such value exists. If |a<0| (so that $B(a,b,c;t)$
7940 is already negative at |t=0|), |crossing_point| returns the value zero.
7941
7942 @d no_crossing {  return (fraction_one+1); }
7943 @d one_crossing { return fraction_one; }
7944 @d zero_crossing { return 0; }
7945 @d mp_crossing_point(M,A,B,C) mp_do_crossing_point(A,B,C)
7946
7947 @c fraction mp_do_crossing_point (integer a, integer b, integer c) {
7948   integer d; /* recursive counter */
7949   integer x,xx,x0,x1,x2; /* temporary registers for bisection */
7950   if ( a<0 ) zero_crossing;
7951   if ( c>=0 ) { 
7952     if ( b>=0 ) {
7953       if ( c>0 ) { no_crossing; }
7954       else if ( (a==0)&&(b==0) ) { no_crossing;} 
7955       else { one_crossing; } 
7956     }
7957     if ( a==0 ) zero_crossing;
7958   } else if ( a==0 ) {
7959     if ( b<=0 ) zero_crossing;
7960   }
7961   @<Use bisection to find the crossing point, if one exists@>;
7962 }
7963
7964 @ The general bisection method is quite simple when $n=2$, hence
7965 |crossing_point| does not take much time. At each stage in the
7966 recursion we have a subinterval defined by |l| and~|j| such that
7967 $B(a,b,c;2^{-l}(j+t))=B(x_0,x_1,x_2;t)$, and we want to ``zero in'' on
7968 the subinterval where $x_0\G0$ and $\min(x_1,x_2)<0$.
7969
7970 It is convenient for purposes of calculation to combine the values
7971 of |l| and~|j| in a single variable $d=2^l+j$, because the operation
7972 of bisection then corresponds simply to doubling $d$ and possibly
7973 adding~1. Furthermore it proves to be convenient to modify
7974 our previous conventions for bisection slightly, maintaining the
7975 variables $X_0=2^lx_0$, $X_1=2^l(x_0-x_1)$, and $X_2=2^l(x_1-x_2)$.
7976 With these variables the conditions $x_0\ge0$ and $\min(x_1,x_2)<0$ are
7977 equivalent to $\max(X_1,X_1+X_2)>X_0\ge0$.
7978
7979 The following code maintains the invariant relations
7980 $0\L|x0|<\max(|x1|,|x1|+|x2|)$,
7981 $\vert|x1|\vert<2^{30}$, $\vert|x2|\vert<2^{30}$;
7982 it has been constructed in such a way that no arithmetic overflow
7983 will occur if the inputs satisfy
7984 $a<2^{30}$, $\vert a-b\vert<2^{30}$, and $\vert b-c\vert<2^{30}$.
7985
7986 @<Use bisection to find the crossing point...@>=
7987 d=1; x0=a; x1=a-b; x2=b-c;
7988 do {  
7989   x=half(x1+x2);
7990   if ( x1-x0>x0 ) { 
7991     x2=x; x0+=x0; d+=d;  
7992   } else { 
7993     xx=x1+x-x0;
7994     if ( xx>x0 ) { 
7995       x2=x; x0+=x0; d+=d;
7996     }  else { 
7997       x0=x0-xx;
7998       if ( x<=x0 ) { if ( x+x2<=x0 ) no_crossing; }
7999       x1=x; d=d+d+1;
8000     }
8001   }
8002 } while (d<fraction_one);
8003 return (d-fraction_one)
8004
8005 @ Here is a routine that computes the $x$ or $y$ coordinate of the point on
8006 a cubic corresponding to the |fraction| value~|t|.
8007
8008 It is convenient to define a \.{WEB} macro |t_of_the_way| such that
8009 |t_of_the_way(a,b)| expands to |a-(a-b)*t|, i.e., to |t[a,b]|.
8010
8011 @d t_of_the_way(A,B) ((A)-mp_take_fraction(mp,((A)-(B)),t))
8012
8013 @c scaled mp_eval_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, fraction t) {
8014   scaled x1,x2,x3; /* intermediate values */
8015   x1=t_of_the_way(knot_coord(p),right_coord(p));
8016   x2=t_of_the_way(right_coord(p),left_coord(q));
8017   x3=t_of_the_way(left_coord(q),knot_coord(q));
8018   x1=t_of_the_way(x1,x2);
8019   x2=t_of_the_way(x2,x3);
8020   return t_of_the_way(x1,x2);
8021 }
8022
8023 @ The actual bounding box information is stored in global variables.
8024 Since it is convenient to address the $x$ and $y$ information
8025 separately, we define arrays indexed by |x_code..y_code| and use
8026 macros to give them more convenient names.
8027
8028 @<Types...@>=
8029 enum mp_bb_code  {
8030   mp_x_code=0, /* index for |minx| and |maxx| */
8031   mp_y_code /* index for |miny| and |maxy| */
8032 } ;
8033
8034
8035 @d minx mp->bbmin[mp_x_code]
8036 @d maxx mp->bbmax[mp_x_code]
8037 @d miny mp->bbmin[mp_y_code]
8038 @d maxy mp->bbmax[mp_y_code]
8039
8040 @<Glob...@>=
8041 scaled bbmin[mp_y_code+1];
8042 scaled bbmax[mp_y_code+1]; 
8043 /* the result of procedures that compute bounding box information */
8044
8045 @ Now we're ready for the key part of the bounding box computation.
8046 The |bound_cubic| procedure updates |bbmin[c]| and |bbmax[c]| based on
8047 $$B(\hbox{|knot_coord(p)|}, \hbox{|right_coord(p)|},
8048     \hbox{|left_coord(q)|}, \hbox{|knot_coord(q)|};t)
8049 $$
8050 for $0<t\le1$.  In other words, the procedure adjusts the bounds to
8051 accommodate |knot_coord(q)| and any extremes over the range $0<t<1$.
8052 The |c| parameter is |x_code| or |y_code|.
8053
8054 @c void mp_bound_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
8055   boolean wavy; /* whether we need to look for extremes */
8056   scaled del1,del2,del3,del,dmax; /* proportional to the control
8057      points of a quadratic derived from a cubic */
8058   fraction t,tt; /* where a quadratic crosses zero */
8059   scaled x; /* a value that |bbmin[c]| and |bbmax[c]| must accommodate */
8060   x=knot_coord(q);
8061   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8062   @<Check the control points against the bounding box and set |wavy:=true|
8063     if any of them lie outside@>;
8064   if ( wavy ) {
8065     del1=right_coord(p)-knot_coord(p);
8066     del2=left_coord(q)-right_coord(p);
8067     del3=knot_coord(q)-left_coord(q);
8068     @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy;
8069       also set |del| to the first nonzero element of |(del1,del2,del3)|@>;
8070     if ( del<0 ) {
8071       negate(del1); negate(del2); negate(del3);
8072     };
8073     t=mp_crossing_point(mp, del1,del2,del3);
8074     if ( t<fraction_one ) {
8075       @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>;
8076     }
8077   }
8078 }
8079
8080 @ @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>=
8081 if ( x<mp->bbmin[c] ) mp->bbmin[c]=x;
8082 if ( x>mp->bbmax[c] ) mp->bbmax[c]=x
8083
8084 @ @<Check the control points against the bounding box and set...@>=
8085 wavy=true;
8086 if ( mp->bbmin[c]<=right_coord(p) )
8087   if ( right_coord(p)<=mp->bbmax[c] )
8088     if ( mp->bbmin[c]<=left_coord(q) )
8089       if ( left_coord(q)<=mp->bbmax[c] )
8090         wavy=false
8091
8092 @ If |del1=del2=del3=0|, it's impossible to obey the title of this
8093 section. We just set |del=0| in that case.
8094
8095 @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy...@>=
8096 if ( del1!=0 ) del=del1;
8097 else if ( del2!=0 ) del=del2;
8098 else del=del3;
8099 if ( del!=0 ) {
8100   dmax=abs(del1);
8101   if ( abs(del2)>dmax ) dmax=abs(del2);
8102   if ( abs(del3)>dmax ) dmax=abs(del3);
8103   while ( dmax<fraction_half ) {
8104     dmax+=dmax; del1+=del1; del2+=del2; del3+=del3;
8105   }
8106 }
8107
8108 @ Since |crossing_point| has tried to choose |t| so that
8109 $B(|del1|,|del2|,|del3|;\tau)$ crosses zero at $\tau=|t|$ with negative
8110 slope, the value of |del2| computed below should not be positive.
8111 But rounding error could make it slightly positive in which case we
8112 must cut it to zero to avoid confusion.
8113
8114 @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>=
8115
8116   x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t);
8117   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8118   del2=t_of_the_way(del2,del3);
8119     /* now |0,del2,del3| represent the derivative on the remaining interval */
8120   if ( del2>0 ) del2=0;
8121   tt=mp_crossing_point(mp, 0,-del2,-del3);
8122   if ( tt<fraction_one ) {
8123     @<Test the second extreme against the bounding box@>;
8124   }
8125 }
8126
8127 @ @<Test the second extreme against the bounding box@>=
8128 {
8129    x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t_of_the_way(tt,fraction_one));
8130   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8131 }
8132
8133 @ Finding the bounding box of a path is basically a matter of applying
8134 |bound_cubic| twice for each pair of adjacent knots.
8135
8136 @c void mp_path_bbox (MP mp,pointer h) {
8137   pointer p,q; /* a pair of adjacent knots */
8138    minx=x_coord(h); miny=y_coord(h);
8139   maxx=minx; maxy=miny;
8140   p=h;
8141   do {  
8142     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) return;
8143     q=mp_link(p);
8144     mp_bound_cubic(mp, x_loc(p),x_loc(q),mp_x_code);
8145     mp_bound_cubic(mp, y_loc(p),y_loc(q),mp_y_code);
8146     p=q;
8147   } while (p!=h);
8148 }
8149
8150 @ Another important way to measure a path is to find its arc length.  This
8151 is best done by using the general bisection algorithm to subdivide the path
8152 until obtaining ``well behaved'' subpaths whose arc lengths can be approximated
8153 by simple means.
8154
8155 Since the arc length is the integral with respect to time of the magnitude of
8156 the velocity, it is natural to use Simpson's rule for the approximation.
8157 @^Simpson's rule@>
8158 If $\dot B(t)$ is the spline velocity, Simpson's rule gives
8159 $$ \vb\dot B(0)\vb + 4\vb\dot B({1\over2})\vb + \vb\dot B(1)\vb \over 6 $$
8160 for the arc length of a path of length~1.  For a cubic spline
8161 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$, the time derivative $\dot B(t)$ is
8162 $3B(dz_0,dz_1,dz_2;t)$, where $dz_i=z_{i+1}-z_i$.  Hence the arc length
8163 approximation is
8164 $$ {\vb dz_0\vb \over 2} + 2\vb dz_{02}\vb + {\vb dz_2\vb \over 2}, $$
8165 where
8166 $$ dz_{02}={1\over2}\left({dz_0+dz_1\over 2}+{dz_1+dz_2\over 2}\right)$$
8167 is the result of the bisection algorithm.
8168
8169 @ The remaining problem is how to decide when a subpath is ``well behaved.''
8170 This could be done via the theoretical error bound for Simpson's rule,
8171 @^Simpson's rule@>
8172 but this is impractical because it requires an estimate of the fourth
8173 derivative of the quantity being integrated.  It is much easier to just perform
8174 a bisection step and see how much the arc length estimate changes.  Since the
8175 error for Simpson's rule is proportional to the fourth power of the sample
8176 spacing, the remaining error is typically about $1\over16$ of the amount of
8177 the change.  We say ``typically'' because the error has a pseudo-random behavior
8178 that could cause the two estimates to agree when each contain large errors.
8179
8180 To protect against disasters such as undetected cusps, the bisection process
8181 should always continue until all the $dz_i$ vectors belong to a single
8182 $90^\circ$ sector.  This ensures that no point on the spline can have velocity
8183 less than 70\% of the minimum of $\vb dz_0\vb$, $\vb dz_1\vb$ and $\vb dz_2\vb$.
8184 If such a spline happens to produce an erroneous arc length estimate that
8185 is little changed by bisection, the amount of the error is likely to be fairly
8186 small.  We will try to arrange things so that freak accidents of this type do
8187 not destroy the inverse relationship between the \&{arclength} and
8188 \&{arctime} operations.
8189 @:arclength_}{\&{arclength} primitive@>
8190 @:arctime_}{\&{arctime} primitive@>
8191
8192 @ The \&{arclength} and \&{arctime} operations are both based on a recursive
8193 @^recursion@>
8194 function that finds the arc length of a cubic spline given $dz_0$, $dz_1$,
8195 $dz_2$. This |arc_test| routine also takes an arc length goal |a_goal| and
8196 returns the time when the arc length reaches |a_goal| if there is such a time.
8197 Thus the return value is either an arc length less than |a_goal| or, if the
8198 arc length would be at least |a_goal|, it returns a time value decreased by
8199 |two|.  This allows the caller to use the sign of the result to distinguish
8200 between arc lengths and time values.  On certain types of overflow, it is
8201 possible for |a_goal| and the result of |arc_test| both to be |el_gordo|.
8202 Otherwise, the result is always less than |a_goal|.
8203
8204 Rather than halving the control point coordinates on each recursive call to
8205 |arc_test|, it is better to keep them proportional to velocity on the original
8206 curve and halve the results instead.  This means that recursive calls can
8207 potentially use larger error tolerances in their arc length estimates.  How
8208 much larger depends on to what extent the errors behave as though they are
8209 independent of each other.  To save computing time, we use optimistic assumptions
8210 and increase the tolerance by a factor of about $\sqrt2$ for each recursive
8211 call.
8212
8213 In addition to the tolerance parameter, |arc_test| should also have parameters
8214 for ${1\over3}\vb\dot B(0)\vb$, ${2\over3}\vb\dot B({1\over2})\vb$, and
8215 ${1\over3}\vb\dot B(1)\vb$.  These quantities are relatively expensive to compute
8216 and they are needed in different instances of |arc_test|.
8217
8218 @c @<Declare subroutines needed by |arc_test|@>
8219 scaled mp_arc_test (MP mp, scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, scaled dy1, 
8220                     scaled dx2, scaled dy2, scaled  v0, scaled v02, 
8221                     scaled v2, scaled a_goal, scaled tol) {
8222   boolean simple; /* are the control points confined to a $90^\circ$ sector? */
8223   scaled dx01, dy01, dx12, dy12, dx02, dy02;  /* bisection results */
8224   scaled v002, v022;
8225     /* twice the velocity magnitudes at $t={1\over4}$ and $t={3\over4}$ */
8226   scaled arc; /* best arc length estimate before recursion */
8227   @<Other local variables in |arc_test|@>;
8228   @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,
8229     |dx2|, |dy2|@>;
8230   @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|; if it overflows
8231     set |arc_test| and |return|@>;
8232   @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating them
8233     $45^\circ$ would put them in one quadrant.  Then set |simple| appropriately@>;
8234   if ( simple && (abs(arc-v02-halfp(v0+v2)) <= tol) ) {
8235     if ( arc < a_goal ) {
8236       return arc;
8237     } else {
8238        @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to
8239          that time minus |two|@>;
8240     }
8241   } else {
8242     @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>;
8243   }
8244 }
8245
8246 @ The |tol| value should by multiplied by $\sqrt 2$ before making recursive
8247 calls, but $1.5$ is an adequate approximation.  It is best to avoid using
8248 |make_fraction| in this inner loop.
8249 @^inner loop@>
8250
8251 @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>=
8252
8253   @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is as
8254     large as possible@>;
8255   tol = tol + halfp(tol);
8256   a = mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx01,dy01, dx02,dy02, v0, v002, 
8257                   halfp(v02), a_new, tol);
8258   if ( a<0 )  {
8259      return (-halfp(two-a));
8260   } else { 
8261     @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>;
8262     b = mp_arc_test(mp, dx02,dy02, dx12,dy12, dx2,dy2,
8263                     halfp(v02), v022, v2, a_new, tol);
8264     if ( b<0 )  
8265       return (-halfp(-b) - half_unit);
8266     else  
8267       return (a + half(b-a));
8268   }
8269 }
8270
8271 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8272 scaled a,b; /* results of recursive calls */
8273 scaled a_new,a_aux; /* the sum of these gives the |a_goal| */
8274
8275 @ @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is...@>=
8276 a_aux = el_gordo - a_goal;
8277 if ( a_goal > a_aux ) {
8278   a_aux = a_goal - a_aux;
8279   a_new = el_gordo;
8280 } else { 
8281   a_new = a_goal + a_goal;
8282   a_aux = 0;
8283 }
8284
8285 @ There is no need to maintain |a_aux| at this point so we use it as a temporary
8286 to force the additions and subtractions to be done in an order that avoids
8287 overflow.
8288
8289 @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>=
8290 if ( a > a_aux ) {
8291   a_aux = a_aux - a;
8292   a_new = a_new + a_aux;
8293 }
8294
8295 @ This code assumes all {\it dx} and {\it dy} variables have magnitude less than
8296 |fraction_four|.  To simplify the rest of the |arc_test| routine, we strengthen
8297 this assumption by requiring the norm of each $({\it dx},{\it dy})$ pair to obey
8298 this bound.  Note that recursive calls will maintain this invariant.
8299
8300 @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,...@>=
8301 dx01 = half(dx0 + dx1);
8302 dx12 = half(dx1 + dx2);
8303 dx02 = half(dx01 + dx12);
8304 dy01 = half(dy0 + dy1);
8305 dy12 = half(dy1 + dy2);
8306 dy02 = half(dy01 + dy12)
8307
8308 @ We should be careful to keep |arc<el_gordo| so that calling |arc_test| with
8309 |a_goal=el_gordo| is guaranteed to yield the arc length.
8310
8311 @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|;...@>=
8312 v002 = mp_pyth_add(mp, dx01+half(dx0+dx02), dy01+half(dy0+dy02));
8313 v022 = mp_pyth_add(mp, dx12+half(dx02+dx2), dy12+half(dy02+dy2));
8314 tmp = halfp(v02+2);
8315 arc1 = v002 + half(halfp(v0+tmp) - v002);
8316 arc = v022 + half(halfp(v2+tmp) - v022);
8317 if ( (arc < el_gordo-arc1) )  {
8318   arc = arc+arc1;
8319 } else { 
8320   mp->arith_error = true;
8321   if ( a_goal==el_gordo )  return (el_gordo);
8322   else return (-two);
8323 }
8324
8325 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8326 scaled tmp, tmp2; /* all purpose temporary registers */
8327 scaled arc1; /* arc length estimate for the first half */
8328
8329 @ @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating...@>=
8330 simple = ((dx0>=0) && (dx1>=0) && (dx2>=0)) ||
8331          ((dx0<=0) && (dx1<=0) && (dx2<=0));
8332 if ( simple )
8333   simple = ((dy0>=0) && (dy1>=0) && (dy2>=0)) ||
8334            ((dy0<=0) && (dy1<=0) && (dy2<=0));
8335 if ( ! simple ) {
8336   simple = ((dx0>=dy0) && (dx1>=dy1) && (dx2>=dy2)) ||
8337            ((dx0<=dy0) && (dx1<=dy1) && (dx2<=dy2));
8338   if ( simple ) 
8339     simple = ((-dx0>=dy0) && (-dx1>=dy1) && (-dx2>=dy2)) ||
8340              ((-dx0<=dy0) && (-dx1<=dy1) && (-dx2<=dy2));
8341 }
8342
8343 @ Since Simpson's rule is based on approximating the integrand by a parabola,
8344 @^Simpson's rule@>
8345 it is appropriate to use the same approximation to decide when the integral
8346 reaches the intermediate value |a_goal|.  At this point
8347 $$\eqalign{
8348     {\vb\dot B(0)\vb\over 3} &= \hbox{|v0|}, \qquad
8349     {\vb\dot B({1\over4})\vb\over 3} = {\hbox{|v002|}\over 2}, \qquad
8350     {\vb\dot B({1\over2})\vb\over 3} = {\hbox{|v02|}\over 2}, \cr
8351     {\vb\dot B({3\over4})\vb\over 3} &= {\hbox{|v022|}\over 2}, \qquad
8352     {\vb\dot B(1)\vb\over 3} = \hbox{|v2|} \cr
8353 }
8354 $$
8355 and
8356 $$ {\vb\dot B(t)\vb\over 3} \approx
8357   \cases{B\left(\hbox{|v0|},
8358       \hbox{|v002|}-{1\over 2}\hbox{|v0|}-{1\over 4}\hbox{|v02|},
8359       {1\over 2}\hbox{|v02|}; 2t \right)&
8360     if $t\le{1\over 2}$\cr
8361   B\left({1\over 2}\hbox{|v02|},
8362       \hbox{|v022|}-{1\over 4}\hbox{|v02|}-{1\over 2}\hbox{|v2|},
8363       \hbox{|v2|}; 2t-1 \right)&
8364     if $t\ge{1\over 2}$.\cr}
8365  \eqno (*)
8366 $$
8367 We can integrate $\vb\dot B(t)\vb$ by using
8368 $$\int 3B(a,b,c;\tau)\,dt =
8369   {B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) + {\rm constant} \over {d\tau\over dt}}.
8370 $$
8371
8372 This construction allows us to find the time when the arc length reaches
8373 |a_goal| by solving a cubic equation of the form
8374 $$ B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) = x, $$
8375 where $\tau$ is $2t$ or $2t+1$, $x$ is |a_goal| or |a_goal-arc1|, and $a$, $b$,
8376 and $c$ are the Bernshte{\u\i}n coefficients from $(*)$ divided by
8377 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
8378 $d\tau\over dt$.  We shall define a function |solve_rising_cubic| that finds
8379 $\tau$ given $a$, $b$, $c$, and $x$.
8380
8381 @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to...@>=
8382
8383   tmp = (v02 + 2) / 4;
8384   if ( a_goal<=arc1 ) {
8385     tmp2 = halfp(v0);
8386     return 
8387       (halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp2, arc1-tmp2-tmp, tmp, a_goal))- two);
8388   } else { 
8389     tmp2 = halfp(v2);
8390     return ((half_unit - two) +
8391       halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp, arc-arc1-tmp-tmp2, tmp2, a_goal-arc1)));
8392   }
8393 }
8394
8395 @ Here is the |solve_rising_cubic| routine that finds the time~$t$ when
8396 $$ B(0, a, a+b, a+b+c; t) = x. $$
8397 This routine is based on |crossing_point| but is simplified by the
8398 assumptions that $B(a,b,c;t)\ge0$ for $0\le t\le1$ and that |0<=x<=a+b+c|.
8399 If rounding error causes this condition to be violated slightly, we just ignore
8400 it and proceed with binary search.  This finds a time when the function value
8401 reaches |x| and the slope is positive.
8402
8403 @<Declare subroutines needed by |arc_test|@>=
8404 scaled mp_solve_rising_cubic (MP mp,scaled a, scaled b,  scaled c, scaled x) {
8405   scaled ab, bc, ac; /* bisection results */
8406   integer t; /* $2^k+q$ where unscaled answer is in $[q2^{-k},(q+1)2^{-k})$ */
8407   integer xx; /* temporary for updating |x| */
8408   if ( (a<0) || (c<0) ) mp_confusion(mp, "rising?");
8409 @:this can't happen rising?}{\quad rising?@>
8410   if ( x<=0 ) {
8411         return 0;
8412   } else if ( x >= a+b+c ) {
8413     return unity;
8414   } else { 
8415     t = 1;
8416     @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than
8417       |el_gordo div 3|@>;
8418     do {  
8419       t+=t;
8420       @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>;
8421       xx = x - a - ab - ac;
8422       if ( xx < -x ) { x+=x; b=ab; c=ac;  }
8423       else { x = x + xx;  a=ac; b=bc; t = t+1; };
8424     } while (t < unity);
8425     return (t - unity);
8426   }
8427 }
8428
8429 @ @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>=
8430 ab = half(a+b);
8431 bc = half(b+c);
8432 ac = half(ab+bc)
8433
8434 @ @d one_third_el_gordo 05252525252 /* upper bound on |a|, |b|, and |c| */
8435
8436 @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than...@>=
8437 while ((a>one_third_el_gordo)||(b>one_third_el_gordo)||(c>one_third_el_gordo)) { 
8438   a = halfp(a);
8439   b = half(b);
8440   c = halfp(c);
8441   x = halfp(x);
8442 }
8443
8444 @ It is convenient to have a simpler interface to |arc_test| that requires no
8445 unnecessary arguments and ensures that each $({\it dx},{\it dy})$ pair has
8446 length less than |fraction_four|.
8447
8448 @d arc_tol   16  /* quit when change in arc length estimate reaches this */
8449
8450 @c scaled mp_do_arc_test (MP mp,scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, 
8451                           scaled dy1, scaled dx2, scaled dy2, scaled a_goal) {
8452   scaled v0,v1,v2; /* length of each $({\it dx},{\it dy})$ pair */
8453   scaled v02; /* twice the norm of the quadratic at $t={1\over2}$ */
8454   v0 = mp_pyth_add(mp, dx0,dy0);
8455   v1 = mp_pyth_add(mp, dx1,dy1);
8456   v2 = mp_pyth_add(mp, dx2,dy2);
8457   if ( (v0>=fraction_four) || (v1>=fraction_four) || (v2>=fraction_four) ) { 
8458     mp->arith_error = true;
8459     if ( a_goal==el_gordo )  return el_gordo;
8460     else return (-two);
8461   } else { 
8462     v02 = mp_pyth_add(mp, dx1+half(dx0+dx2), dy1+half(dy0+dy2));
8463     return (mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx1,dy1, dx2,dy2,
8464                                  v0, v02, v2, a_goal, arc_tol));
8465   }
8466 }
8467
8468 @ Now it is easy to find the arc length of an entire path.
8469
8470 @c scaled mp_get_arc_length (MP mp,pointer h) {
8471   pointer p,q; /* for traversing the path */
8472   scaled a,a_tot; /* current and total arc lengths */
8473   a_tot = 0;
8474   p = h;
8475   while ( right_type(p)!=mp_endpoint ){ 
8476     q = mp_link(p);
8477     a = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8478       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8479       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), el_gordo);
8480     a_tot = mp_slow_add(mp, a, a_tot);
8481     if ( q==h ) break;  else p=q;
8482   }
8483   check_arith;
8484   return a_tot;
8485 }
8486
8487 @ The inverse operation of finding the time on a path~|h| when the arc length
8488 reaches some value |arc0| can also be accomplished via |do_arc_test|.  Some care
8489 is required to handle very large times or negative times on cyclic paths.  For
8490 non-cyclic paths, |arc0| values that are negative or too large cause
8491 |get_arc_time| to return 0 or the length of path~|h|.
8492
8493 If |arc0| is greater than the arc length of a cyclic path~|h|, the result is a
8494 time value greater than the length of the path.  Since it could be much greater,
8495 we must be prepared to compute the arc length of path~|h| and divide this into
8496 |arc0| to find how many multiples of the length of path~|h| to add.
8497
8498 @c scaled mp_get_arc_time (MP mp,pointer h, scaled  arc0) {
8499   pointer p,q; /* for traversing the path */
8500   scaled t_tot; /* accumulator for the result */
8501   scaled t; /* the result of |do_arc_test| */
8502   scaled arc; /* portion of |arc0| not used up so far */
8503   integer n; /* number of extra times to go around the cycle */
8504   if ( arc0<0 ) {
8505     @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>;
8506   }
8507   if ( arc0==el_gordo ) decr(arc0);
8508   t_tot = 0;
8509   arc = arc0;
8510   p = h;
8511   while ( (right_type(p)!=mp_endpoint) && (arc>0) ) {
8512     q = mp_link(p);
8513     t = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8514       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8515       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), arc);
8516     @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>;
8517     if ( q==h ) {
8518       @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic
8519         path too many times but set |arith_error:=true| and |goto done| on
8520         overflow@>;
8521     }
8522     p = q;
8523   }
8524   check_arith;
8525   return t_tot;
8526 }
8527
8528 @ @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>=
8529 if ( t<0 ) { t_tot = t_tot + t + two;  arc = 0;  }
8530 else { t_tot = t_tot + unity;  arc = arc - t;  }
8531
8532 @ @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>=
8533
8534   if ( left_type(h)==mp_endpoint ) {
8535     t_tot=0;
8536   } else { 
8537     p = mp_htap_ypoc(mp, h);
8538     t_tot = -mp_get_arc_time(mp, p, -arc0);
8539     mp_toss_knot_list(mp, p);
8540   }
8541   check_arith;
8542   return t_tot;
8543 }
8544
8545 @ @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic...@>=
8546 if ( arc>0 ) { 
8547   n = arc / (arc0 - arc);
8548   arc = arc - n*(arc0 - arc);
8549   if ( t_tot > (el_gordo / (n+1)) ) { 
8550         return el_gordo;
8551   }
8552   t_tot = (n + 1)*t_tot;
8553 }
8554
8555 @* \[20] Data structures for pens.
8556 A Pen in \MP\ can be either elliptical or polygonal.  Elliptical pens result
8557 in \ps\ \&{stroke} commands, while anything drawn with a polygonal pen is
8558 @:stroke}{\&{stroke} command@>
8559 converted into an area fill as described in the next part of this program.
8560 The mathematics behind this process is based on simple aspects of the theory
8561 of tracings developed by Leo Guibas, Lyle Ramshaw, and Jorge Stolfi
8562 [``A kinematic framework for computational geometry,'' Proc.\ IEEE Symp.\
8563 Foundations of Computer Science {\bf 24} (1983), 100--111].
8564
8565 Polygonal pens are created from paths via \MP's \&{makepen} primitive.
8566 @:makepen_}{\&{makepen} primitive@>
8567 This path representation is almost sufficient for our purposes except that
8568 a pen path should always be a convex polygon with the vertices in
8569 counter-clockwise order.
8570 Since we will need to scan pen polygons both forward and backward, a pen
8571 should be represented as a doubly linked ring of knot nodes.  There is
8572 room for the extra back pointer because we do not need the
8573 |left_type| or |right_type| fields.  In fact, we don't need the |left_x|,
8574 |left_y|, |right_x|, or |right_y| fields either but we leave these alone
8575 so that certain procedures can operate on both pens and paths.  In particular,
8576 pens can be copied using |copy_path| and recycled using |toss_knot_list|.
8577
8578 @d knil info
8579   /* this replaces the |left_type| and |right_type| fields in a pen knot */
8580
8581 @ The |make_pen| procedure turns a path into a pen by initializing
8582 the |knil| pointers and making sure the knots form a convex polygon.
8583 Thus each cubic in the given path becomes a straight line and the control
8584 points are ignored.  If the path is not cyclic, the ends are connected by a
8585 straight line.
8586
8587 @d copy_pen(A) mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, (A)),false)
8588
8589 @c @<Declare a function called |convex_hull|@>
8590 pointer mp_make_pen (MP mp,pointer h, boolean need_hull) {
8591   pointer p,q; /* two consecutive knots */
8592   q=h;
8593   do {  
8594     p=q; q=mp_link(q);
8595     knil(q)=p;
8596   } while (q!=h);
8597   if ( need_hull ){ 
8598     h=mp_convex_hull(mp, h);
8599     @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>;
8600   }
8601   return h;
8602 }
8603
8604 @ The only information required about an elliptical pen is the overall
8605 transformation that has been applied to the original \&{pencircle}.
8606 @:pencircle_}{\&{pencircle} primitive@>
8607 Since it suffices to keep track of how the three points $(0,0)$, $(1,0)$,
8608 and $(0,1)$ are transformed, an elliptical pen can be stored in a single
8609 knot node and transformed as if it were a path.
8610
8611 @d pen_is_elliptical(A) ((A)==mp_link((A)))
8612
8613 @c pointer mp_get_pen_circle (MP mp,scaled diam) {
8614   pointer h; /* the knot node to return */
8615   h=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8616   mp_link(h)=h; knil(h)=h;
8617   originator(h)=mp_program_code;
8618   x_coord(h)=0; y_coord(h)=0;
8619   left_x(h)=diam; left_y(h)=0;
8620   right_x(h)=0; right_y(h)=diam;
8621   return h;
8622 }
8623
8624 @ If the polygon being returned by |make_pen| has only one vertex, it will
8625 be interpreted as an elliptical pen.  This is no problem since a degenerate
8626 polygon can equally well be thought of as a degenerate ellipse.  We need only
8627 initialize the |left_x|, |left_y|, |right_x|, and |right_y| fields.
8628
8629 @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>=
8630 if ( pen_is_elliptical( h) ){ 
8631   left_x(h)=x_coord(h); left_y(h)=y_coord(h);
8632   right_x(h)=x_coord(h); right_y(h)=y_coord(h);
8633 }
8634
8635 @ We have to cheat a little here but most operations on pens only use
8636 the first three words in each knot node.
8637 @^data structure assumptions@>
8638
8639 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>=
8640 x_coord(test_pen)=-half_unit;
8641 y_coord(test_pen)=0;
8642 x_coord(test_pen+3)=half_unit;
8643 y_coord(test_pen+3)=0;
8644 x_coord(test_pen+6)=0;
8645 y_coord(test_pen+6)=unity;
8646 mp_link(test_pen)=test_pen+3;
8647 mp_link(test_pen+3)=test_pen+6;
8648 mp_link(test_pen+6)=test_pen;
8649 knil(test_pen)=test_pen+6;
8650 knil(test_pen+3)=test_pen;
8651 knil(test_pen+6)=test_pen+3
8652
8653 @ Printing a polygonal pen is very much like printing a path
8654
8655 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8656 void mp_pr_pen (MP mp,pointer h) {
8657   pointer p,q; /* for list traversal */
8658   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8659     @<Print the elliptical pen |h|@>;
8660   } else { 
8661     p=h;
8662     do {  
8663       mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
8664       mp_print_nl(mp, " .. ");
8665       @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is
8666         a problem@>;
8667      } while (p!=h);
8668      mp_print(mp, "cycle");
8669   }
8670 }
8671
8672 @ @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is...@>=
8673 q=mp_link(p);
8674 if ( (q==null) || (knil(q)!=p) ) { 
8675   mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
8676 @.???@>
8677 }
8678 p=q
8679
8680 @ @<Print the elliptical pen |h|@>=
8681
8682 mp_print(mp, "pencircle transformed (");
8683 mp_print_scaled(mp, x_coord(h));
8684 mp_print_char(mp, xord(','));
8685 mp_print_scaled(mp, y_coord(h));
8686 mp_print_char(mp, xord(','));
8687 mp_print_scaled(mp, left_x(h)-x_coord(h));
8688 mp_print_char(mp, xord(','));
8689 mp_print_scaled(mp, right_x(h)-x_coord(h));
8690 mp_print_char(mp, xord(','));
8691 mp_print_scaled(mp, left_y(h)-y_coord(h));
8692 mp_print_char(mp, xord(','));
8693 mp_print_scaled(mp, right_y(h)-y_coord(h));
8694 mp_print_char(mp, xord(')'));
8695 }
8696
8697 @ Here us another version of |pr_pen| that prints the pen as a diagnostic
8698 message.
8699
8700 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8701 void mp_print_pen (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) { 
8702   mp_print_diagnostic(mp, "Pen",s,nuline); mp_print_ln(mp);
8703 @.Pen at line...@>
8704   mp_pr_pen(mp, h);
8705   mp_end_diagnostic(mp, true);
8706 }
8707
8708 @ Making a polygonal pen into a path involves restoring the |left_type| and
8709 |right_type| fields and setting the control points so as to make a polygonal
8710 path.
8711
8712 @c 
8713 void mp_make_path (MP mp,pointer h) {
8714   pointer p; /* for traversing the knot list */
8715   quarterword k; /* a loop counter */
8716   @<Other local variables in |make_path|@>;
8717   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8718     @<Make the elliptical pen |h| into a path@>;
8719   } else { 
8720     p=h;
8721     do {  
8722       left_type(p)=mp_explicit;
8723       right_type(p)=mp_explicit;
8724       @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>;
8725        p=mp_link(p);
8726     } while (p!=h);
8727   }
8728 }
8729
8730 @ @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>=
8731 left_x(p)=x_coord(p);
8732 left_y(p)=y_coord(p);
8733 right_x(p)=x_coord(p);
8734 right_y(p)=y_coord(p)
8735
8736 @ We need an eight knot path to get a good approximation to an ellipse.
8737
8738 @<Make the elliptical pen |h| into a path@>=
8739
8740   @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>;
8741   p=h;
8742   for (k=0;k<=7;k++ ) { 
8743     @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,
8744       transforming it appropriately@>;
8745     if ( k==7 ) mp_link(p)=h;  else mp_link(p)=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8746     p=mp_link(p);
8747   }
8748 }
8749
8750 @ @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>=
8751 center_x=x_coord(h);
8752 center_y=y_coord(h);
8753 width_x=left_x(h)-center_x;
8754 width_y=left_y(h)-center_y;
8755 height_x=right_x(h)-center_x;
8756 height_y=right_y(h)-center_y
8757
8758 @ @<Other local variables in |make_path|@>=
8759 scaled center_x,center_y; /* translation parameters for an elliptical pen */
8760 scaled width_x,width_y; /* the effect of a unit change in $x$ */
8761 scaled height_x,height_y; /* the effect of a unit change in $y$ */
8762 scaled dx,dy; /* the vector from knot |p| to its right control point */
8763 integer kk;
8764   /* |k| advanced $270^\circ$ around the ring (cf. $\sin\theta=\cos(\theta+270)$) */
8765
8766 @ The only tricky thing here are the tables |half_cos| and |d_cos| used to
8767 find the point $k/8$ of the way around the circle and the direction vector
8768 to use there.
8769
8770 @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,...@>=
8771 kk=(k+6)% 8;
8772 x_coord(p)=center_x+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_x)
8773            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_x);
8774 y_coord(p)=center_y+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_y)
8775            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_y);
8776 dx=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_x)
8777    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_x);
8778 dy=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_y)
8779    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_y);
8780 right_x(p)=x_coord(p)+dx;
8781 right_y(p)=y_coord(p)+dy;
8782 left_x(p)=x_coord(p)-dx;
8783 left_y(p)=y_coord(p)-dy;
8784 left_type(p)=mp_explicit;
8785 right_type(p)=mp_explicit;
8786 originator(p)=mp_program_code
8787
8788 @ @<Glob...@>=
8789 fraction half_cos[8]; /* ${1\over2}\cos(45k)$ */
8790 fraction d_cos[8]; /* a magic constant times $\cos(45k)$ */
8791
8792 @ The magic constant for |d_cos| is the distance between $({1\over2},0)$ and
8793 $({1\over4}\sqrt2,{1\over4}\sqrt2)$ times the result of the |velocity|
8794 function for $\theta=\phi=22.5^\circ$.  This comes out to be
8795 $$ d = {\sqrt{2-\sqrt2}\over 3+3\cos22.5^\circ}
8796   \approx 0.132608244919772.
8797 $$
8798
8799 @<Set init...@>=
8800 mp->half_cos[0]=fraction_half;
8801 mp->half_cos[1]=94906266; /* $2^{26}\sqrt2\approx94906265.62$ */
8802 mp->half_cos[2]=0;
8803 mp->d_cos[0]=35596755; /* $2^{28}d\approx35596754.69$ */
8804 mp->d_cos[1]=25170707; /* $2^{27}\sqrt2\,d\approx25170706.63$ */
8805 mp->d_cos[2]=0;
8806 for (k=3;k<= 4;k++ ) { 
8807   mp->half_cos[k]=-mp->half_cos[4-k];
8808   mp->d_cos[k]=-mp->d_cos[4-k];
8809 }
8810 for (k=5;k<= 7;k++ ) { 
8811   mp->half_cos[k]=mp->half_cos[8-k];
8812   mp->d_cos[k]=mp->d_cos[8-k];
8813 }
8814
8815 @ The |convex_hull| function forces a pen polygon to be convex when it is
8816 returned by |make_pen| and after any subsequent transformation where rounding
8817 error might allow the convexity to be lost.
8818 The convex hull algorithm used here is described by F.~P. Preparata and
8819 M.~I. Shamos [{\sl Computational Geometry}, Springer-Verlag, 1985].
8820
8821 @<Declare a function called |convex_hull|@>=
8822 @<Declare a procedure called |move_knot|@>
8823 pointer mp_convex_hull (MP mp,pointer h) { /* Make a polygonal pen convex */
8824   pointer l,r; /* the leftmost and rightmost knots */
8825   pointer p,q; /* knots being scanned */
8826   pointer s; /* the starting point for an upcoming scan */
8827   scaled dx,dy; /* a temporary pointer */
8828   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8829      return h;
8830   } else { 
8831     @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>;
8832     @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>;
8833     if ( l!=r ) { 
8834       s=mp_link(r);
8835       @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line and
8836         move them past~|r|@>;
8837       @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line and
8838         move them past~|l|@>;
8839       @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>;
8840       @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>;
8841     }
8842     if ( l!=mp_link(l) ) {
8843       @<Do a Gramm scan and remove vertices where there is no left turn@>;
8844     }
8845     return l;
8846   }
8847 }
8848
8849 @ All comparisons are done primarily on $x$ and secondarily on $y$.
8850
8851 @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>=
8852 l=h;
8853 p=mp_link(h);
8854 while ( p!=h ) { 
8855   if ( x_coord(p)<=x_coord(l) )
8856     if ( (x_coord(p)<x_coord(l)) || (y_coord(p)<y_coord(l)) )
8857       l=p;
8858   p=mp_link(p);
8859 }
8860
8861 @ @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>=
8862 r=h;
8863 p=mp_link(h);
8864 while ( p!=h ) { 
8865   if ( x_coord(p)>=x_coord(r) )
8866     if ( (x_coord(p)>x_coord(r)) || (y_coord(p)>y_coord(r)) )
8867       r=p;
8868   p=mp_link(p);
8869 }
8870
8871 @ @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line...@>=
8872 dx=x_coord(r)-x_coord(l);
8873 dy=y_coord(r)-y_coord(l);
8874 p=mp_link(l);
8875 while ( p!=r ) { 
8876   q=mp_link(p);
8877   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))>0 )
8878     mp_move_knot(mp, p, r);
8879   p=q;
8880 }
8881
8882 @ The |move_knot| procedure removes |p| from a doubly linked list and inserts
8883 it after |q|.
8884
8885 @ @<Declare a procedure called |move_knot|@>=
8886 void mp_move_knot (MP mp,pointer p, pointer q) { 
8887   mp_link(knil(p))=mp_link(p);
8888   knil(mp_link(p))=knil(p);
8889   knil(p)=q;
8890   mp_link(p)=mp_link(q);
8891   mp_link(q)=p;
8892   knil(mp_link(p))=p;
8893 }
8894
8895 @ @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line...@>=
8896 p=s;
8897 while ( p!=l ) { 
8898   q=mp_link(p);
8899   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))<0 )
8900     mp_move_knot(mp, p,l);
8901   p=q;
8902 }
8903
8904 @ The list is likely to be in order already so we just do linear insertions.
8905 Secondary comparisons on $y$ ensure that the sort is consistent with the
8906 choice of |l| and |r|.
8907
8908 @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>=
8909 p=mp_link(l);
8910 while ( p!=r ) { 
8911   q=knil(p);
8912   while ( x_coord(q)>x_coord(p) ) q=knil(q);
8913   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8914     if ( y_coord(q)>y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8915   }
8916   if ( q==knil(p) ) p=mp_link(p);
8917   else { p=mp_link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8918 }
8919
8920 @ @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>=
8921 p=mp_link(r);
8922 while ( p!=l ){ 
8923   q=knil(p);
8924   while ( x_coord(q)<x_coord(p) ) q=knil(q);
8925   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8926     if ( y_coord(q)<y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8927   }
8928   if ( q==knil(p) ) p=mp_link(p);
8929   else { p=mp_link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8930 }
8931
8932 @ The condition involving |ab_vs_cd| tests if there is not a left turn
8933 at knot |q|.  There usually will be a left turn so we streamline the case
8934 where the |then| clause is not executed.
8935
8936 @<Do a Gramm scan and remove vertices where there...@>=
8937
8938 p=l; q=mp_link(l);
8939 while (1) { 
8940   dx=x_coord(q)-x_coord(p);
8941   dy=y_coord(q)-y_coord(p);
8942   p=q; q=mp_link(q);
8943   if ( p==l ) break;
8944   if ( p!=r )
8945     if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(q)-y_coord(p),dy,x_coord(q)-x_coord(p))<=0 ) {
8946       @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>;
8947     }
8948   }
8949 }
8950
8951 @ @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>=
8952
8953 s=knil(p);
8954 mp_free_node(mp, p,knot_node_size);
8955 mp_link(s)=q; knil(q)=s;
8956 if ( s==l ) p=s;
8957 else { p=knil(s); q=s; };
8958 }
8959
8960 @ The |find_offset| procedure sets global variables |(cur_x,cur_y)| to the
8961 offset associated with the given direction |(x,y)|.  If two different offsets
8962 apply, it chooses one of them.
8963
8964 @c 
8965 void mp_find_offset (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
8966   pointer p,q; /* consecutive knots */
8967   scaled wx,wy,hx,hy;
8968   /* the transformation matrix for an elliptical pen */
8969   fraction xx,yy; /* untransformed offset for an elliptical pen */
8970   fraction d; /* a temporary register */
8971   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8972     @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>
8973   } else { 
8974     q=h;
8975     do {  
8976       p=q; q=mp_link(q);
8977     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)>=0));
8978     do {  
8979       p=q; q=mp_link(q);
8980     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)<=0));
8981     mp->cur_x=x_coord(p);
8982     mp->cur_y=y_coord(p);
8983   }
8984 }
8985
8986 @ @<Glob...@>=
8987 scaled cur_x;
8988 scaled cur_y; /* all-purpose return value registers */
8989
8990 @ @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>=
8991 if ( (x==0) && (y==0) ) {
8992   mp->cur_x=x_coord(h); mp->cur_y=y_coord(h);  
8993 } else { 
8994   @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>;
8995   while ( (abs(x)<fraction_half) && (abs(y)<fraction_half) ){ 
8996     x+=x; y+=y;  
8997   };
8998   @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the
8999     untransformed version of |(x,y)|@>;
9000   mp->cur_x=x_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wx)+mp_take_fraction(mp, yy,hx);
9001   mp->cur_y=y_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wy)+mp_take_fraction(mp, yy,hy);
9002 }
9003
9004 @ @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>=
9005 wx=left_x(h)-x_coord(h);
9006 wy=left_y(h)-y_coord(h);
9007 hx=right_x(h)-x_coord(h);
9008 hy=right_y(h)-y_coord(h)
9009
9010 @ @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the...@>=
9011 yy=-(mp_take_fraction(mp, x,hy)+mp_take_fraction(mp, y,-hx));
9012 xx=mp_take_fraction(mp, x,-wy)+mp_take_fraction(mp, y,wx);
9013 d=mp_pyth_add(mp, xx,yy);
9014 if ( d>0 ) { 
9015   xx=half(mp_make_fraction(mp, xx,d));
9016   yy=half(mp_make_fraction(mp, yy,d));
9017 }
9018
9019 @ Finding the bounding box of a pen is easy except if the pen is elliptical.
9020 But we can handle that case by just calling |find_offset| twice.  The answer
9021 is stored in the global variables |minx|, |maxx|, |miny|, and |maxy|.
9022
9023 @c 
9024 void mp_pen_bbox (MP mp,pointer h) {
9025   pointer p; /* for scanning the knot list */
9026   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9027     @<Find the bounding box of an elliptical pen@>;
9028   } else { 
9029     minx=x_coord(h); maxx=minx;
9030     miny=y_coord(h); maxy=miny;
9031     p=mp_link(h);
9032     while ( p!=h ) {
9033       if ( x_coord(p)<minx ) minx=x_coord(p);
9034       if ( y_coord(p)<miny ) miny=y_coord(p);
9035       if ( x_coord(p)>maxx ) maxx=x_coord(p);
9036       if ( y_coord(p)>maxy ) maxy=y_coord(p);
9037       p=mp_link(p);
9038     }
9039   }
9040 }
9041
9042 @ @<Find the bounding box of an elliptical pen@>=
9043
9044 mp_find_offset(mp, 0,fraction_one,h);
9045 maxx=mp->cur_x;
9046 minx=2*x_coord(h)-mp->cur_x;
9047 mp_find_offset(mp, -fraction_one,0,h);
9048 maxy=mp->cur_y;
9049 miny=2*y_coord(h)-mp->cur_y;
9050 }
9051
9052 @* \[21] Edge structures.
9053 Now we come to \MP's internal scheme for representing pictures.
9054 The representation is very different from \MF's edge structures
9055 because \MP\ pictures contain \ps\ graphics objects instead of pixel
9056 images.  However, the basic idea is somewhat similar in that shapes
9057 are represented via their boundaries.
9058
9059 The main purpose of edge structures is to keep track of graphical objects
9060 until it is time to translate them into \ps.  Since \MP\ does not need to
9061 know anything about an edge structure other than how to translate it into
9062 \ps\ and how to find its bounding box, edge structures can be just linked
9063 lists of graphical objects.  \MP\ has no easy way to determine whether
9064 two such objects overlap, but it suffices to draw the first one first and
9065 let the second one overwrite it if necessary.
9066
9067 @(mplib.h@>=
9068 enum mp_graphical_object_code {
9069   @<Graphical object codes@>
9070   mp_final_graphic
9071 };
9072
9073 @ Let's consider the types of graphical objects one at a time.
9074 First of all, a filled contour is represented by a eight-word node.  The first
9075 word contains |type| and |link| fields, and the next six words contain a
9076 pointer to a cyclic path and the value to use for \ps' \&{currentrgbcolor}
9077 parameter.  If a pen is used for filling |pen_p|, |ljoin_val| and |miterlim_val|
9078 give the relevant information.
9079
9080 @d path_p(A) mp_link((A)+1)
9081   /* a pointer to the path that needs filling */
9082 @d pen_p(A) info((A)+1)
9083   /* a pointer to the pen to fill or stroke with */
9084 @d color_model(A) type((A)+2) /*  the color model  */
9085 @d obj_red_loc(A) ((A)+3)  /* the first of three locations for the color */
9086 @d obj_cyan_loc obj_red_loc  /* the first of four locations for the color */
9087 @d obj_grey_loc obj_red_loc  /* the location for the color */
9088 @d red_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9089   /* the red component of the color in the range $0\ldots1$ */
9090 @d cyan_val red_val
9091 @d grey_val red_val
9092 @d green_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9093   /* the green component of the color in the range $0\ldots1$ */
9094 @d magenta_val green_val
9095 @d blue_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9096   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9097 @d yellow_val blue_val
9098 @d black_val(A) mp->mem[(A)+6].sc
9099   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9100 @d ljoin_val(A) name_type((A))  /* the value of \&{linejoin} */
9101 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
9102 @d miterlim_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* the value of \&{miterlimit} */
9103 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
9104 @d obj_color_part(A) mp->mem[(A)+3-red_part].sc
9105   /* interpret an object pointer that has been offset by |red_part..blue_part| */
9106 @d pre_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.lh
9107 @d post_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.rh
9108 @d fill_node_size 9
9109
9110 @ @<Graphical object codes@>=
9111 mp_fill_code=1,
9112
9113 @ @c 
9114 pointer mp_new_fill_node (MP mp,pointer p) {
9115   /* make a fill node for cyclic path |p| and color black */
9116   pointer t; /* the new node */
9117   t=mp_get_node(mp, fill_node_size);
9118   type(t)=mp_fill_code;
9119   path_p(t)=p;
9120   pen_p(t)=null; /* |null| means don't use a pen */
9121   red_val(t)=0;
9122   green_val(t)=0;
9123   blue_val(t)=0;
9124   black_val(t)=0;
9125   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9126   pre_script(t)=null;
9127   post_script(t)=null;
9128   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9129   return t;
9130 }
9131
9132 @ @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>=
9133 if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin_val(t)=2;
9134 else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin_val(t)=1;
9135 else ljoin_val(t)=0;
9136 if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
9137   miterlim_val(t)=unity;
9138 else
9139   miterlim_val(t)=mp->internal[mp_miterlimit]
9140
9141 @ A stroked path is represented by an eight-word node that is like a filled
9142 contour node except that it contains the current \&{linecap} value, a scale
9143 factor for the dash pattern, and a pointer that is non-null if the stroke
9144 is to be dashed.  The purpose of the scale factor is to allow a picture to
9145 be transformed without touching the picture that |dash_p| points to.
9146
9147 @d dash_p(A) mp_link((A)+9)
9148   /* a pointer to the edge structure that gives the dash pattern */
9149 @d lcap_val(A) type((A)+9)
9150   /* the value of \&{linecap} */
9151 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
9152 @d dash_scale(A) mp->mem[(A)+10].sc /* dash lengths are scaled by this factor */
9153 @d stroked_node_size 11
9154
9155 @ @<Graphical object codes@>=
9156 mp_stroked_code=2,
9157
9158 @ @c 
9159 pointer mp_new_stroked_node (MP mp,pointer p) {
9160   /* make a stroked node for path |p| with |pen_p(p)| temporarily |null| */
9161   pointer t; /* the new node */
9162   t=mp_get_node(mp, stroked_node_size);
9163   type(t)=mp_stroked_code;
9164   path_p(t)=p; pen_p(t)=null;
9165   dash_p(t)=null;
9166   dash_scale(t)=unity;
9167   red_val(t)=0;
9168   green_val(t)=0;
9169   blue_val(t)=0;
9170   black_val(t)=0;
9171   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9172   pre_script(t)=null;
9173   post_script(t)=null;
9174   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9175   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap_val(t)=2;
9176   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap_val(t)=1;
9177   else lcap_val(t)=0;
9178   return t;
9179 }
9180
9181 @ When a dashed line is computed in a transformed coordinate system, the dash
9182 lengths get scaled like the pen shape and we need to compensate for this.  Since
9183 there is no unique scale factor for an arbitrary transformation, we use the
9184 the square root of the determinant.  The properties of the determinant make it
9185 easier to maintain the |dash_scale|.  The computation is fairly straight-forward
9186 except for the initialization of the scale factor |s|.  The factor of 64 is
9187 needed because |square_rt| scales its result by $2^8$ while we need $2^{14}$
9188 to counteract the effect of |take_fraction|.
9189
9190 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9191 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) {
9192   scaled maxabs; /* $max(|a|,|b|,|c|,|d|)$ */
9193   unsigned s; /* amount by which the result of |square_rt| needs to be scaled */
9194   @<Initialize |maxabs|@>;
9195   s=64;
9196   while ( (maxabs<fraction_one) && (s>1) ){ 
9197     a+=a; b+=b; c+=c; d+=d;
9198     maxabs+=maxabs; s=halfp(s);
9199   }
9200   return (scaled)(s*mp_square_rt(mp, abs(mp_take_fraction(mp, a,d)-mp_take_fraction(mp, b,c))));
9201 }
9202 @#
9203 scaled mp_get_pen_scale (MP mp,pointer p) { 
9204   return mp_sqrt_det(mp, 
9205     left_x(p)-x_coord(p), right_x(p)-x_coord(p),
9206     left_y(p)-y_coord(p), right_y(p)-y_coord(p));
9207 }
9208
9209 @ @<Internal library ...@>=
9210 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) ;
9211
9212
9213 @ @<Initialize |maxabs|@>=
9214 maxabs=abs(a);
9215 if ( abs(b)>maxabs ) maxabs=abs(b);
9216 if ( abs(c)>maxabs ) maxabs=abs(c);
9217 if ( abs(d)>maxabs ) maxabs=abs(d)
9218
9219 @ When a picture contains text, this is represented by a fourteen-word node
9220 where the color information and |type| and |link| fields are augmented by
9221 additional fields that describe the text and  how it is transformed.
9222 The |path_p| and |pen_p| pointers are replaced by a number that identifies
9223 the font and a string number that gives the text to be displayed.
9224 The |width|, |height|, and |depth| fields
9225 give the dimensions of the text at its design size, and the remaining six
9226 words give a transformation to be applied to the text.  The |new_text_node|
9227 function initializes everything to default values so that the text comes out
9228 black with its reference point at the origin.
9229
9230 @d text_p(A) mp_link((A)+1)  /* a string pointer for the text to display */
9231 @d font_n(A) info((A)+1)  /* the font number */
9232 @d width_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* unscaled width of the text */
9233 @d height_val(A) mp->mem[(A)+9].sc  /* unscaled height of the text */
9234 @d depth_val(A) mp->mem[(A)+10].sc  /* unscaled depth of the text */
9235 @d text_tx_loc(A) ((A)+11)
9236   /* the first of six locations for transformation parameters */
9237 @d tx_val(A) mp->mem[(A)+11].sc  /* $x$ shift amount */
9238 @d ty_val(A) mp->mem[(A)+12].sc  /* $y$ shift amount */
9239 @d txx_val(A) mp->mem[(A)+13].sc  /* |txx| transformation parameter */
9240 @d txy_val(A) mp->mem[(A)+14].sc  /* |txy| transformation parameter */
9241 @d tyx_val(A) mp->mem[(A)+15].sc  /* |tyx| transformation parameter */
9242 @d tyy_val(A) mp->mem[(A)+16].sc  /* |tyy| transformation parameter */
9243 @d text_trans_part(A) mp->mem[(A)+11-x_part].sc
9244     /* interpret a text node pointer that has been offset by |x_part..yy_part| */
9245 @d text_node_size 17
9246
9247 @ @<Graphical object codes@>=
9248 mp_text_code=3,
9249
9250 @ @c @<Declare text measuring subroutines@>
9251 pointer mp_new_text_node (MP mp,char *f,str_number s) {
9252   /* make a text node for font |f| and text string |s| */
9253   pointer t; /* the new node */
9254   t=mp_get_node(mp, text_node_size);
9255   type(t)=mp_text_code;
9256   text_p(t)=s;
9257   font_n(t)=(halfword)mp_find_font(mp, f); /* this identifies the font */
9258   red_val(t)=0;
9259   green_val(t)=0;
9260   blue_val(t)=0;
9261   black_val(t)=0;
9262   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9263   pre_script(t)=null;
9264   post_script(t)=null;
9265   tx_val(t)=0; ty_val(t)=0;
9266   txx_val(t)=unity; txy_val(t)=0;
9267   tyx_val(t)=0; tyy_val(t)=unity;
9268   mp_set_text_box(mp, t); /* this finds the bounding box */
9269   return t;
9270 }
9271
9272 @ The last two types of graphical objects that can occur in an edge structure
9273 are clipping paths and \&{setbounds} paths.  These are slightly more difficult
9274 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
9275 to implement because we must keep track of exactly what is being clipped or
9276 bounded when pictures get merged together.  For this reason, each clipping or
9277 \&{setbounds} operation is represented by a pair of nodes:  first comes a
9278 two-word node whose |path_p| gives the relevant path, then there is the list
9279 of objects to clip or bound followed by a two-word node whose second word is
9280 unused.
9281
9282 Using at least two words for each graphical object node allows them all to be
9283 allocated and deallocated similarly with a global array |gr_object_size| to
9284 give the size in words for each object type.
9285
9286 @d start_clip_size 2
9287 @d start_bounds_size 2
9288 @d stop_clip_size 2 /* the second word is not used here */
9289 @d stop_bounds_size 2 /* the second word is not used here */
9290 @#
9291 @d stop_type(A) ((A)+2)
9292   /* matching |type| for |start_clip_code| or |start_bounds_code| */
9293 @d has_color(A) (type((A))<mp_start_clip_code)
9294   /* does a graphical object have color fields? */
9295 @d has_pen(A) (type((A))<mp_text_code)
9296   /* does a graphical object have a |pen_p| field? */
9297 @d is_start_or_stop(A) (type((A))>=mp_start_clip_code)
9298 @d is_stop(A) (type((A))>=mp_stop_clip_code)
9299
9300 @ @<Graphical object codes@>=
9301 mp_start_clip_code=4, /* |type| of a node that starts clipping */
9302 mp_start_bounds_code=5, /* |type| of a node that gives a \&{setbounds} path */
9303 mp_stop_clip_code=6, /* |type| of a node that stops clipping */
9304 mp_stop_bounds_code=7, /* |type| of a node that stops \&{setbounds} */
9305
9306 @ @c 
9307 pointer mp_new_bounds_node (MP mp,pointer p, quarterword  c) {
9308   /* make a node of type |c| where |p| is the clipping or \&{setbounds} path */
9309   pointer t; /* the new node */
9310   t=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[c]);
9311   type(t)=c;
9312   path_p(t)=p;
9313   return t;
9314 }
9315
9316 @ We need an array to keep track of the sizes of graphical objects.
9317
9318 @<Glob...@>=
9319 quarterword gr_object_size[mp_stop_bounds_code+1];
9320
9321 @ @<Set init...@>=
9322 mp->gr_object_size[mp_fill_code]=fill_node_size;
9323 mp->gr_object_size[mp_stroked_code]=stroked_node_size;
9324 mp->gr_object_size[mp_text_code]=text_node_size;
9325 mp->gr_object_size[mp_start_clip_code]=start_clip_size;
9326 mp->gr_object_size[mp_stop_clip_code]=stop_clip_size;
9327 mp->gr_object_size[mp_start_bounds_code]=start_bounds_size;
9328 mp->gr_object_size[mp_stop_bounds_code]=stop_bounds_size;
9329
9330 @ All the essential information in an edge structure is encoded as a linked list
9331 of graphical objects as we have just seen, but it is helpful to add some
9332 redundant information.  A single edge structure might be used as a dash pattern
9333 many times, and it would be nice to avoid scanning the same structure
9334 repeatedly.  Thus, an edge structure known to be a suitable dash pattern
9335 has a header that gives a list of dashes in a sorted order designed for rapid
9336 translation into \ps.
9337
9338 Each dash is represented by a three-word node containing the initial and final
9339 $x$~coordinates as well as the usual |link| field.  The |link| fields points to
9340 the dash node with the next higher $x$-coordinates and the final link points
9341 to a special location called |null_dash|.  (There should be no overlap between
9342 dashes).  Since the $y$~coordinate of the dash pattern is needed to determine
9343 the period of repetition, this needs to be stored in the edge header along
9344 with a pointer to the list of dash nodes.
9345
9346 @d start_x(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* the starting $x$~coordinate in a dash node */
9347 @d stop_x(A) mp->mem[(A)+2].sc  /* the ending $x$~coordinate in a dash node */
9348 @d dash_node_size 3
9349 @d dash_list mp_link
9350   /* in an edge header this points to the first dash node */
9351 @d dash_y(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* $y$ value for the dash list in an edge header */
9352
9353 @ It is also convenient for an edge header to contain the bounding
9354 box information needed by the \&{llcorner} and \&{urcorner} operators
9355 so that this does not have to be recomputed unnecessarily.  This is done by
9356 adding fields for the $x$~and $y$ extremes as well as a pointer that indicates
9357 how far the bounding box computation has gotten.  Thus if the user asks for
9358 the bounding box and then adds some more text to the picture before asking
9359 for more bounding box information, the second computation need only look at
9360 the additional text.
9361
9362 When the bounding box has not been computed, the |bblast| pointer points
9363 to a dummy link at the head of the graphical object list while the |minx_val|
9364 and |miny_val| fields contain |el_gordo| and the |maxx_val| and |maxy_val|
9365 fields contain |-el_gordo|.
9366
9367 Since the bounding box of pictures containing objects of type
9368 |mp_start_bounds_code| depends on the value of \&{truecorners}, the bounding box
9369 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
9370 data might not be valid for all values of this parameter.  Hence, the |bbtype|
9371 field is needed to keep track of this.
9372
9373 @d minx_val(A) mp->mem[(A)+2].sc
9374 @d miny_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9375 @d maxx_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9376 @d maxy_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9377 @d bblast(A) mp_link((A)+6)  /* last item considered in bounding box computation */
9378 @d bbtype(A) info((A)+6)  /* tells how bounding box data depends on \&{truecorners} */
9379 @d dummy_loc(A) ((A)+7)  /* where the object list begins in an edge header */
9380 @d no_bounds 0
9381   /* |bbtype| value when bounding box data is valid for all \&{truecorners} values */
9382 @d bounds_set 1
9383   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}\le 0$ */
9384 @d bounds_unset 2
9385   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}>0$ */
9386
9387 @c 
9388 void mp_init_bbox (MP mp,pointer h) {
9389   /* Initialize the bounding box information in edge structure |h| */
9390   bblast(h)=dummy_loc(h);
9391   bbtype(h)=no_bounds;
9392   minx_val(h)=el_gordo;
9393   miny_val(h)=el_gordo;
9394   maxx_val(h)=-el_gordo;
9395   maxy_val(h)=-el_gordo;
9396 }
9397
9398 @ The only other entries in an edge header are a reference count in the first
9399 word and a pointer to the tail of the object list in the last word.
9400
9401 @d obj_tail(A) info((A)+7)  /* points to the last entry in the object list */
9402 @d edge_header_size 8
9403
9404 @c 
9405 void mp_init_edges (MP mp,pointer h) {
9406   /* initialize an edge header to null values */
9407   dash_list(h)=null_dash;
9408   obj_tail(h)=dummy_loc(h);
9409   mp_link(dummy_loc(h))=null;
9410   ref_count(h)=null;
9411   mp_init_bbox(mp, h);
9412 }
9413
9414 @ Here is how edge structures are deleted.  The process can be recursive because
9415 of the need to dereference edge structures that are used as dash patterns.
9416 @^recursion@>
9417
9418 @d add_edge_ref(A) incr(ref_count(A))
9419 @d delete_edge_ref(A) { 
9420    if ( ref_count((A))==null ) 
9421      mp_toss_edges(mp, A);
9422    else 
9423      decr(ref_count(A)); 
9424    }
9425
9426 @<Declare the recycling subroutines@>=
9427 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h);
9428 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) ;
9429 void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) ;
9430
9431 @ @c void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) {
9432   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9433   pointer r; /* an edge structure that object |p| refers to */
9434   mp_flush_dash_list(mp, h);
9435   q=mp_link(dummy_loc(h));
9436   while ( (q!=null) ) { 
9437     p=q; q=mp_link(q);
9438     r=mp_toss_gr_object(mp, p);
9439     if ( r!=null ) delete_edge_ref(r);
9440   }
9441   mp_free_node(mp, h,edge_header_size);
9442 }
9443 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h) {
9444   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9445   q=dash_list(h);
9446   while ( q!=null_dash ) { 
9447     p=q; q=mp_link(q);
9448     mp_free_node(mp, p,dash_node_size);
9449   }
9450   dash_list(h)=null_dash;
9451 }
9452 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) {
9453   /* returns an edge structure that needs to be dereferenced */
9454   pointer e; /* the edge structure to return */
9455   e=null;
9456   @<Prepare to recycle graphical object |p|@>;
9457   mp_free_node(mp, p,mp->gr_object_size[type(p)]);
9458   return e;
9459 }
9460
9461 @ @<Prepare to recycle graphical object |p|@>=
9462 switch (type(p)) {
9463 case mp_fill_code: 
9464   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9465   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9466   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9467   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9468   break;
9469 case mp_stroked_code: 
9470   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9471   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9472   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9473   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9474   e=dash_p(p);
9475   break;
9476 case mp_text_code: 
9477   delete_str_ref(text_p(p));
9478   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9479   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9480   break;
9481 case mp_start_clip_code:
9482 case mp_start_bounds_code: 
9483   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9484   break;
9485 case mp_stop_clip_code:
9486 case mp_stop_bounds_code: 
9487   break;
9488 } /* there are no other cases */
9489
9490 @ If we use |add_edge_ref| to ``copy'' edge structures, the real copying needs
9491 to be done before making a significant change to an edge structure.  Much of
9492 the work is done in a separate routine |copy_objects| that copies a list of
9493 graphical objects into a new edge header.
9494
9495 @c @<Declare a function called |copy_objects|@>
9496 pointer mp_private_edges (MP mp,pointer h) {
9497   /* make a private copy of the edge structure headed by |h| */
9498   pointer hh;  /* the edge header for the new copy */
9499   pointer p,pp;  /* pointers for copying the dash list */
9500   if ( ref_count(h)==null ) {
9501     return h;
9502   } else { 
9503     decr(ref_count(h));
9504     hh=mp_copy_objects(mp, mp_link(dummy_loc(h)),null);
9505     @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>;
9506     @<Copy the bounding box information from |h| to |hh| and make |bblast(hh)|
9507       point into the new object list@>;
9508     return hh;
9509   }
9510 }
9511
9512 @ Here we use the fact that |dash_list(hh)=mp_link(hh)|.
9513 @^data structure assumptions@>
9514
9515 @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>=
9516 pp=hh; p=dash_list(h);
9517 while ( (p!=null_dash) ) { 
9518   mp_link(pp)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9519   pp=mp_link(pp);
9520   start_x(pp)=start_x(p);
9521   stop_x(pp)=stop_x(p);
9522   p=mp_link(p);
9523 }
9524 mp_link(pp)=null_dash;
9525 dash_y(hh)=dash_y(h)
9526
9527
9528 @ |h| is an edge structure
9529
9530 @c
9531 mp_dash_object *mp_export_dashes (MP mp, pointer q, scaled *w) {
9532   mp_dash_object *d;
9533   pointer p, h;
9534   scaled scf; /* scale factor */
9535   int *dashes = NULL;
9536   int num_dashes = 1;
9537   h = dash_p(q);
9538   if (h==null ||  dash_list(h)==null_dash) 
9539         return NULL;
9540   p = dash_list(h);
9541   scf=mp_get_pen_scale(mp, pen_p(q));
9542   if (scf==0) {
9543     if (*w==0) scf = dash_scale(q); else return NULL;
9544   } else {
9545     scf=mp_make_scaled(mp, *w,scf);
9546     scf=mp_take_scaled(mp, scf,dash_scale(q));
9547   }
9548   *w = scf;
9549   d = xmalloc(1,sizeof(mp_dash_object));
9550   start_x(null_dash)=start_x(p)+dash_y(h);
9551   while (p != null_dash) { 
9552         dashes = xrealloc(dashes, (num_dashes+2), sizeof(scaled));
9553         dashes[(num_dashes-1)] = 
9554       mp_take_scaled(mp,(stop_x(p)-start_x(p)),scf);
9555         dashes[(num_dashes)]   = 
9556       mp_take_scaled(mp,(start_x(mp_link(p))-stop_x(p)),scf);
9557         dashes[(num_dashes+1)] = -1; /* terminus */
9558         num_dashes+=2;
9559     p=mp_link(p);
9560   }
9561   d->array_field  = dashes;
9562   d->offset_field = 
9563     mp_take_scaled(mp,mp_dash_offset(mp, h),scf);
9564   return d;
9565 }
9566
9567
9568
9569 @ @<Copy the bounding box information from |h| to |hh|...@>=
9570 minx_val(hh)=minx_val(h);
9571 miny_val(hh)=miny_val(h);
9572 maxx_val(hh)=maxx_val(h);
9573 maxy_val(hh)=maxy_val(h);
9574 bbtype(hh)=bbtype(h);
9575 p=dummy_loc(h); pp=dummy_loc(hh);
9576 while ((p!=bblast(h)) ) { 
9577   if ( p==null ) mp_confusion(mp, "bblast");
9578 @:this can't happen bblast}{\quad bblast@>
9579   p=mp_link(p); pp=mp_link(pp);
9580 }
9581 bblast(hh)=pp
9582
9583 @ Here is the promised routine for copying graphical objects into a new edge
9584 structure.  It starts copying at object~|p| and stops just before object~|q|.
9585 If |q| is null, it copies the entire sublist headed at |p|.  The resulting edge
9586 structure requires further initialization by |init_bbox|.
9587
9588 @<Declare a function called |copy_objects|@>=
9589 pointer mp_copy_objects (MP mp, pointer p, pointer q) {
9590   pointer hh;  /* the new edge header */
9591   pointer pp;  /* the last newly copied object */
9592   quarterword k;  /* temporary register */
9593   hh=mp_get_node(mp, edge_header_size);
9594   dash_list(hh)=null_dash;
9595   ref_count(hh)=null;
9596   pp=dummy_loc(hh);
9597   while ( (p!=q) ) {
9598     @<Make |mp_link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>;
9599   }
9600   obj_tail(hh)=pp;
9601   mp_link(pp)=null;
9602   return hh;
9603 }
9604
9605 @ @<Make |mp_link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>=
9606 { k=mp->gr_object_size[type(p)];
9607   mp_link(pp)=mp_get_node(mp, k);
9608   pp=mp_link(pp);
9609   while ( (k>0) ) { decr(k); mp->mem[pp+k]=mp->mem[p+k];  };
9610   @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the
9611     corresponding field in |p|@>;
9612   p=mp_link(p);
9613 }
9614
9615 @ @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the...@>=
9616 switch (type(p)) {
9617 case mp_start_clip_code:
9618 case mp_start_bounds_code: 
9619   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9620   break;
9621 case mp_fill_code: 
9622   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9623   if ( pre_script(p)!=null )  add_str_ref(pre_script(p));
9624   if ( post_script(p)!=null ) add_str_ref(post_script(p));
9625   if ( pen_p(p)!=null ) pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9626   break;
9627 case mp_stroked_code: 
9628   if ( pre_script(p)!=null )  add_str_ref(pre_script(p));
9629   if ( post_script(p)!=null ) add_str_ref(post_script(p));
9630   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9631   pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9632   if ( dash_p(p)!=null ) add_edge_ref(dash_p(pp));
9633   break;
9634 case mp_text_code: 
9635   if ( pre_script(p)!=null )  add_str_ref(pre_script(p));
9636   if ( post_script(p)!=null ) add_str_ref(post_script(p));
9637   add_str_ref(text_p(pp));
9638   break;
9639 case mp_stop_clip_code:
9640 case mp_stop_bounds_code: 
9641   break;
9642 }  /* there are no other cases */
9643
9644 @ Here is one way to find an acceptable value for the second argument to
9645 |copy_objects|.  Given a non-null graphical object list, |skip_1component|
9646 skips past one picture component, where a ``picture component'' is a single
9647 graphical object, or a start bounds or start clip object and everything up
9648 through the matching stop bounds or stop clip object.  The macro version avoids
9649 procedure call overhead and error handling: |skip_component(p)(e)| advances |p|
9650 unless |p| points to a stop bounds or stop clip node, in which case it executes
9651 |e| instead.
9652
9653 @d skip_component(A)
9654     if ( ! is_start_or_stop((A)) ) (A)=mp_link((A));
9655     else if ( ! is_stop((A)) ) (A)=mp_skip_1component(mp, (A));
9656     else 
9657
9658 @c 
9659 pointer mp_skip_1component (MP mp,pointer p) {
9660   integer lev; /* current nesting level */
9661   lev=0;
9662   do {  
9663    if ( is_start_or_stop(p) ) {
9664      if ( is_stop(p) ) decr(lev);  else incr(lev);
9665    }
9666    p=mp_link(p);
9667   } while (lev!=0);
9668   return p;
9669 }
9670
9671 @ Here is a diagnostic routine for printing an edge structure in symbolic form.
9672
9673 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
9674 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>
9675 void mp_print_edges (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) {
9676   pointer p;  /* a graphical object to be printed */
9677   pointer hh,pp;  /* temporary pointers */
9678   scaled scf;  /* a scale factor for the dash pattern */
9679   boolean ok_to_dash;  /* |false| for polygonal pen strokes */
9680   mp_print_diagnostic(mp, "Edge structure",s,nuline);
9681   p=dummy_loc(h);
9682   while ( mp_link(p)!=null ) { 
9683     p=mp_link(p);
9684     mp_print_ln(mp);
9685     switch (type(p)) {
9686       @<Cases for printing graphical object node |p|@>;
9687     default: 
9688           mp_print(mp, "[unknown object type!]");
9689           break;
9690     }
9691   }
9692   mp_print_nl(mp, "End edges");
9693   if ( p!=obj_tail(h) ) mp_print(mp, "?");
9694 @.End edges?@>
9695   mp_end_diagnostic(mp, true);
9696 }
9697
9698 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9699 case mp_fill_code: 
9700   mp_print(mp, "Filled contour ");
9701   mp_print_obj_color(mp, p);
9702   mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_ln(mp);
9703   mp_pr_path(mp, path_p(p)); mp_print_ln(mp);
9704   if ( (pen_p(p)!=null) ) {
9705     @<Print join type for graphical object |p|@>;
9706     mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9707     mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9708   }
9709   break;
9710
9711 @ @<Print join type for graphical object |p|@>=
9712 switch (ljoin_val(p)) {
9713 case 0:
9714   mp_print(mp, "mitered joins limited ");
9715   mp_print_scaled(mp, miterlim_val(p));
9716   break;
9717 case 1:
9718   mp_print(mp, "round joins");
9719   break;
9720 case 2:
9721   mp_print(mp, "beveled joins");
9722   break;
9723 default: 
9724   mp_print(mp, "?? joins");
9725 @.??@>
9726   break;
9727 }
9728
9729 @ For stroked nodes, we need to print |lcap_val(p)| as well.
9730
9731 @<Print join and cap types for stroked node |p|@>=
9732 switch (lcap_val(p)) {
9733 case 0:mp_print(mp, "butt"); break;
9734 case 1:mp_print(mp, "round"); break;
9735 case 2:mp_print(mp, "square"); break;
9736 default: mp_print(mp, "??"); break;
9737 @.??@>
9738 }
9739 mp_print(mp, " ends, ");
9740 @<Print join type for graphical object |p|@>
9741
9742 @ Here is a routine that prints the color of a graphical object if it isn't
9743 black (the default color).
9744
9745 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9746 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>
9747 void mp_print_obj_color (MP mp,pointer p) { 
9748   if ( color_model(p)==mp_grey_model ) {
9749     if ( grey_val(p)>0 ) { 
9750       mp_print(mp, "greyed ");
9751       mp_print_compact_node(mp, obj_grey_loc(p),1);
9752     };
9753   } else if ( color_model(p)==mp_cmyk_model ) {
9754     if ( (cyan_val(p)>0) || (magenta_val(p)>0) || 
9755          (yellow_val(p)>0) || (black_val(p)>0) ) { 
9756       mp_print(mp, "processcolored ");
9757       mp_print_compact_node(mp, obj_cyan_loc(p),4);
9758     };
9759   } else if ( color_model(p)==mp_rgb_model ) {
9760     if ( (red_val(p)>0) || (green_val(p)>0) || (blue_val(p)>0) ) { 
9761       mp_print(mp, "colored "); 
9762       mp_print_compact_node(mp, obj_red_loc(p),3);
9763     };
9764   }
9765 }
9766
9767 @ We also need a procedure for printing consecutive scaled values as if they
9768 were a known big node.
9769
9770 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>=
9771 void mp_print_compact_node (MP mp,pointer p, quarterword k) {
9772   pointer q;  /* last location to print */
9773   q=p+k-1;
9774   mp_print_char(mp, xord('('));
9775   while ( p<=q ){ 
9776     mp_print_scaled(mp, mp->mem[p].sc);
9777     if ( p<q ) mp_print_char(mp, xord(','));
9778     incr(p);
9779   }
9780   mp_print_char(mp, xord(')'));
9781 }
9782
9783 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9784 case mp_stroked_code: 
9785   mp_print(mp, "Filled pen stroke ");
9786   mp_print_obj_color(mp, p);
9787   mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_ln(mp);
9788   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9789   if ( dash_p(p)!=null ) { 
9790     mp_print_nl(mp, "dashed (");
9791     @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>;
9792   }
9793   mp_print_ln(mp);
9794   @<Print join and cap types for stroked node |p|@>;
9795   mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9796   if ( pen_p(p)==null ) mp_print(mp, "???"); /* shouldn't happen */
9797 @.???@>
9798   else mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9799   break;
9800
9801 @ Normally, the  |dash_list| field in an edge header is set to |null_dash|
9802 when it is not known to define a suitable dash pattern.  This is disallowed
9803 here because the |dash_p| field should never point to such an edge header.
9804 Note that memory is allocated for |start_x(null_dash)| and we are free to
9805 give it any convenient value.
9806
9807 @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>=
9808 ok_to_dash=pen_is_elliptical(pen_p(p));
9809 if ( ! ok_to_dash ) scf=unity; else scf=dash_scale(p);
9810 hh=dash_p(p);
9811 pp=dash_list(hh);
9812 if ( (pp==null_dash) || (dash_y(hh)<0) ) {
9813   mp_print(mp, " ??");
9814 } else { start_x(null_dash)=start_x(pp)+dash_y(hh);
9815   while ( pp!=null_dash ) { 
9816     mp_print(mp, "on ");
9817     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, stop_x(pp)-start_x(pp),scf));
9818     mp_print(mp, " off ");
9819     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, start_x(mp_link(pp))-stop_x(pp),scf));
9820     pp = mp_link(pp);
9821     if ( pp!=null_dash ) mp_print_char(mp, xord(' '));
9822   }
9823   mp_print(mp, ") shifted ");
9824   mp_print_scaled(mp, -mp_take_scaled(mp, mp_dash_offset(mp, hh),scf));
9825   if ( ! ok_to_dash || (dash_y(hh)==0) ) mp_print(mp, " (this will be ignored)");
9826 }
9827
9828 @ @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9829 scaled mp_dash_offset (MP mp,pointer h) {
9830   scaled x;  /* the answer */
9831   if (dash_list(h)==null_dash || dash_y(h)<0) mp_confusion(mp, "dash0");
9832 @:this can't happen dash0}{\quad dash0@>
9833   if ( dash_y(h)==0 ) {
9834     x=0; 
9835   } else { 
9836     x=-(start_x(dash_list(h)) % dash_y(h));
9837     if ( x<0 ) x=x+dash_y(h);
9838   }
9839   return x;
9840 }
9841
9842 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9843 case mp_text_code: 
9844   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp,text_p(p));
9845   mp_print(mp, "\" infont \""); mp_print(mp, mp->font_name[font_n(p)]);
9846   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_ln(mp);
9847   mp_print_obj_color(mp, p);
9848   mp_print(mp, "transformed ");
9849   mp_print_compact_node(mp, text_tx_loc(p),6);
9850   break;
9851
9852 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9853 case mp_start_clip_code: 
9854   mp_print(mp, "clipping path:");
9855   mp_print_ln(mp);
9856   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9857   break;
9858 case mp_stop_clip_code: 
9859   mp_print(mp, "stop clipping");
9860   break;
9861
9862 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9863 case mp_start_bounds_code: 
9864   mp_print(mp, "setbounds path:");
9865   mp_print_ln(mp);
9866   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9867   break;
9868 case mp_stop_bounds_code: 
9869   mp_print(mp, "end of setbounds");
9870   break;
9871
9872 @ To initialize the |dash_list| field in an edge header~|h|, we need a
9873 subroutine that scans an edge structure and tries to interpret it as a dash
9874 pattern.  This can only be done when there are no filled regions or clipping
9875 paths and all the pen strokes have the same color.  The first step is to let
9876 $y_0$ be the initial $y$~coordinate of the first pen stroke.  Then we implicitly
9877 project all the pen stroke paths onto the line $y=y_0$ and require that there
9878 be no retracing.  If the resulting paths cover a range of $x$~coordinates of
9879 length $\Delta x$, we set |dash_y(h)| to the length of the dash pattern by
9880 finding the maximum of $\Delta x$ and the absolute value of~$y_0$.
9881
9882 @c @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>
9883 pointer mp_make_dashes (MP mp,pointer h) { /* returns |h| or |null| */
9884   pointer p;  /* this scans the stroked nodes in the object list */
9885   pointer p0;  /* if not |null| this points to the first stroked node */
9886   pointer pp,qq,rr;  /* pointers into |path_p(p)| */
9887   pointer d,dd;  /* pointers used to create the dash list */
9888   scaled y0;
9889   @<Other local variables in |make_dashes|@>;
9890   y0=0;  /* the initial $y$ coordinate */
9891   if ( dash_list(h)!=null_dash ) 
9892         return h;
9893   p0=null;
9894   p=mp_link(dummy_loc(h));
9895   while ( p!=null ) { 
9896     if ( type(p)!=mp_stroked_code ) {
9897       @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type
9898         and |goto not_found|@>;
9899     }
9900     pp=path_p(p);
9901     if ( p0==null ){ p0=p; y0=y_coord(pp);  };
9902     @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path |pp|
9903       or |goto not_found| if there is an error@>;
9904     @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>;
9905     p=mp_link(p);
9906   }
9907   if ( dash_list(h)==null_dash ) 
9908     goto NOT_FOUND; /* No error message */
9909   @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>;
9910   @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>;
9911   return h;
9912 NOT_FOUND: 
9913   @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>;
9914 }
9915
9916 @ @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type...@>=
9917
9918 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9919 help3("When you say `dashed p', picture p should not contain any",
9920   "text, filled regions, or clipping paths.  This time it did",
9921   "so I'll just make it a solid line instead.");
9922 mp_put_get_error(mp);
9923 goto NOT_FOUND;
9924 }
9925
9926 @ A similar error occurs when monotonicity fails.
9927
9928 @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>=
9929 void mp_x_retrace_error (MP mp) { 
9930 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9931 help3("When you say `dashed p', every path in p should be monotone",
9932   "in x and there must be no overlapping.  This failed",
9933   "so I'll just make it a solid line instead.");
9934 mp_put_get_error(mp);
9935 }
9936
9937 @ We stash |p| in |info(d)| if |dash_p(p)<>0| so that subsequent processing can
9938 handle the case where the pen stroke |p| is itself dashed.
9939
9940 @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path...@>=
9941 @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found| if there is
9942   an error@>;
9943 rr=pp;
9944 if ( mp_link(pp)!=pp ) {
9945   do {  
9946     qq=rr; rr=mp_link(rr);
9947     @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|
9948       if there is a problem@>;
9949   } while (right_type(rr)!=mp_endpoint);
9950 }
9951 d=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9952 if ( dash_p(p)==0 ) info(d)=0;  else info(d)=p;
9953 if ( x_coord(pp)<x_coord(rr) ) { 
9954   start_x(d)=x_coord(pp);
9955   stop_x(d)=x_coord(rr);
9956 } else { 
9957   start_x(d)=x_coord(rr);
9958   stop_x(d)=x_coord(pp);
9959 }
9960
9961 @ We also need to check for the case where the segment from |qq| to |rr| is
9962 monotone in $x$ but is reversed relative to the path from |pp| to |qq|.
9963
9964 @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|...@>=
9965 x0=x_coord(qq);
9966 x1=right_x(qq);
9967 x2=left_x(rr);
9968 x3=x_coord(rr);
9969 if ( (x0>x1) || (x1>x2) || (x2>x3) ) {
9970   if ( (x0<x1) || (x1<x2) || (x2<x3) ) {
9971     if ( mp_ab_vs_cd(mp, x2-x1,x2-x1,x1-x0,x3-x2)>0 ) {
9972       mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
9973     }
9974   }
9975 }
9976 if ( (x_coord(pp)>x0) || (x0>x3) ) {
9977   if ( (x_coord(pp)<x0) || (x0<x3) ) {
9978     mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
9979   }
9980 }
9981
9982 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
9983   scaled x0,x1,x2,x3;  /* $x$ coordinates of the segment from |qq| to |rr| */
9984
9985 @ @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found|...@>=
9986 if ( (red_val(p)!=red_val(p0)) || (black_val(p)!=black_val(p0)) ||
9987   (green_val(p)!=green_val(p0)) || (blue_val(p)!=blue_val(p0)) ) {
9988   print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9989   help3("When you say `dashed p', everything in picture p should",
9990     "be the same color.  I can\'t handle your color changes",
9991     "so I'll just make it a solid line instead.");
9992   mp_put_get_error(mp);
9993   goto NOT_FOUND;
9994 }
9995
9996 @ @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>=
9997 start_x(null_dash)=stop_x(d);
9998 dd=h; /* this makes |mp_link(dd)=dash_list(h)| */
9999 while ( start_x(mp_link(dd))<stop_x(d) )
10000   dd=mp_link(dd);
10001 if ( dd!=h ) {
10002   if ( (stop_x(dd)>start_x(d)) )
10003     { mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;  };
10004 }
10005 mp_link(d)=mp_link(dd);
10006 mp_link(dd)=d
10007
10008 @ @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>=
10009 d=dash_list(h);
10010 while ( (mp_link(d)!=null_dash) )
10011   d=mp_link(d);
10012 dd=dash_list(h);
10013 dash_y(h)=stop_x(d)-start_x(dd);
10014 if ( abs(y0)>dash_y(h) ) {
10015   dash_y(h)=abs(y0);
10016 } else if ( d!=dd ) { 
10017   dash_list(h)=mp_link(dd);
10018   stop_x(d)=stop_x(dd)+dash_y(h);
10019   mp_free_node(mp, dd,dash_node_size);
10020 }
10021
10022 @ We get here when the argument is a null picture or when there is an error.
10023 Recovering from an error involves making |dash_list(h)| empty to indicate
10024 that |h| is not known to be a valid dash pattern.  We also dereference |h|
10025 since it is not being used for the return value.
10026
10027 @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>=
10028 mp_flush_dash_list(mp, h);
10029 delete_edge_ref(h);
10030 return null
10031
10032 @ Having carefully saved the dashed stroked nodes in the
10033 corresponding dash nodes, we must be prepared to break up these dashes into
10034 smaller dashes.
10035
10036 @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>=
10037 d=h;  /* now |mp_link(d)=dash_list(h)| */
10038 while ( mp_link(d)!=null_dash ) {
10039   ds=info(mp_link(d));
10040   if ( ds==null ) { 
10041     d=mp_link(d);
10042   } else {
10043     hh=dash_p(ds);
10044     hsf=dash_scale(ds);
10045     if ( (hh==null) ) mp_confusion(mp, "dash1");
10046 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10047     if ( dash_y(hh)==0 ) {
10048       d=mp_link(d);
10049     } else { 
10050       if ( dash_list(hh)==null ) mp_confusion(mp, "dash1");
10051 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10052       @<Replace |mp_link(d)| by a dashed version as determined by edge header
10053           |hh| and scale factor |ds|@>;
10054     }
10055   }
10056 }
10057
10058 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10059 pointer dln;  /* |mp_link(d)| */
10060 pointer hh;  /* an edge header that tells how to break up |dln| */
10061 scaled hsf;  /* the dash pattern from |hh| gets scaled by this */
10062 pointer ds;  /* the stroked node from which |hh| and |hsf| are derived */
10063 scaled xoff;  /* added to $x$ values in |dash_list(hh)| to match |dln| */
10064
10065 @ @<Replace |mp_link(d)| by a dashed version as determined by edge header...@>=
10066 dln=mp_link(d);
10067 dd=dash_list(hh);
10068 xoff=start_x(dln)-mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))-
10069         mp_take_scaled(mp, hsf,mp_dash_offset(mp, hh));
10070 start_x(null_dash)=mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))
10071                    +mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10072 stop_x(null_dash)=start_x(null_dash);
10073 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when
10074   offset by |xoff|@>;
10075 while ( start_x(dln)<=stop_x(dln) ) {
10076   @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix |xoff|@>;
10077   @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset version
10078     of |dd|@>;
10079   dd=mp_link(dd);
10080   start_x(dln)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10081 }
10082 mp_link(d)=mp_link(dln);
10083 mp_free_node(mp, dln,dash_node_size)
10084
10085 @ The name of this module is a bit of a lie because we just find the
10086 first |dd| where |take_scaled (hsf, stop_x(dd))| is large enough to make an
10087 overlap possible.  It could be that the unoffset version of dash |dln| falls
10088 in the gap between |dd| and its predecessor.
10089
10090 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when...@>=
10091 while ( xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd))<start_x(dln) ) {
10092   dd=mp_link(dd);
10093 }
10094
10095 @ @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix...@>=
10096 if ( dd==null_dash ) { 
10097   dd=dash_list(hh);
10098   xoff=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10099 }
10100
10101 @ At this point we already know that
10102 |start_x(dln)<=xoff+take_scaled(hsf,stop_x(dd))|.
10103
10104 @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset...@>=
10105 if ( (xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd)))<=stop_x(dln) ) {
10106   mp_link(d)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10107   d=mp_link(d);
10108   mp_link(d)=dln;
10109   if ( start_x(dln)>(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))))
10110     start_x(d)=start_x(dln);
10111   else 
10112     start_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10113   if ( stop_x(dln)<(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd)))) 
10114     stop_x(d)=stop_x(dln);
10115   else 
10116     stop_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd));
10117 }
10118
10119 @ The next major task is to update the bounding box information in an edge
10120 header~|h|. This is done via a procedure |adjust_bbox| that enlarges an edge
10121 header's bounding box to accommodate the box computed by |path_bbox| or
10122 |pen_bbox|. (This is stored in global variables |minx|, |miny|, |maxx|, and
10123 |maxy|.)
10124
10125 @c void mp_adjust_bbox (MP mp,pointer h) { 
10126   if ( minx<minx_val(h) ) minx_val(h)=minx;
10127   if ( miny<miny_val(h) ) miny_val(h)=miny;
10128   if ( maxx>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=maxx;
10129   if ( maxy>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=maxy;
10130 }
10131
10132 @ Here is a special routine for updating the bounding box information in
10133 edge header~|h| to account for the squared-off ends of a non-cyclic path~|p|
10134 that is to be stroked with the pen~|pp|.
10135
10136 @c void mp_box_ends (MP mp, pointer p, pointer pp, pointer h) {
10137   pointer q;  /* a knot node adjacent to knot |p| */
10138   fraction dx,dy;  /* a unit vector in the direction out of the path at~|p| */
10139   scaled d;  /* a factor for adjusting the length of |(dx,dy)| */
10140   scaled z;  /* a coordinate being tested against the bounding box */
10141   scaled xx,yy;  /* the extreme pen vertex in the |(dx,dy)| direction */
10142   integer i; /* a loop counter */
10143   if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
10144     q=mp_link(p);
10145     while (1) { 
10146       @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from
10147         |q| to~|p|; set~|d|@>;
10148       d=mp_pyth_add(mp, dx,dy);
10149       if ( d>0 ) { 
10150          @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>;
10151          for (i=1;i<= 2;i++) { 
10152            @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and
10153              update the bounding box to accommodate it@>;
10154            dx=-dx; dy=-dy; 
10155         }
10156       }
10157       if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
10158          return;
10159       } else {
10160         @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>;
10161       } 
10162     }
10163   }
10164 }
10165
10166 @ @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from...@>=
10167 if ( q==mp_link(p) ) { 
10168   dx=x_coord(p)-right_x(p);
10169   dy=y_coord(p)-right_y(p);
10170   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10171     dx=x_coord(p)-left_x(q);
10172     dy=y_coord(p)-left_y(q);
10173   }
10174 } else { 
10175   dx=x_coord(p)-left_x(p);
10176   dy=y_coord(p)-left_y(p);
10177   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10178     dx=x_coord(p)-right_x(q);
10179     dy=y_coord(p)-right_y(q);
10180   }
10181 }
10182 dx=x_coord(p)-x_coord(q);
10183 dy=y_coord(p)-y_coord(q)
10184
10185 @ @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>=
10186 dx=mp_make_fraction(mp, dx,d);
10187 dy=mp_make_fraction(mp, dy,d);
10188 mp_find_offset(mp, -dy,dx,pp);
10189 xx=mp->cur_x; yy=mp->cur_y
10190
10191 @ @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and...@>=
10192 mp_find_offset(mp, dx,dy,pp);
10193 d=mp_take_fraction(mp, xx-mp->cur_x,dx)+mp_take_fraction(mp, yy-mp->cur_y,dy);
10194 if ( ((d<0)&&(i==1)) || ((d>0)&&(i==2))) 
10195   mp_confusion(mp, "box_ends");
10196 @:this can't happen box ends}{\quad\\{box\_ends}@>
10197 z=x_coord(p)+mp->cur_x+mp_take_fraction(mp, d,dx);
10198 if ( z<minx_val(h) ) minx_val(h)=z;
10199 if ( z>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=z;
10200 z=y_coord(p)+mp->cur_y+mp_take_fraction(mp, d,dy);
10201 if ( z<miny_val(h) ) miny_val(h)=z;
10202 if ( z>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=z
10203
10204 @ @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>=
10205 do {  
10206   q=p;
10207   p=mp_link(p);
10208 } while (right_type(p)!=mp_endpoint)
10209
10210 @ The major difficulty in finding the bounding box of an edge structure is the
10211 effect of clipping paths.  We treat them conservatively by only clipping to the
10212 clipping path's bounding box, but this still
10213 requires recursive calls to |set_bbox| in order to find the bounding box of
10214 @^recursion@>
10215 the objects to be clipped.  Such calls are distinguished by the fact that the
10216 boolean parameter |top_level| is false.
10217
10218 @c void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level) {
10219   pointer p;  /* a graphical object being considered */
10220   scaled sminx,sminy,smaxx,smaxy;
10221   /* for saving the bounding box during recursive calls */
10222   scaled x0,x1,y0,y1;  /* temporary registers */
10223   integer lev;  /* nesting level for |mp_start_bounds_code| nodes */
10224   @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is
10225   incompatible with |internal[mp_true_corners]|@>;
10226   while ( mp_link(bblast(h))!=null ) { 
10227     p=mp_link(bblast(h));
10228     bblast(h)=p;
10229     switch (type(p)) {
10230     case mp_stop_clip_code: 
10231       if ( top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");  else return;
10232 @:this can't happen bbox}{\quad bbox@>
10233       break;
10234     @<Other cases for updating the bounding box based on the type of object |p|@>;
10235     } /* all cases are enumerated above */
10236   }
10237   if ( ! top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");
10238 }
10239
10240 @ @<Internal library declarations@>=
10241 void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level);
10242
10243 @ @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is...@>=
10244 switch (bbtype(h)) {
10245 case no_bounds: 
10246   break;
10247 case bounds_set: 
10248   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10249   break;
10250 case bounds_unset: 
10251   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10252   break;
10253 } /* there are no other cases */
10254
10255 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10256 case mp_fill_code: 
10257   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10258   if ( pen_p(p)!=null ) { 
10259     x0=minx; y0=miny;
10260     x1=maxx; y1=maxy;
10261     mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10262     minx=minx+x0;
10263     miny=miny+y0;
10264     maxx=maxx+x1;
10265     maxy=maxy+y1;
10266   }
10267   mp_adjust_bbox(mp, h);
10268   break;
10269
10270 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10271 case mp_start_bounds_code: 
10272   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) {
10273     bbtype(h)=bounds_unset;
10274   } else { 
10275     bbtype(h)=bounds_set;
10276     mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10277     mp_adjust_bbox(mp, h);
10278     @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and
10279       |bblast(h)|@>;
10280   }
10281   break;
10282 case mp_stop_bounds_code: 
10283   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10284 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10285   break;
10286
10287 @ @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and...@>=
10288 lev=1;
10289 while ( lev!=0 ) { 
10290   if ( mp_link(p)==null ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10291 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10292   p=mp_link(p);
10293   if ( type(p)==mp_start_bounds_code ) incr(lev);
10294   else if ( type(p)==mp_stop_bounds_code ) decr(lev);
10295 }
10296 bblast(h)=p
10297
10298 @ It saves a lot of grief here to be slightly conservative and not account for
10299 omitted parts of dashed lines.  We also don't worry about the material omitted
10300 when using butt end caps.  The basic computation is for round end caps and
10301 |box_ends| augments it for square end caps.
10302
10303 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10304 case mp_stroked_code: 
10305   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10306   x0=minx; y0=miny;
10307   x1=maxx; y1=maxy;
10308   mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10309   minx=minx+x0;
10310   miny=miny+y0;
10311   maxx=maxx+x1;
10312   maxy=maxy+y1;
10313   mp_adjust_bbox(mp, h);
10314   if ( (left_type(path_p(p))==mp_endpoint)&&(lcap_val(p)==2) )
10315     mp_box_ends(mp, path_p(p), pen_p(p), h);
10316   break;
10317
10318 @ The height width and depth information stored in a text node determines a
10319 rectangle that needs to be transformed according to the transformation
10320 parameters stored in the text node.
10321
10322 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10323 case mp_text_code: 
10324   x1=mp_take_scaled(mp, txx_val(p),width_val(p));
10325   y0=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),-depth_val(p));
10326   y1=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),height_val(p));
10327   minx=tx_val(p);
10328   maxx=minx;
10329   if ( y0<y1 ) { minx=minx+y0; maxx=maxx+y1;  }
10330   else         { minx=minx+y1; maxx=maxx+y0;  }
10331   if ( x1<0 ) minx=minx+x1;  else maxx=maxx+x1;
10332   x1=mp_take_scaled(mp, tyx_val(p),width_val(p));
10333   y0=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),-depth_val(p));
10334   y1=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),height_val(p));
10335   miny=ty_val(p);
10336   maxy=miny;
10337   if ( y0<y1 ) { miny=miny+y0; maxy=maxy+y1;  }
10338   else         { miny=miny+y1; maxy=maxy+y0;  }
10339   if ( x1<0 ) miny=miny+x1;  else maxy=maxy+x1;
10340   mp_adjust_bbox(mp, h);
10341   break;
10342
10343 @ This case involves a recursive call that advances |bblast(h)| to the node of
10344 type |mp_stop_clip_code| that matches |p|.
10345
10346 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10347 case mp_start_clip_code: 
10348   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10349   x0=minx; y0=miny;
10350   x1=maxx; y1=maxy;
10351   sminx=minx_val(h); sminy=miny_val(h);
10352   smaxx=maxx_val(h); smaxy=maxy_val(h);
10353   @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox| recursively
10354     starting at |mp_link(p)|@>;
10355   @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,
10356     |y0|, |y1|@>;
10357   minx=sminx; miny=sminy;
10358   maxx=smaxx; maxy=smaxy;
10359   mp_adjust_bbox(mp, h);
10360   break;
10361
10362 @ @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox|...@>=
10363 minx_val(h)=el_gordo;
10364 miny_val(h)=el_gordo;
10365 maxx_val(h)=-el_gordo;
10366 maxy_val(h)=-el_gordo;
10367 mp_set_bbox(mp, h,false)
10368
10369 @ @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,...@>=
10370 if ( minx_val(h)<x0 ) minx_val(h)=x0;
10371 if ( miny_val(h)<y0 ) miny_val(h)=y0;
10372 if ( maxx_val(h)>x1 ) maxx_val(h)=x1;
10373 if ( maxy_val(h)>y1 ) maxy_val(h)=y1
10374
10375 @* \[22] Finding an envelope.
10376 When \MP\ has a path and a polygonal pen, it needs to express the desired
10377 shape in terms of things \ps\ can understand.  The present task is to compute
10378 a new path that describes the region to be filled.  It is convenient to
10379 define this as a two step process where the first step is determining what
10380 offset to use for each segment of the path.
10381
10382 @ Given a pointer |c| to a cyclic path,
10383 and a pointer~|h| to the first knot of a pen polygon,
10384 the |offset_prep| routine changes the path into cubics that are
10385 associated with particular pen offsets. Thus if the cubic between |p|
10386 and~|q| is associated with the |k|th offset and the cubic between |q| and~|r|
10387 has offset |l| then |info(q)=zero_off+l-k|. (The constant |zero_off| is added
10388 to because |l-k| could be negative.)
10389
10390 After overwriting the type information with offset differences, we no longer
10391 have a true path so we refer to the knot list returned by |offset_prep| as an
10392 ``envelope spec.''
10393 @^envelope spec@>
10394 Since an envelope spec only determines relative changes in pen offsets,
10395 |offset_prep| sets a global variable |spec_offset| to the relative change from
10396 |h| to the first offset.
10397
10398 @d zero_off 16384 /* added to offset changes to make them positive */
10399
10400 @<Glob...@>=
10401 integer spec_offset; /* number of pen edges between |h| and the initial offset */
10402
10403 @ @c @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>
10404 pointer mp_offset_prep (MP mp,pointer c, pointer h) {
10405   halfword n; /* the number of vertices in the pen polygon */
10406   pointer c0,p,q,q0,r,w, ww; /* for list manipulation */
10407   integer k_needed; /* amount to be added to |info(p)| when it is computed */
10408   pointer w0; /* a pointer to pen offset to use just before |p| */
10409   scaled dxin,dyin; /* the direction into knot |p| */
10410   integer turn_amt; /* change in pen offsets for the current cubic */
10411   @<Other local variables for |offset_prep|@>;
10412   dx0=0; dy0=0;
10413   @<Initialize the pen size~|n|@>;
10414   @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>;
10415   p=c; c0=c; k_needed=0;
10416   do {  
10417     q=mp_link(p);
10418     @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics
10419       associated with single offsets, after which |q| should
10420       point to the end of the final such cubic@>;
10421   NOT_FOUND:
10422     @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics that
10423       might have been introduced by the splitting process@>;
10424   } while (q!=c);
10425   @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of
10426     |offset_prep|@>;
10427   return c;
10428 }
10429
10430 @ We shall want to keep track of where certain knots on the cyclic path
10431 wind up in the envelope spec.  It doesn't suffice just to keep pointers to
10432 knot nodes because some nodes are deleted while removing dead cubics.  Thus
10433 |offset_prep| updates the following pointers
10434
10435 @<Glob...@>=
10436 pointer spec_p1;
10437 pointer spec_p2; /* pointers to distinguished knots */
10438
10439 @ @<Set init...@>=
10440 mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
10441
10442 @ @<Initialize the pen size~|n|@>=
10443 n=0; p=h;
10444 do {  
10445   incr(n);
10446   p=mp_link(p);
10447 } while (p!=h)
10448
10449 @ Since the true incoming direction isn't known yet, we just pick a direction
10450 consistent with the pen offset~|h|.  If this is wrong, it can be corrected
10451 later.
10452
10453 @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>=
10454 dxin=x_coord(mp_link(h))-x_coord(knil(h));
10455 dyin=y_coord(mp_link(h))-y_coord(knil(h));
10456 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
10457   dxin=y_coord(knil(h))-y_coord(h);
10458   dyin=x_coord(h)-x_coord(knil(h));
10459 }
10460 w0=h
10461
10462 @ We must be careful not to remove the only cubic in a cycle.
10463
10464 But we must also be careful for another reason. If the user-supplied
10465 path starts with a set of degenerate cubics, the target node |q| can
10466 be collapsed to the initial node |p| which might be the same as the
10467 initial node |c| of the curve. This would cause the |offset_prep| routine
10468 to bail out too early, causing distress later on. (See for example
10469 the testcase reported by Bogus\l{}aw Jackowski in tracker id 267, case 52c
10470 on Sarovar.)
10471
10472 @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics...@>=
10473 q0=q;
10474 do { 
10475   r=mp_link(p);
10476   if ( x_coord(p)==right_x(p) && y_coord(p)==right_y(p) &&
10477        x_coord(p)==left_x(r)  && y_coord(p)==left_y(r) &&
10478        x_coord(p)==x_coord(r) && y_coord(p)==y_coord(r) &&
10479        r!=p ) {
10480       @<Remove the cubic following |p| and update the data structures
10481         to merge |r| into |p|@>;
10482   }
10483   p=r;
10484 } while (p!=q);
10485 /* Check if we removed too much */
10486 if ((q!=q0)&&(q!=c||c==c0))
10487   q = mp_link(q)
10488
10489 @ @<Remove the cubic following |p| and update the data structures...@>=
10490 { k_needed=info(p)-zero_off;
10491   if ( r==q ) { 
10492     q=p;
10493   } else { 
10494     info(p)=k_needed+info(r);
10495     k_needed=0;
10496   };
10497   if ( r==c ) { info(p)=info(c); c=p; };
10498   if ( r==mp->spec_p1 ) mp->spec_p1=p;
10499   if ( r==mp->spec_p2 ) mp->spec_p2=p;
10500   r=p; mp_remove_cubic(mp, p);
10501 }
10502
10503 @ Not setting the |info| field of the newly created knot allows the splitting
10504 routine to work for paths.
10505
10506 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10507 void mp_split_cubic (MP mp,pointer p, fraction t) { /* splits the cubic after |p| */
10508   scaled v; /* an intermediate value */
10509   pointer q,r; /* for list manipulation */
10510   q=mp_link(p); r=mp_get_node(mp, knot_node_size); mp_link(p)=r; mp_link(r)=q;
10511   originator(r)=mp_program_code;
10512   left_type(r)=mp_explicit; right_type(r)=mp_explicit;
10513   v=t_of_the_way(right_x(p),left_x(q));
10514   right_x(p)=t_of_the_way(x_coord(p),right_x(p));
10515   left_x(q)=t_of_the_way(left_x(q),x_coord(q));
10516   left_x(r)=t_of_the_way(right_x(p),v);
10517   right_x(r)=t_of_the_way(v,left_x(q));
10518   x_coord(r)=t_of_the_way(left_x(r),right_x(r));
10519   v=t_of_the_way(right_y(p),left_y(q));
10520   right_y(p)=t_of_the_way(y_coord(p),right_y(p));
10521   left_y(q)=t_of_the_way(left_y(q),y_coord(q));
10522   left_y(r)=t_of_the_way(right_y(p),v);
10523   right_y(r)=t_of_the_way(v,left_y(q));
10524   y_coord(r)=t_of_the_way(left_y(r),right_y(r));
10525 }
10526
10527 @ This does not set |info(p)| or |right_type(p)|.
10528
10529 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10530 void mp_remove_cubic (MP mp,pointer p) { /* removes the dead cubic following~|p| */
10531   pointer q; /* the node that disappears */
10532   q=mp_link(p); mp_link(p)=mp_link(q);
10533   right_x(p)=right_x(q); right_y(p)=right_y(q);
10534   mp_free_node(mp, q,knot_node_size);
10535 }
10536
10537 @ Let $d\prec d'$ mean that the counter-clockwise angle from $d$ to~$d'$ is
10538 strictly between zero and $180^\circ$.  Then we can define $d\preceq d'$ to
10539 mean that the angle could be zero or $180^\circ$. If $w_k=(u_k,v_k)$ is the
10540 $k$th pen offset, the $k$th pen edge direction is defined by the formula
10541 $$d_k=(u\k-u_k,\,v\k-v_k).$$
10542 When listed by increasing $k$, these directions occur in counter-clockwise
10543 order so that $d_k\preceq d\k$ for all~$k$.
10544 The goal of |offset_prep| is to find an offset index~|k| to associate with
10545 each cubic, such that the direction $d(t)$ of the cubic satisfies
10546 $$d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k\qquad\hbox{for $0\le t\le 1$.}\eqno(*)$$
10547 We may have to split a cubic into many pieces before each
10548 piece corresponds to a unique offset.
10549
10550 @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics...@>=
10551 info(p)=zero_off+k_needed;
10552 k_needed=0;
10553 @<Prepare for derivative computations;
10554   |goto not_found| if the current cubic is dead@>;
10555 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>;
10556 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that
10557   $d_{k-1}\preceq(\\{dx},\\{dy})\prec d_k$; also advance |w0| for
10558   the direction change at |p|@>;
10559 @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>;
10560 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>;
10561 @<Complete the offset splitting process@>;
10562 w0=mp_pen_walk(mp, w0,turn_amt)
10563
10564 @ @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10565 pointer mp_pen_walk (MP mp,pointer w, integer k) {
10566   /* walk |k| steps around a pen from |w| */
10567   while ( k>0 ) { w=mp_link(w); decr(k);  };
10568   while ( k<0 ) { w=knil(w); incr(k);  };
10569   return w;
10570 }
10571
10572 @ The direction of a cubic $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)=\bigl(x(t),y(t)\bigr)$ can be
10573 calculated from the quadratic polynomials
10574 ${1\over3}x'(t)=B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$ and
10575 ${1\over3}y'(t)=B(y_1-y_0,y_2-y_1,y_3-y_2;t)$.
10576 Since we may be calculating directions from several cubics
10577 split from the current one, it is desirable to do these calculations
10578 without losing too much precision. ``Scaled up'' values of the
10579 derivatives, which will be less tainted by accumulated errors than
10580 derivatives found from the cubics themselves, are maintained in
10581 local variables |x0|, |x1|, and |x2|, representing $X_0=2^l(x_1-x_0)$,
10582 $X_1=2^l(x_2-x_1)$, and $X_2=2^l(x_3-x_2)$; similarly |y0|, |y1|, and~|y2|
10583 represent $Y_0=2^l(y_1-y_0)$, $Y_1=2^l(y_2-y_1)$, and $Y_2=2^l(y_3-y_2)$.
10584
10585 @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10586 integer x0,x1,x2,y0,y1,y2; /* representatives of derivatives */
10587 integer t0,t1,t2; /* coefficients of polynomial for slope testing */
10588 integer du,dv,dx,dy; /* for directions of the pen and the curve */
10589 integer dx0,dy0; /* initial direction for the first cubic in the curve */
10590 integer max_coef; /* used while scaling */
10591 integer x0a,x1a,x2a,y0a,y1a,y2a; /* intermediate values */
10592 fraction t; /* where the derivative passes through zero */
10593 fraction s; /* a temporary value */
10594
10595 @ @<Prepare for derivative computations...@>=
10596 x0=right_x(p)-x_coord(p);
10597 x2=x_coord(q)-left_x(q);
10598 x1=left_x(q)-right_x(p);
10599 y0=right_y(p)-y_coord(p); y2=y_coord(q)-left_y(q);
10600 y1=left_y(q)-right_y(p);
10601 max_coef=abs(x0);
10602 if ( abs(x1)>max_coef ) max_coef=abs(x1);
10603 if ( abs(x2)>max_coef ) max_coef=abs(x2);
10604 if ( abs(y0)>max_coef ) max_coef=abs(y0);
10605 if ( abs(y1)>max_coef ) max_coef=abs(y1);
10606 if ( abs(y2)>max_coef ) max_coef=abs(y2);
10607 if ( max_coef==0 ) goto NOT_FOUND;
10608 while ( max_coef<fraction_half ) {
10609   double(max_coef);
10610   double(x0); double(x1); double(x2);
10611   double(y0); double(y1); double(y2);
10612 }
10613
10614 @ Let us first solve a special case of the problem: Suppose we
10615 know an index~$k$ such that either (i)~$d(t)\succeq d_{k-1}$ for all~$t$
10616 and $d(0)\prec d_k$, or (ii)~$d(t)\preceq d_k$ for all~$t$ and
10617 $d(0)\succ d_{k-1}$.
10618 Then, in a sense, we're halfway done, since one of the two relations
10619 in $(*)$ is satisfied, and the other couldn't be satisfied for
10620 any other value of~|k|.
10621
10622 Actually, the conditions can be relaxed somewhat since a relation such as
10623 $d(t)\succeq d_{k-1}$ restricts $d(t)$ to a half plane when all that really
10624 matters is whether $d(t)$ crosses the ray in the $d_{k-1}$ direction from
10625 the origin.  The condition for case~(i) becomes $d_{k-1}\preceq d(0)\prec d_k$
10626 and $d(t)$ never crosses the $d_{k-1}$ ray in the clockwise direction.
10627 Case~(ii) is similar except $d(t)$ cannot cross the $d_k$ ray in the
10628 counterclockwise direction.
10629
10630 The |fin_offset_prep| subroutine solves the stated subproblem.
10631 It has a parameter called |rise| that is |1| in
10632 case~(i), |-1| in case~(ii). Parameters |x0| through |y2| represent
10633 the derivative of the cubic following |p|.
10634 The |w| parameter should point to offset~$w_k$ and |info(p)| should already
10635 be set properly.  The |turn_amt| parameter gives the absolute value of the
10636 overall net change in pen offsets.
10637
10638 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10639 void mp_fin_offset_prep (MP mp,pointer p, pointer w, integer 
10640   x0,integer x1, integer x2, integer y0, integer y1, integer y2, 
10641   integer rise, integer turn_amt)  {
10642   pointer ww; /* for list manipulation */
10643   scaled du,dv; /* for slope calculation */
10644   integer t0,t1,t2; /* test coefficients */
10645   fraction t; /* place where the derivative passes a critical slope */
10646   fraction s; /* slope or reciprocal slope */
10647   integer v; /* intermediate value for updating |x0..y2| */
10648   pointer q; /* original |mp_link(p)| */
10649   q=mp_link(p);
10650   while (1)  { 
10651     if ( rise>0 ) ww=mp_link(w); /* a pointer to $w\k$ */
10652     else  ww=knil(w); /* a pointer to $w_{k-1}$ */
10653     @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)|
10654       for $d(t)$ versus $d_k$ or $d_{k-1}$@>;
10655     t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10656     if ( t>=fraction_one ) {
10657       if ( turn_amt>0 ) t=fraction_one;  else return;
10658     }
10659     @<Split the cubic at $t$,
10660       and split off another cubic if the derivative crosses back@>;
10661     w=ww;
10662   }
10663 }
10664
10665 @ We want $B(\\{t0},\\{t1},\\{t2};t)$ to be the dot product of $d(t)$ with a
10666 $-90^\circ$ rotation of the vector from |w| to |ww|.  This makes the resulting
10667 function cross from positive to negative when $d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k$
10668 begins to fail.
10669
10670 @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)| for $d(t)$ versus...@>=
10671 du=x_coord(ww)-x_coord(w); dv=y_coord(ww)-y_coord(w);
10672 if ( abs(du)>=abs(dv) ) {
10673   s=mp_make_fraction(mp, dv,du);
10674   t0=mp_take_fraction(mp, x0,s)-y0;
10675   t1=mp_take_fraction(mp, x1,s)-y1;
10676   t2=mp_take_fraction(mp, x2,s)-y2;
10677   if ( du<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10678 } else { 
10679   s=mp_make_fraction(mp, du,dv);
10680   t0=x0-mp_take_fraction(mp, y0,s);
10681   t1=x1-mp_take_fraction(mp, y1,s);
10682   t2=x2-mp_take_fraction(mp, y2,s);
10683   if ( dv<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10684 }
10685 if ( t0<0 ) t0=0 /* should be positive without rounding error */
10686
10687 @ The curve has crossed $d_k$ or $d_{k-1}$; its initial segment satisfies
10688 $(*)$, and it might cross again and return towards $s_{k-1}$ or $s_k$,
10689 respectively, yielding another solution of $(*)$.
10690
10691 @<Split the cubic at $t$, and split off another...@>=
10692
10693 mp_split_cubic(mp, p,t); p=mp_link(p); info(p)=zero_off+rise;
10694 decr(turn_amt);
10695 v=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10696 x0=t_of_the_way(v,x1);
10697 v=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10698 y0=t_of_the_way(v,y1);
10699 if ( turn_amt<0 ) {
10700   t1=t_of_the_way(t1,t2);
10701   if ( t1>0 ) t1=0; /* without rounding error, |t1| would be |<=0| */
10702   t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10703   if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10704   incr(turn_amt);
10705   if ( (t==fraction_one)&&(mp_link(p)!=q) ) {
10706     info(mp_link(p))=info(mp_link(p))-rise;
10707   } else { 
10708     mp_split_cubic(mp, p,t); info(mp_link(p))=zero_off-rise;
10709     v=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10710     x2=t_of_the_way(x1,v);
10711     v=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10712     y2=t_of_the_way(y1,v);
10713   }
10714 }
10715 }
10716
10717 @ Now we must consider the general problem of |offset_prep|, when
10718 nothing is known about a given cubic. We start by finding its
10719 direction in the vicinity of |t=0|.
10720
10721 If $z'(t)=0$, the given cubic is numerically unstable but |offset_prep|
10722 has not yet introduced any more numerical errors.  Thus we can compute
10723 the true initial direction for the given cubic, even if it is almost
10724 degenerate.
10725
10726 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>=
10727 dx=x0; dy=y0;
10728 if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10729   dx=x1; dy=y1;
10730   if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10731     dx=x2; dy=y2;
10732   }
10733 }
10734 if ( p==c ) { dx0=dx; dy0=dy;  }
10735
10736 @ @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>=
10737 dxin=x2; dyin=y2;
10738 if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10739   dxin=x1; dyin=y1;
10740   if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10741     dxin=x0; dyin=y0;
10742   }
10743 }
10744
10745 @ The next step is to bracket the initial direction between consecutive
10746 edges of the pen polygon.  We must be careful to turn clockwise only if
10747 this makes the turn less than $180^\circ$. (A $180^\circ$ turn must be
10748 counter-clockwise in order to make \&{doublepath} envelopes come out
10749 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
10750 right.) This code depends on |w0| being the offset for |(dxin,dyin)|.
10751
10752 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that...@>=
10753 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp,w0,dx,dy,(mp_ab_vs_cd(mp, dy,dxin,dx,dyin)>=0));
10754 w=mp_pen_walk(mp, w0, turn_amt);
10755 w0=w;
10756 info(p)=info(p)+turn_amt
10757
10758 @ Decide how many pen offsets to go away from |w| in order to find the offset
10759 for |(dx,dy)|, going counterclockwise if |ccw| is |true|.  This assumes that
10760 |w| is the offset for some direction $(x',y')$ from which the angle to |(dx,dy)|
10761 in the sense determined by |ccw| is less than or equal to $180^\circ$.
10762
10763 If the pen polygon has only two edges, they could both be parallel
10764 to |(dx,dy)|.  In this case, we must be careful to stop after crossing the first
10765 such edge in order to avoid an infinite loop.
10766
10767 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10768 integer mp_get_turn_amt (MP mp,pointer w, scaled  dx,
10769                          scaled dy, boolean  ccw) {
10770   pointer ww; /* a neighbor of knot~|w| */
10771   integer s; /* turn amount so far */
10772   integer t; /* |ab_vs_cd| result */
10773   s=0;
10774   if ( ccw ) { 
10775     ww=mp_link(w);
10776     do {  
10777       t=mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(ww)-x_coord(w)),
10778                         dx,(y_coord(ww)-y_coord(w)));
10779       if ( t<0 ) break;
10780       incr(s);
10781       w=ww; ww=mp_link(ww);
10782     } while (t>0);
10783   } else { 
10784     ww=knil(w);
10785     while ( mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(w)-x_coord(ww)),
10786                             dx,(y_coord(w)-y_coord(ww))) < 0) { 
10787       decr(s);
10788       w=ww; ww=knil(ww);
10789     }
10790   }
10791   return s;
10792 }
10793
10794 @ When we're all done, the final offset is |w0| and the final curve direction
10795 is |(dxin,dyin)|.  With this knowledge of the incoming direction at |c|, we
10796 can correct |info(c)| which was erroneously based on an incoming offset
10797 of~|h|.
10798
10799 @d fix_by(A) info(c)=info(c)+(A)
10800
10801 @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of...@>=
10802 mp->spec_offset=info(c)-zero_off;
10803 if ( mp_link(c)==c ) {
10804   info(c)=zero_off+n;
10805 } else { 
10806   fix_by(k_needed);
10807   while ( w0!=h ) { fix_by(1); w0=mp_link(w0);  };
10808   while ( info(c)<=zero_off-n ) fix_by(n);
10809   while ( info(c)>zero_off ) fix_by(-n);
10810   if ( (info(c)!=zero_off)&&(mp_ab_vs_cd(mp, dy0,dxin,dx0,dyin)>=0) ) fix_by(n);
10811 }
10812
10813 @ Finally we want to reduce the general problem to situations that
10814 |fin_offset_prep| can handle. We split the cubic into at most three parts
10815 with respect to $d_{k-1}$, and apply |fin_offset_prep| to each part.
10816
10817 @<Complete the offset splitting process@>=
10818 ww=knil(w);
10819 @<Compute test coeff...@>;
10820 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set
10821   |t:=fraction_one+1|@>;
10822 if ( t>fraction_one ) {
10823   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1,x2,y0,y1,y2,1,turn_amt);
10824 } else {
10825   mp_split_cubic(mp, p,t); r=mp_link(p);
10826   x1a=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10827   x2a=t_of_the_way(x1a,x1);
10828   y1a=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10829   y2a=t_of_the_way(y1a,y1);
10830   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1a,x2a,y0,y1a,y2a,1,0); x0=x2a; y0=y2a;
10831   info(r)=zero_off-1;
10832   if ( turn_amt>=0 ) {
10833     t1=t_of_the_way(t1,t2);
10834     if ( t1>0 ) t1=0;
10835     t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10836     if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10837     @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>;
10838     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,0);
10839   } else {
10840     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,(-1-turn_amt));
10841   }
10842 }
10843
10844 @ @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>=
10845 mp_split_cubic(mp, r,t); info(mp_link(r))=zero_off+1;
10846 x1a=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10847 x0a=t_of_the_way(x1,x1a);
10848 y1a=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10849 y0a=t_of_the_way(y1,y1a);
10850 mp_fin_offset_prep(mp, mp_link(r),w,x0a,x1a,x2,y0a,y1a,y2,1,turn_amt);
10851 x2=x0a; y2=y0a
10852
10853 @ At this point, the direction of the incoming pen edge is |(-du,-dv)|.
10854 When the component of $d(t)$ perpendicular to |(-du,-dv)| crosses zero, we
10855 need to decide whether the directions are parallel or antiparallel.  We
10856 can test this by finding the dot product of $d(t)$ and |(-du,-dv)|, but this
10857 should be avoided when the value of |turn_amt| already determines the
10858 answer.  If |t2<0|, there is one crossing and it is antiparallel only if
10859 |turn_amt>=0|.  If |turn_amt<0|, there should always be at least one
10860 crossing and the first crossing cannot be antiparallel.
10861
10862 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set...@>=
10863 t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10864 if ( turn_amt>=0 ) {
10865   if ( t2<0 ) {
10866     t=fraction_one+1;
10867   } else { 
10868     u0=t_of_the_way(x0,x1);
10869     u1=t_of_the_way(x1,x2);
10870     ss=mp_take_fraction(mp, -du,t_of_the_way(u0,u1));
10871     v0=t_of_the_way(y0,y1);
10872     v1=t_of_the_way(y1,y2);
10873     ss=ss+mp_take_fraction(mp, -dv,t_of_the_way(v0,v1));
10874     if ( ss<0 ) t=fraction_one+1;
10875   }
10876 } else if ( t>fraction_one ) {
10877   t=fraction_one;
10878 }
10879
10880 @ @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10881 integer u0,u1,v0,v1; /* intermediate values for $d(t)$ calculation */
10882 integer ss = 0; /* the part of the dot product computed so far */
10883 int d_sign; /* sign of overall change in direction for this cubic */
10884
10885 @ If the cubic almost has a cusp, it is a numerically ill-conditioned
10886 problem to decide which way it loops around but that's OK as long we're
10887 consistent.  To make \&{doublepath} envelopes work properly, reversing
10888 the path should always change the sign of |turn_amt|.
10889
10890 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>=
10891 d_sign=mp_ab_vs_cd(mp, dx,dyin, dxin,dy);
10892 if ( d_sign==0 ) {
10893   @<Check rotation direction based on node position@>
10894 }
10895 if ( d_sign==0 ) {
10896   if ( dx==0 ) {
10897     if ( dy>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1;
10898   } else {
10899     if ( dx>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1; 
10900   }
10901 }
10902 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is
10903   more than $180^\circ$@>;
10904 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp, w, dxin, dyin, (d_sign>0));
10905 if ( ss<0 ) turn_amt=turn_amt-d_sign*n
10906
10907 @ We check rotation direction by looking at the vector connecting the current
10908 node with the next. If its angle with incoming and outgoing tangents has the
10909 same sign, we pick this as |d_sign|, since it means we have a flex, not a cusp.
10910 Otherwise we proceed to the cusp code.
10911
10912 @<Check rotation direction based on node position@>=
10913 u0=x_coord(q)-x_coord(p);
10914 u1=y_coord(q)-y_coord(p);
10915 d_sign = half(mp_ab_vs_cd(mp, dx, u1, u0, dy)+
10916   mp_ab_vs_cd(mp, u0, dyin, dxin, u1));
10917
10918 @ In order to be invariant under path reversal, the result of this computation
10919 should not change when |x0|, |y0|, $\ldots$ are all negated and |(x0,y0)| is
10920 then swapped with |(x2,y2)|.  We make use of the identities
10921 |take_fraction(-a,-b)=take_fraction(a,b)| and
10922 |t_of_the_way(-a,-b)=-(t_of_the_way(a,b))|.
10923
10924 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is...@>=
10925 t0=half(mp_take_fraction(mp, x0,y2))-half(mp_take_fraction(mp, x2,y0));
10926 t1=half(mp_take_fraction(mp, x1,(y0+y2)))-half(mp_take_fraction(mp, y1,(x0+x2)));
10927 if ( t0==0 ) t0=d_sign; /* path reversal always negates |d_sign| */
10928 if ( t0>0 ) {
10929   t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,-t0);
10930   u0=t_of_the_way(x0,x1);
10931   u1=t_of_the_way(x1,x2);
10932   v0=t_of_the_way(y0,y1);
10933   v1=t_of_the_way(y1,y2);
10934 } else { 
10935   t=mp_crossing_point(mp, -t0,t1,t0);
10936   u0=t_of_the_way(x2,x1);
10937   u1=t_of_the_way(x1,x0);
10938   v0=t_of_the_way(y2,y1);
10939   v1=t_of_the_way(y1,y0);
10940 }
10941 ss=mp_take_fraction(mp, (x0+x2),t_of_the_way(u0,u1))+
10942    mp_take_fraction(mp, (y0+y2),t_of_the_way(v0,v1))
10943
10944 @ Here's a routine that prints an envelope spec in symbolic form.  It assumes
10945 that the |cur_pen| has not been walked around to the first offset.
10946
10947 @c 
10948 void mp_print_spec (MP mp,pointer cur_spec, pointer cur_pen, const char *s) {
10949   pointer p,q; /* list traversal */
10950   pointer w; /* the current pen offset */
10951   mp_print_diagnostic(mp, "Envelope spec",s,true);
10952   p=cur_spec; w=mp_pen_walk(mp, cur_pen,mp->spec_offset);
10953   mp_print_ln(mp);
10954   mp_print_two(mp, x_coord(cur_spec),y_coord(cur_spec));
10955   mp_print(mp, " % beginning with offset ");
10956   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
10957   do { 
10958     while (1) {  
10959       q=mp_link(p);
10960       @<Print the cubic between |p| and |q|@>;
10961       p=q;
10962           if ((p==cur_spec) || (info(p)!=zero_off)) 
10963         break;
10964     }
10965     if ( info(p)!=zero_off ) {
10966       @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>;
10967     }
10968   } while (p!=cur_spec);
10969   mp_print_nl(mp, " & cycle");
10970   mp_end_diagnostic(mp, true);
10971 }
10972
10973 @ @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>=
10974
10975   w=mp_pen_walk(mp, w, (info(p)-zero_off));
10976   mp_print(mp, " % ");
10977   if ( info(p)>zero_off ) mp_print(mp, "counter");
10978   mp_print(mp, "clockwise to offset ");
10979   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
10980 }
10981
10982 @ @<Print the cubic between |p| and |q|@>=
10983
10984   mp_print_nl(mp, "   ..controls ");
10985   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p));
10986   mp_print(mp, " and ");
10987   mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
10988   mp_print_nl(mp, " ..");
10989   mp_print_two(mp, x_coord(q),y_coord(q));
10990 }
10991
10992 @ Once we have an envelope spec, the remaining task to construct the actual
10993 envelope by offsetting each cubic as determined by the |info| fields in
10994 the knots.  First we use |offset_prep| to convert the |c| into an envelope
10995 spec. Then we add the offsets so that |c| becomes a cyclic path that represents
10996 the envelope.
10997
10998 The |ljoin| and |miterlim| parameters control the treatment of points where the
10999 pen offset changes, and |lcap| controls the endpoints of a \&{doublepath}.
11000 The endpoints are easily located because |c| is given in undoubled form
11001 and then doubled in this procedure.  We use |spec_p1| and |spec_p2| to keep
11002 track of the endpoints and treat them like very sharp corners.
11003 Butt end caps are treated like beveled joins; round end caps are treated like
11004 round joins; and square end caps are achieved by setting |join_type:=3|.
11005
11006 None of these parameters apply to inside joins where the convolution tracing
11007 has retrograde lines.  In such cases we use a simple connect-the-endpoints
11008 approach that is achieved by setting |join_type:=2|.
11009
11010 @c @<Declare a function called |insert_knot|@>
11011 pointer mp_make_envelope (MP mp,pointer c, pointer h, quarterword ljoin,
11012   quarterword lcap, scaled miterlim) {
11013   pointer p,q,r,q0; /* for manipulating the path */
11014   int join_type=0; /* codes |0..3| for mitered, round, beveled, or square */
11015   pointer w,w0; /* the pen knot for the current offset */
11016   scaled qx,qy; /* unshifted coordinates of |q| */
11017   halfword k,k0; /* controls pen edge insertion */
11018   @<Other local variables for |make_envelope|@>;
11019   dxin=0; dyin=0; dxout=0; dyout=0;
11020   mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
11021   @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>;
11022   @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to
11023     the initial offset@>;
11024   w=h;
11025   p=c;
11026   do {  
11027     q=mp_link(p); q0=q;
11028     qx=x_coord(q); qy=y_coord(q);
11029     k=info(q);
11030     k0=k; w0=w;
11031     if ( k!=zero_off ) {
11032       @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>;
11033     }
11034     @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>;
11035     while ( k!=zero_off ) { 
11036       @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>;
11037       if ( (join_type==1)||(k==zero_off) )
11038          q=mp_insert_knot(mp, q,qx+x_coord(w),qy+y_coord(w));
11039     };
11040     if ( q!=mp_link(p) ) {
11041       @<Set |p=mp_link(p)| and add knots between |p| and |q| as
11042         required by |join_type|@>;
11043     }
11044     p=q;
11045   } while (q0!=c);
11046   return c;
11047 }
11048
11049 @ @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to...@>=
11050 c=mp_offset_prep(mp, c,h);
11051 if ( mp->internal[mp_tracing_specs]>0 ) 
11052   mp_print_spec(mp, c,h,"");
11053 h=mp_pen_walk(mp, h,mp->spec_offset)
11054
11055 @ Mitered and squared-off joins depend on path directions that are difficult to
11056 compute for degenerate cubics.  The envelope spec computed by |offset_prep| can
11057 have degenerate cubics only if the entire cycle collapses to a single
11058 degenerate cubic.  Setting |join_type:=2| in this case makes the computed
11059 envelope degenerate as well.
11060
11061 @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>=
11062 if ( k<zero_off ) {
11063   join_type=2;
11064 } else {
11065   if ( (q!=mp->spec_p1)&&(q!=mp->spec_p2) ) join_type=ljoin;
11066   else if ( lcap==2 ) join_type=3;
11067   else join_type=2-lcap;
11068   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11069     @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of
11070       degeneracy set |join_type:=2|@>;
11071     if ( join_type==0 ) {
11072       @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|
11073         then set |join_type:=2|@>;
11074     }
11075   }
11076 }
11077
11078 @ @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|...@>=
11079
11080   tmp=mp_take_fraction(mp, miterlim,fraction_half+
11081       half(mp_take_fraction(mp, dxin,dxout)+mp_take_fraction(mp, dyin,dyout)));
11082   if ( tmp<unity )
11083     if ( mp_take_scaled(mp, miterlim,tmp)<unity ) join_type=2;
11084 }
11085
11086 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11087 fraction dxin,dyin,dxout,dyout; /* directions at |q| when square or mitered */
11088 scaled tmp; /* a temporary value */
11089
11090 @ The coordinates of |p| have already been shifted unless |p| is the first
11091 knot in which case they get shifted at the very end.
11092
11093 @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>=
11094 right_x(p)=right_x(p)+x_coord(w);
11095 right_y(p)=right_y(p)+y_coord(w);
11096 left_x(q)=left_x(q)+x_coord(w);
11097 left_y(q)=left_y(q)+y_coord(w);
11098 x_coord(q)=x_coord(q)+x_coord(w);
11099 y_coord(q)=y_coord(q)+y_coord(w);
11100 left_type(q)=mp_explicit;
11101 right_type(q)=mp_explicit
11102
11103 @ @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>=
11104 if ( k>zero_off ){ w=mp_link(w); decr(k);  }
11105 else { w=knil(w); incr(k);  }
11106
11107 @ The cubic from |q| to the new knot at |(x,y)| becomes a line segment and
11108 the |right_x| and |right_y| fields of |r| are set from |q|.  This is done in
11109 case the cubic containing these control points is ``yet to be examined.''
11110
11111 @<Declare a function called |insert_knot|@>=
11112 pointer mp_insert_knot (MP mp,pointer q, scaled x, scaled y) {
11113   /* returns the inserted knot */
11114   pointer r; /* the new knot */
11115   r=mp_get_node(mp, knot_node_size);
11116   mp_link(r)=mp_link(q); mp_link(q)=r;
11117   right_x(r)=right_x(q);
11118   right_y(r)=right_y(q);
11119   x_coord(r)=x;
11120   y_coord(r)=y;
11121   right_x(q)=x_coord(q);
11122   right_y(q)=y_coord(q);
11123   left_x(r)=x_coord(r);
11124   left_y(r)=y_coord(r);
11125   left_type(r)=mp_explicit;
11126   right_type(r)=mp_explicit;
11127   originator(r)=mp_program_code;
11128   return r;
11129 }
11130
11131 @ After setting |p:=mp_link(p)|, either |join_type=1| or |q=mp_link(p)|.
11132
11133 @<Set |p=mp_link(p)| and add knots between |p| and |q| as...@>=
11134
11135   p=mp_link(p);
11136   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11137     if ( join_type==0 ) {
11138       @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>
11139     } else {
11140       @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a
11141         squared join@>;
11142     }
11143     if ( r!=null ) { 
11144       right_x(r)=x_coord(r);
11145       right_y(r)=y_coord(r);
11146     }
11147   }
11148 }
11149
11150 @ For very small angles, adding a knot is unnecessary and would cause numerical
11151 problems, so we just set |r:=null| in that case.
11152
11153 @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>=
11154
11155   det=mp_take_fraction(mp, dyout,dxin)-mp_take_fraction(mp, dxout,dyin);
11156   if ( abs(det)<26844 ) { 
11157      r=null; /* sine $<10^{-4}$ */
11158   } else { 
11159     tmp=mp_take_fraction(mp, x_coord(q)-x_coord(p),dyout)-
11160         mp_take_fraction(mp, y_coord(q)-y_coord(p),dxout);
11161     tmp=mp_make_fraction(mp, tmp,det);
11162     r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11163       y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11164   }
11165 }
11166
11167 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11168 fraction det; /* a determinant used for mitered join calculations */
11169
11170 @ @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a...@>=
11171
11172   ht_x=y_coord(w)-y_coord(w0);
11173   ht_y=x_coord(w0)-x_coord(w);
11174   while ( (abs(ht_x)<fraction_half)&&(abs(ht_y)<fraction_half) ) { 
11175     ht_x+=ht_x; ht_y+=ht_y;
11176   }
11177   @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range dot
11178     product with |(ht_x,ht_y)|@>;
11179   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxin,ht_x)+
11180                                   mp_take_fraction(mp, dyin,ht_y));
11181   r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11182                          y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11183   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxout,ht_x)+
11184                                   mp_take_fraction(mp, dyout,ht_y));
11185   r=mp_insert_knot(mp, r,x_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxout),
11186                          y_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyout));
11187 }
11188
11189 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11190 fraction ht_x,ht_y; /* perpendicular to the segment from |p| to |q| */
11191 scaled max_ht; /* maximum height of the pen polygon above the |w0|-|w| line */
11192 halfword kk; /* keeps track of the pen vertices being scanned */
11193 pointer ww; /* the pen vertex being tested */
11194
11195 @ The dot product of the vector from |w0| to |ww| with |(ht_x,ht_y)| ranges
11196 from zero to |max_ht|.
11197
11198 @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range...@>=
11199 max_ht=0;
11200 kk=zero_off;
11201 ww=w;
11202 while (1)  { 
11203   @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>;
11204   if ( kk==k0 ) break;
11205   tmp=mp_take_fraction(mp, (x_coord(ww)-x_coord(w0)),ht_x)+
11206       mp_take_fraction(mp, (y_coord(ww)-y_coord(w0)),ht_y);
11207   if ( tmp>max_ht ) max_ht=tmp;
11208 }
11209
11210
11211 @ @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>=
11212 if ( kk>k0 ) { ww=mp_link(ww); decr(kk);  }
11213 else { ww=knil(ww); incr(kk);  }
11214
11215 @ @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>=
11216 if ( left_type(c)==mp_endpoint ) { 
11217   mp->spec_p1=mp_htap_ypoc(mp, c);
11218   mp->spec_p2=mp->path_tail;
11219   originator(mp->spec_p1)=mp_program_code;
11220   mp_link(mp->spec_p2)=mp_link(mp->spec_p1);
11221   mp_link(mp->spec_p1)=c;
11222   mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p1);
11223   c=mp->spec_p1;
11224   if ( c!=mp_link(c) ) {
11225     originator(mp->spec_p2)=mp_program_code;
11226     mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p2);
11227   } else {
11228     @<Make |c| look like a cycle of length one@>;
11229   }
11230 }
11231
11232 @ @<Make |c| look like a cycle of length one@>=
11233
11234   left_type(c)=mp_explicit; right_type(c)=mp_explicit;
11235   left_x(c)=x_coord(c); left_y(c)=y_coord(c);
11236   right_x(c)=x_coord(c); right_y(c)=y_coord(c);
11237 }
11238
11239 @ In degenerate situations we might have to look at the knot preceding~|q|.
11240 That knot is |p| but if |p<>c|, its coordinates have already been offset by |w|.
11241
11242 @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of...@>=
11243 dxin=x_coord(q)-left_x(q);
11244 dyin=y_coord(q)-left_y(q);
11245 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11246   dxin=x_coord(q)-right_x(p);
11247   dyin=y_coord(q)-right_y(p);
11248   if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11249     dxin=x_coord(q)-x_coord(p);
11250     dyin=y_coord(q)-y_coord(p);
11251     if ( p!=c ) { /* the coordinates of |p| have been offset by |w| */
11252       dxin=dxin+x_coord(w);
11253       dyin=dyin+y_coord(w);
11254     }
11255   }
11256 }
11257 tmp=mp_pyth_add(mp, dxin,dyin);
11258 if ( tmp==0 ) {
11259   join_type=2;
11260 } else { 
11261   dxin=mp_make_fraction(mp, dxin,tmp);
11262   dyin=mp_make_fraction(mp, dyin,tmp);
11263   @<Set the outgoing direction at |q|@>;
11264 }
11265
11266 @ If |q=c| then the coordinates of |r| and the control points between |q|
11267 and~|r| have already been offset by |h|.
11268
11269 @<Set the outgoing direction at |q|@>=
11270 dxout=right_x(q)-x_coord(q);
11271 dyout=right_y(q)-y_coord(q);
11272 if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11273   r=mp_link(q);
11274   dxout=left_x(r)-x_coord(q);
11275   dyout=left_y(r)-y_coord(q);
11276   if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11277     dxout=x_coord(r)-x_coord(q);
11278     dyout=y_coord(r)-y_coord(q);
11279   }
11280 }
11281 if ( q==c ) {
11282   dxout=dxout-x_coord(h);
11283   dyout=dyout-y_coord(h);
11284 }
11285 tmp=mp_pyth_add(mp, dxout,dyout);
11286 if ( tmp==0 ) mp_confusion(mp, "degenerate spec");
11287 @:this can't happen degerate spec}{\quad degenerate spec@>
11288 dxout=mp_make_fraction(mp, dxout,tmp);
11289 dyout=mp_make_fraction(mp, dyout,tmp)
11290
11291 @* \[23] Direction and intersection times.
11292 A path of length $n$ is defined parametrically by functions $x(t)$ and
11293 $y(t)$, for |0<=t<=n|; we can regard $t$ as the ``time'' at which the path
11294 reaches the point $\bigl(x(t),y(t)\bigr)$.  In this section of the program
11295 we shall consider operations that determine special times associated with
11296 given paths: the first time that a path travels in a given direction, and
11297 a pair of times at which two paths cross each other.
11298
11299 @ Let's start with the easier task. The function |find_direction_time| is
11300 given a direction |(x,y)| and a path starting at~|h|. If the path never
11301 travels in direction |(x,y)|, the direction time will be~|-1|; otherwise
11302 it will be nonnegative.
11303
11304 Certain anomalous cases can arise: If |(x,y)=(0,0)|, so that the given
11305 direction is undefined, the direction time will be~0. If $\bigl(x'(t),
11306 y'(t)\bigr)=(0,0)$, so that the path direction is undefined, it will be
11307 assumed to match any given direction at time~|t|.
11308
11309 The routine solves this problem in nondegenerate cases by rotating the path
11310 and the given direction so that |(x,y)=(1,0)|; i.e., the main task will be
11311 to find when a given path first travels ``due east.''
11312
11313 @c 
11314 scaled mp_find_direction_time (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
11315   scaled max; /* $\max\bigl(\vert x\vert,\vert y\vert\bigr)$ */
11316   pointer p,q; /* for list traversal */
11317   scaled n; /* the direction time at knot |p| */
11318   scaled tt; /* the direction time within a cubic */
11319   @<Other local variables for |find_direction_time|@>;
11320   @<Normalize the given direction for better accuracy;
11321     but |return| with zero result if it's zero@>;
11322   n=0; p=h; phi=0;
11323   while (1) { 
11324     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) break;
11325     q=mp_link(p);
11326     @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then
11327       |goto found| if the rotated cubic travels due east at some time |tt|;
11328       but |break| if an entire cyclic path has been traversed@>;
11329     p=q; n=n+unity;
11330   }
11331   return (-unity);
11332 FOUND: 
11333   return (n+tt);
11334 }
11335
11336 @ @<Normalize the given direction for better accuracy...@>=
11337 if ( abs(x)<abs(y) ) { 
11338   x=mp_make_fraction(mp, x,abs(y));
11339   if ( y>0 ) y=fraction_one; else y=-fraction_one;
11340 } else if ( x==0 ) { 
11341   return 0;
11342 } else  { 
11343   y=mp_make_fraction(mp, y,abs(x));
11344   if ( x>0 ) x=fraction_one; else x=-fraction_one;
11345 }
11346
11347 @ Since we're interested in the tangent directions, we work with the
11348 derivative $${1\over3}B'(x_0,x_1,x_2,x_3;t)=
11349 B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$$ instead of
11350 $B(x_0,x_1,x_2,x_3;t)$ itself. The derived coefficients are also scaled up
11351 in order to achieve better accuracy.
11352
11353 The given path may turn abruptly at a knot, and it might pass the critical
11354 tangent direction at such a time. Therefore we remember the direction |phi|
11355 in which the previous rotated cubic was traveling. (The value of |phi| will be
11356 undefined on the first cubic, i.e., when |n=0|.)
11357
11358 @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then...@>=
11359 tt=0;
11360 @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples of the control
11361   points of the rotated derivatives@>;
11362 if ( y1==0 ) if ( x1>=0 ) goto FOUND;
11363 if ( n>0 ) { 
11364   @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>;
11365   if ( p==h ) break;
11366   };
11367 if ( (x3!=0)||(y3!=0) ) phi=mp_n_arg(mp, x3,y3);
11368 @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by
11369   |x1,x2,x3,y1,y2,y3| travels eastward at some time~|tt|@>
11370
11371 @ @<Other local variables for |find_direction_time|@>=
11372 scaled x1,x2,x3,y1,y2,y3;  /* multiples of rotated derivatives */
11373 angle theta,phi; /* angles of exit and entry at a knot */
11374 fraction t; /* temp storage */
11375
11376 @ @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples...@>=
11377 x1=right_x(p)-x_coord(p); x2=left_x(q)-right_x(p);
11378 x3=x_coord(q)-left_x(q);
11379 y1=right_y(p)-y_coord(p); y2=left_y(q)-right_y(p);
11380 y3=y_coord(q)-left_y(q);
11381 max=abs(x1);
11382 if ( abs(x2)>max ) max=abs(x2);
11383 if ( abs(x3)>max ) max=abs(x3);
11384 if ( abs(y1)>max ) max=abs(y1);
11385 if ( abs(y2)>max ) max=abs(y2);
11386 if ( abs(y3)>max ) max=abs(y3);
11387 if ( max==0 ) goto FOUND;
11388 while ( max<fraction_half ){ 
11389   max+=max; x1+=x1; x2+=x2; x3+=x3;
11390   y1+=y1; y2+=y2; y3+=y3;
11391 }
11392 t=x1; x1=mp_take_fraction(mp, x1,x)+mp_take_fraction(mp, y1,y);
11393 y1=mp_take_fraction(mp, y1,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11394 t=x2; x2=mp_take_fraction(mp, x2,x)+mp_take_fraction(mp, y2,y);
11395 y2=mp_take_fraction(mp, y2,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11396 t=x3; x3=mp_take_fraction(mp, x3,x)+mp_take_fraction(mp, y3,y);
11397 y3=mp_take_fraction(mp, y3,x)-mp_take_fraction(mp, t,y)
11398
11399 @ @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>=
11400 theta=mp_n_arg(mp, x1,y1);
11401 if ( theta>=0 ) if ( phi<=0 ) if ( phi>=theta-one_eighty_deg ) goto FOUND;
11402 if ( theta<=0 ) if ( phi>=0 ) if ( phi<=theta+one_eighty_deg ) goto FOUND
11403
11404 @ In this step we want to use the |crossing_point| routine to find the
11405 roots of the quadratic equation $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$.
11406 Several complications arise: If the quadratic equation has a double root,
11407 the curve never crosses zero, and |crossing_point| will find nothing;
11408 this case occurs iff $y_1y_3=y_2^2$ and $y_1y_2<0$. If the quadratic
11409 equation has simple roots, or only one root, we may have to negate it
11410 so that $B(y_1,y_2,y_3;t)$ crosses from positive to negative at its first root.
11411 And finally, we need to do special things if $B(y_1,y_2,y_3;t)$ is
11412 identically zero.
11413
11414 @ @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by...@>=
11415 if ( x1<0 ) if ( x2<0 ) if ( x3<0 ) goto DONE;
11416 if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y3,y2,y2)==0 ) {
11417   @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11418     either |goto found| or |goto done|@>;
11419 }
11420 if ( y1<=0 ) {
11421   if ( y1<0 ) { y1=-y1; y2=-y2; y3=-y3; }
11422   else if ( y2>0 ){ y2=-y2; y3=-y3; };
11423 }
11424 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$ to see if
11425   $B(x_1,x_2,x_3;t)\ge0$@>;
11426 DONE:
11427
11428 @ The quadratic polynomial $B(y_1,y_2,y_3;t)$ begins |>=0| and has at most
11429 two roots, because we know that it isn't identically zero.
11430
11431 It must be admitted that the |crossing_point| routine is not perfectly accurate;
11432 rounding errors might cause it to find a root when $y_1y_3>y_2^2$, or to
11433 miss the roots when $y_1y_3<y_2^2$. The rotation process is itself
11434 subject to rounding errors. Yet this code optimistically tries to
11435 do the right thing.
11436
11437 @d we_found_it { tt=(t+04000) / 010000; goto FOUND; }
11438
11439 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$...@>=
11440 t=mp_crossing_point(mp, y1,y2,y3);
11441 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11442 y2=t_of_the_way(y2,y3);
11443 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11444 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11445 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11446 if ( x1>=0 ) we_found_it;
11447 if ( y2>0 ) y2=0;
11448 tt=t; t=mp_crossing_point(mp, 0,-y2,-y3);
11449 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11450 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11451 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11452 if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) { 
11453   t=t_of_the_way(tt,fraction_one); we_found_it;
11454 }
11455
11456 @ @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11457     either |goto found| or |goto done|@>=
11458
11459   if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y2,0,0)<0 ) {
11460     t=mp_make_fraction(mp, y1,y1-y2);
11461     x1=t_of_the_way(x1,x2);
11462     x2=t_of_the_way(x2,x3);
11463     if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) we_found_it;
11464   } else if ( y3==0 ) {
11465     if ( y1==0 ) {
11466       @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|@>;
11467     } else if ( x3>=0 ) {
11468       tt=unity; goto FOUND;
11469     }
11470   }
11471   goto DONE;
11472 }
11473
11474 @ At this point we know that the derivative of |y(t)| is identically zero,
11475 and that |x1<0|; but either |x2>=0| or |x3>=0|, so there's some hope of
11476 traveling east.
11477
11478 @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|...@>=
11479
11480   t=mp_crossing_point(mp, -x1,-x2,-x3);
11481   if ( t<=fraction_one ) we_found_it;
11482   if ( mp_ab_vs_cd(mp, x1,x3,x2,x2)<=0 ) { 
11483     t=mp_make_fraction(mp, x1,x1-x2); we_found_it;
11484   }
11485 }
11486
11487 @ The intersection of two cubics can be found by an interesting variant
11488 of the general bisection scheme described in the introduction to
11489 |crossing_point|.\
11490 Given $w(t)=B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and $z(t)=B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$,
11491 we wish to find a pair of times $(t_1,t_2)$ such that $w(t_1)=z(t_2)$,
11492 if an intersection exists. First we find the smallest rectangle that
11493 encloses the points $\{w_0,w_1,w_2,w_3\}$ and check that it overlaps
11494 the smallest rectangle that encloses
11495 $\{z_0,z_1,z_2,z_3\}$; if not, the cubics certainly don't intersect.
11496 But if the rectangles do overlap, we bisect the intervals, getting
11497 new cubics $w'$ and~$w''$, $z'$~and~$z''$; the intersection routine first
11498 tries for an intersection between $w'$ and~$z'$, then (if unsuccessful)
11499 between $w'$ and~$z''$, then (if still unsuccessful) between $w''$ and~$z'$,
11500 finally (if thrice unsuccessful) between $w''$ and~$z''$. After $l$~successful
11501 levels of bisection we will have determined the intersection times $t_1$
11502 and~$t_2$ to $l$~bits of accuracy.
11503
11504 \def\submin{_{\rm min}} \def\submax{_{\rm max}}
11505 As before, it is better to work with the numbers $W_k=2^l(w_k-w_{k-1})$
11506 and $Z_k=2^l(z_k-z_{k-1})$ rather than the coefficients $w_k$ and $z_k$
11507 themselves. We also need one other quantity, $\Delta=2^l(w_0-z_0)$,
11508 to determine when the enclosing rectangles overlap. Here's why:
11509 The $x$~coordinates of~$w(t)$ are between $u\submin$ and $u\submax$,
11510 and the $x$~coordinates of~$z(t)$ are between $x\submin$ and $x\submax$,
11511 if we write $w_k=(u_k,v_k)$ and $z_k=(x_k,y_k)$ and $u\submin=
11512 \min(u_0,u_1,u_2,u_3)$, etc. These intervals of $x$~coordinates
11513 overlap if and only if $u\submin\L x\submax$ and
11514 $x\submin\L u\submax$. Letting
11515 $$U\submin=\min(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),\;
11516   U\submax=\max(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),$$
11517 we have $2^lu\submin=2^lu_0+U\submin$, etc.; the condition for overlap
11518 reduces to
11519 $$X\submin-U\submax\L 2^l(u_0-x_0)\L X\submax-U\submin.$$
11520 Thus we want to maintain the quantity $2^l(u_0-x_0)$; similarly,
11521 the quantity $2^l(v_0-y_0)$ accounts for the $y$~coordinates. The
11522 coordinates of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ must stay bounded as $l$ increases,
11523 because of the overlap condition; i.e., we know that $X\submin$,
11524 $X\submax$, and their relatives are bounded, hence $X\submax-
11525 U\submin$ and $X\submin-U\submax$ are bounded.
11526
11527 @ Incidentally, if the given cubics intersect more than once, the process
11528 just sketched will not necessarily find the lexicographically smallest pair
11529 $(t_1,t_2)$. The solution actually obtained will be smallest in ``shuffled
11530 order''; i.e., if $t_1=(.a_1a_2\ldots a_{16})_2$ and
11531 $t_2=(.b_1b_2\ldots b_{16})_2$, then we will minimize
11532 $a_1b_1a_2b_2\ldots a_{16}b_{16}$, not
11533 $a_1a_2\ldots a_{16}b_1b_2\ldots b_{16}$.
11534 Shuffled order agrees with lexicographic order if all pairs of solutions
11535 $(t_1,t_2)$ and $(t_1',t_2')$ have the property that $t_1<t_1'$ iff
11536 $t_2<t_2'$; but in general, lexicographic order can be quite different,
11537 and the bisection algorithm would be substantially less efficient if it were
11538 constrained by lexicographic order.
11539
11540 For example, suppose that an overlap has been found for $l=3$ and
11541 $(t_1,t_2)= (.101,.011)$ in binary, but that no overlap is produced by
11542 either of the alternatives $(.1010,.0110)$, $(.1010,.0111)$ at level~4.
11543 Then there is probably an intersection in one of the subintervals
11544 $(.1011,.011x)$; but lexicographic order would require us to explore
11545 $(.1010,.1xxx)$ and $(.1011,.00xx)$ and $(.1011,.010x)$ first. We wouldn't
11546 want to store all of the subdivision data for the second path, so the
11547 subdivisions would have to be regenerated many times. Such inefficiencies
11548 would be associated with every `1' in the binary representation of~$t_1$.
11549
11550 @ The subdivision process introduces rounding errors, hence we need to
11551 make a more liberal test for overlap. It is not hard to show that the
11552 computed values of $U_i$ differ from the truth by at most~$l$, on
11553 level~$l$, hence $U\submin$ and $U\submax$ will be at most $3l$ in error.
11554 If $\beta$ is an upper bound on the absolute error in the computed
11555 components of $\Delta=(|delx|,|dely|)$ on level~$l$, we will replace
11556 the test `$X\submin-U\submax\L|delx|$' by the more liberal test
11557 `$X\submin-U\submax\L|delx|+|tol|$', where $|tol|=6l+\beta$.
11558
11559 More accuracy is obtained if we try the algorithm first with |tol=0|;
11560 the more liberal tolerance is used only if an exact approach fails.
11561 It is convenient to do this double-take by letting `3' in the preceding
11562 paragraph be a parameter, which is first 0, then 3.
11563
11564 @<Glob...@>=
11565 unsigned int tol_step; /* either 0 or 3, usually */
11566
11567 @ We shall use an explicit stack to implement the recursive bisection
11568 method described above. The |bisect_stack| array will contain numerous 5-word
11569 packets like $(U_1,U_2,U_3,U\submin,U\submax)$, as well as 20-word packets
11570 comprising the 5-word packets for $U$, $V$, $X$, and~$Y$.
11571
11572 The following macros define the allocation of stack positions to
11573 the quantities needed for bisection-intersection.
11574
11575 @d stack_1(A) mp->bisect_stack[(A)] /* $U_1$, $V_1$, $X_1$, or $Y_1$ */
11576 @d stack_2(A) mp->bisect_stack[(A)+1] /* $U_2$, $V_2$, $X_2$, or $Y_2$ */
11577 @d stack_3(A) mp->bisect_stack[(A)+2] /* $U_3$, $V_3$, $X_3$, or $Y_3$ */
11578 @d stack_min(A) mp->bisect_stack[(A)+3]
11579   /* $U\submin$, $V\submin$, $X\submin$, or $Y\submin$ */
11580 @d stack_max(A) mp->bisect_stack[(A)+4]
11581   /* $U\submax$, $V\submax$, $X\submax$, or $Y\submax$ */
11582 @d int_packets 20 /* number of words to represent $U_k$, $V_k$, $X_k$, and $Y_k$ */
11583 @#
11584 @d u_packet(A) ((A)-5)
11585 @d v_packet(A) ((A)-10)
11586 @d x_packet(A) ((A)-15)
11587 @d y_packet(A) ((A)-20)
11588 @d l_packets (mp->bisect_ptr-int_packets)
11589 @d r_packets mp->bisect_ptr
11590 @d ul_packet u_packet(l_packets) /* base of $U'_k$ variables */
11591 @d vl_packet v_packet(l_packets) /* base of $V'_k$ variables */
11592 @d xl_packet x_packet(l_packets) /* base of $X'_k$ variables */
11593 @d yl_packet y_packet(l_packets) /* base of $Y'_k$ variables */
11594 @d ur_packet u_packet(r_packets) /* base of $U''_k$ variables */
11595 @d vr_packet v_packet(r_packets) /* base of $V''_k$ variables */
11596 @d xr_packet x_packet(r_packets) /* base of $X''_k$ variables */
11597 @d yr_packet y_packet(r_packets) /* base of $Y''_k$ variables */
11598 @#
11599 @d u1l stack_1(ul_packet) /* $U'_1$ */
11600 @d u2l stack_2(ul_packet) /* $U'_2$ */
11601 @d u3l stack_3(ul_packet) /* $U'_3$ */
11602 @d v1l stack_1(vl_packet) /* $V'_1$ */
11603 @d v2l stack_2(vl_packet) /* $V'_2$ */
11604 @d v3l stack_3(vl_packet) /* $V'_3$ */
11605 @d x1l stack_1(xl_packet) /* $X'_1$ */
11606 @d x2l stack_2(xl_packet) /* $X'_2$ */
11607 @d x3l stack_3(xl_packet) /* $X'_3$ */
11608 @d y1l stack_1(yl_packet) /* $Y'_1$ */
11609 @d y2l stack_2(yl_packet) /* $Y'_2$ */
11610 @d y3l stack_3(yl_packet) /* $Y'_3$ */
11611 @d u1r stack_1(ur_packet) /* $U''_1$ */
11612 @d u2r stack_2(ur_packet) /* $U''_2$ */
11613 @d u3r stack_3(ur_packet) /* $U''_3$ */
11614 @d v1r stack_1(vr_packet) /* $V''_1$ */
11615 @d v2r stack_2(vr_packet) /* $V''_2$ */
11616 @d v3r stack_3(vr_packet) /* $V''_3$ */
11617 @d x1r stack_1(xr_packet) /* $X''_1$ */
11618 @d x2r stack_2(xr_packet) /* $X''_2$ */
11619 @d x3r stack_3(xr_packet) /* $X''_3$ */
11620 @d y1r stack_1(yr_packet) /* $Y''_1$ */
11621 @d y2r stack_2(yr_packet) /* $Y''_2$ */
11622 @d y3r stack_3(yr_packet) /* $Y''_3$ */
11623 @#
11624 @d stack_dx mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr] /* stacked value of |delx| */
11625 @d stack_dy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+1] /* stacked value of |dely| */
11626 @d stack_tol mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+2] /* stacked value of |tol| */
11627 @d stack_uv mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+3] /* stacked value of |uv| */
11628 @d stack_xy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+4] /* stacked value of |xy| */
11629 @d int_increment (int_packets+int_packets+5) /* number of stack words per level */
11630
11631 @<Glob...@>=
11632 integer *bisect_stack;
11633 integer bisect_ptr;
11634
11635 @ @<Allocate or initialize ...@>=
11636 mp->bisect_stack = xmalloc((bistack_size+1),sizeof(integer));
11637
11638 @ @<Dealloc variables@>=
11639 xfree(mp->bisect_stack);
11640
11641 @ @<Check the ``constant''...@>=
11642 if ( int_packets+17*int_increment>bistack_size ) mp->bad=19;
11643
11644 @ Computation of the min and max is a tedious but fairly fast sequence of
11645 instructions; exactly four comparisons are made in each branch.
11646
11647 @d set_min_max(A) 
11648   if ( stack_1((A))<0 ) {
11649     if ( stack_3((A))>=0 ) {
11650       if ( stack_2((A))<0 ) stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11651       else stack_min((A))=stack_1((A));
11652       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11653       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11654     } else { 
11655       stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11656       if ( stack_min((A))>stack_1((A)) ) stack_min((A))=stack_1((A));
11657       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11658       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11659     }
11660   } else if ( stack_3((A))<=0 ) {
11661     if ( stack_2((A))>0 ) stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11662     else stack_max((A))=stack_1((A));
11663     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11664     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11665   } else  { 
11666     stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11667     if ( stack_max((A))<stack_1((A)) ) stack_max((A))=stack_1((A));
11668     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11669     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11670   }
11671
11672 @ It's convenient to keep the current values of $l$, $t_1$, and $t_2$ in
11673 the integer form $2^l+2^lt_1$ and $2^l+2^lt_2$. The |cubic_intersection|
11674 routine uses global variables |cur_t| and |cur_tt| for this purpose;
11675 after successful completion, |cur_t| and |cur_tt| will contain |unity|
11676 plus the |scaled| values of $t_1$ and~$t_2$.
11677
11678 The values of |cur_t| and |cur_tt| will be set to zero if |cubic_intersection|
11679 finds no intersection. The routine gives up and gives an approximate answer
11680 if it has backtracked
11681 more than 5000 times (otherwise there are cases where several minutes
11682 of fruitless computation would be possible).
11683
11684 @d max_patience 5000
11685
11686 @<Glob...@>=
11687 integer cur_t;integer cur_tt; /* controls and results of |cubic_intersection| */
11688 integer time_to_go; /* this many backtracks before giving up */
11689 integer max_t; /* maximum of $2^{l+1}$ so far achieved */
11690
11691 @ The given cubics $B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and
11692 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$ are specified in adjacent knot nodes |(p,mp_link(p))|
11693 and |(pp,mp_link(pp))|, respectively.
11694
11695 @c void mp_cubic_intersection (MP mp,pointer p, pointer pp) {
11696   pointer q,qq; /* |mp_link(p)|, |mp_link(pp)| */
11697   mp->time_to_go=max_patience; mp->max_t=2;
11698   @<Initialize for intersections at level zero@>;
11699 CONTINUE:
11700   while (1) { 
11701     if ( mp->delx-mp->tol<=stack_max(x_packet(mp->xy))-stack_min(u_packet(mp->uv)))
11702     if ( mp->delx+mp->tol>=stack_min(x_packet(mp->xy))-stack_max(u_packet(mp->uv)))
11703     if ( mp->dely-mp->tol<=stack_max(y_packet(mp->xy))-stack_min(v_packet(mp->uv)))
11704     if ( mp->dely+mp->tol>=stack_min(y_packet(mp->xy))-stack_max(v_packet(mp->uv))) 
11705     { 
11706       if ( mp->cur_t>=mp->max_t ){ 
11707         if ( mp->max_t==two ) { /* we've done 17 bisections */ 
11708            mp->cur_t=halfp(mp->cur_t+1); 
11709                mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt+1); 
11710            return;
11711         }
11712         mp->max_t+=mp->max_t; mp->appr_t=mp->cur_t; mp->appr_tt=mp->cur_tt;
11713       }
11714       @<Subdivide for a new level of intersection@>;
11715       goto CONTINUE;
11716     }
11717     if ( mp->time_to_go>0 ) {
11718       decr(mp->time_to_go);
11719     } else { 
11720       while ( mp->appr_t<unity ) { 
11721         mp->appr_t+=mp->appr_t; mp->appr_tt+=mp->appr_tt;
11722       }
11723       mp->cur_t=mp->appr_t; mp->cur_tt=mp->appr_tt; return;
11724     }
11725     @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>;
11726   }
11727 }
11728
11729 @ The following variables are global, although they are used only by
11730 |cubic_intersection|, because it is necessary on some machines to
11731 split |cubic_intersection| up into two procedures.
11732
11733 @<Glob...@>=
11734 integer delx;integer dely; /* the components of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ */
11735 integer tol; /* bound on the uncertainty in the overlap test */
11736 integer uv;
11737 integer xy; /* pointers to the current packets of interest */
11738 integer three_l; /* |tol_step| times the bisection level */
11739 integer appr_t;integer appr_tt; /* best approximations known to the answers */
11740
11741 @ We shall assume that the coordinates are sufficiently non-extreme that
11742 integer overflow will not occur.
11743 @^overflow in arithmetic@>
11744
11745 @<Initialize for intersections at level zero@>=
11746 q=mp_link(p); qq=mp_link(pp); mp->bisect_ptr=int_packets;
11747 u1r=right_x(p)-x_coord(p); u2r=left_x(q)-right_x(p);
11748 u3r=x_coord(q)-left_x(q); set_min_max(ur_packet);
11749 v1r=right_y(p)-y_coord(p); v2r=left_y(q)-right_y(p);
11750 v3r=y_coord(q)-left_y(q); set_min_max(vr_packet);
11751 x1r=right_x(pp)-x_coord(pp); x2r=left_x(qq)-right_x(pp);
11752 x3r=x_coord(qq)-left_x(qq); set_min_max(xr_packet);
11753 y1r=right_y(pp)-y_coord(pp); y2r=left_y(qq)-right_y(pp);
11754 y3r=y_coord(qq)-left_y(qq); set_min_max(yr_packet);
11755 mp->delx=x_coord(p)-x_coord(pp); mp->dely=y_coord(p)-y_coord(pp);
11756 mp->tol=0; mp->uv=r_packets; mp->xy=r_packets; 
11757 mp->three_l=0; mp->cur_t=1; mp->cur_tt=1
11758
11759 @ @<Subdivide for a new level of intersection@>=
11760 stack_dx=mp->delx; stack_dy=mp->dely; stack_tol=mp->tol; 
11761 stack_uv=mp->uv; stack_xy=mp->xy;
11762 mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr+int_increment;
11763 mp->cur_t+=mp->cur_t; mp->cur_tt+=mp->cur_tt;
11764 u1l=stack_1(u_packet(mp->uv)); u3r=stack_3(u_packet(mp->uv));
11765 u2l=half(u1l+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11766 u2r=half(u3r+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11767 u3l=half(u2l+u2r); u1r=u3l;
11768 set_min_max(ul_packet); set_min_max(ur_packet);
11769 v1l=stack_1(v_packet(mp->uv)); v3r=stack_3(v_packet(mp->uv));
11770 v2l=half(v1l+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11771 v2r=half(v3r+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11772 v3l=half(v2l+v2r); v1r=v3l;
11773 set_min_max(vl_packet); set_min_max(vr_packet);
11774 x1l=stack_1(x_packet(mp->xy)); x3r=stack_3(x_packet(mp->xy));
11775 x2l=half(x1l+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11776 x2r=half(x3r+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11777 x3l=half(x2l+x2r); x1r=x3l;
11778 set_min_max(xl_packet); set_min_max(xr_packet);
11779 y1l=stack_1(y_packet(mp->xy)); y3r=stack_3(y_packet(mp->xy));
11780 y2l=half(y1l+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11781 y2r=half(y3r+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11782 y3l=half(y2l+y2r); y1r=y3l;
11783 set_min_max(yl_packet); set_min_max(yr_packet);
11784 mp->uv=l_packets; mp->xy=l_packets;
11785 mp->delx+=mp->delx; mp->dely+=mp->dely;
11786 mp->tol=mp->tol-mp->three_l+mp->tol_step; 
11787 mp->tol+=mp->tol; mp->three_l=mp->three_l+mp->tol_step
11788
11789 @ @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>=
11790 NOT_FOUND: 
11791 if ( odd(mp->cur_tt) ) {
11792   if ( odd(mp->cur_t) ) {
11793      @<Descend to the previous level and |goto not_found|@>;
11794   } else { 
11795     incr(mp->cur_t);
11796     mp->delx=mp->delx+stack_1(u_packet(mp->uv))+stack_2(u_packet(mp->uv))
11797       +stack_3(u_packet(mp->uv));
11798     mp->dely=mp->dely+stack_1(v_packet(mp->uv))+stack_2(v_packet(mp->uv))
11799       +stack_3(v_packet(mp->uv));
11800     mp->uv=mp->uv+int_packets; /* switch from |l_packets| to |r_packets| */
11801     decr(mp->cur_tt); mp->xy=mp->xy-int_packets; 
11802          /* switch from |r_packets| to |l_packets| */
11803     mp->delx=mp->delx+stack_1(x_packet(mp->xy))+stack_2(x_packet(mp->xy))
11804       +stack_3(x_packet(mp->xy));
11805     mp->dely=mp->dely+stack_1(y_packet(mp->xy))+stack_2(y_packet(mp->xy))
11806       +stack_3(y_packet(mp->xy));
11807   }
11808 } else { 
11809   incr(mp->cur_tt); mp->tol=mp->tol+mp->three_l;
11810   mp->delx=mp->delx-stack_1(x_packet(mp->xy))-stack_2(x_packet(mp->xy))
11811     -stack_3(x_packet(mp->xy));
11812   mp->dely=mp->dely-stack_1(y_packet(mp->xy))-stack_2(y_packet(mp->xy))
11813     -stack_3(y_packet(mp->xy));
11814   mp->xy=mp->xy+int_packets; /* switch from |l_packets| to |r_packets| */
11815 }
11816
11817 @ @<Descend to the previous level...@>=
11818
11819   mp->cur_t=halfp(mp->cur_t); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt);
11820   if ( mp->cur_t==0 ) return;
11821   mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr-int_increment; 
11822   mp->three_l=mp->three_l-mp->tol_step;
11823   mp->delx=stack_dx; mp->dely=stack_dy; mp->tol=stack_tol; 
11824   mp->uv=stack_uv; mp->xy=stack_xy;
11825   goto NOT_FOUND;
11826 }
11827
11828 @ The |path_intersection| procedure is much simpler.
11829 It invokes |cubic_intersection| in lexicographic order until finding a
11830 pair of cubics that intersect. The final intersection times are placed in
11831 |cur_t| and~|cur_tt|.
11832
11833 @c void mp_path_intersection (MP mp,pointer h, pointer hh) {
11834   pointer p,pp; /* link registers that traverse the given paths */
11835   integer n,nn; /* integer parts of intersection times, minus |unity| */
11836   @<Change one-point paths into dead cycles@>;
11837   mp->tol_step=0;
11838   do {  
11839     n=-unity; p=h;
11840     do {  
11841       if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
11842         nn=-unity; pp=hh;
11843         do {  
11844           if ( right_type(pp)!=mp_endpoint )  { 
11845             mp_cubic_intersection(mp, p,pp);
11846             if ( mp->cur_t>0 ) { 
11847               mp->cur_t=mp->cur_t+n; mp->cur_tt=mp->cur_tt+nn; 
11848               return;
11849             }
11850           }
11851           nn=nn+unity; pp=mp_link(pp);
11852         } while (pp!=hh);
11853       }
11854       n=n+unity; p=mp_link(p);
11855     } while (p!=h);
11856     mp->tol_step=mp->tol_step+3;
11857   } while (mp->tol_step<=3);
11858   mp->cur_t=-unity; mp->cur_tt=-unity;
11859 }
11860
11861 @ @<Change one-point paths...@>=
11862 if ( right_type(h)==mp_endpoint ) {
11863   right_x(h)=x_coord(h); left_x(h)=x_coord(h);
11864   right_y(h)=y_coord(h); left_y(h)=y_coord(h); right_type(h)=mp_explicit;
11865 }
11866 if ( right_type(hh)==mp_endpoint ) {
11867   right_x(hh)=x_coord(hh); left_x(hh)=x_coord(hh);
11868   right_y(hh)=y_coord(hh); left_y(hh)=y_coord(hh); right_type(hh)=mp_explicit;
11869 }
11870
11871 @* \[24] Dynamic linear equations.
11872 \MP\ users define variables implicitly by stating equations that should be
11873 satisfied; the computer is supposed to be smart enough to solve those equations.
11874 And indeed, the computer tries valiantly to do so, by distinguishing five
11875 different types of numeric values:
11876
11877 \smallskip\hang
11878 |type(p)=mp_known| is the nice case, when |value(p)| is the |scaled| value
11879 of the variable whose address is~|p|.
11880
11881 \smallskip\hang
11882 |type(p)=mp_dependent| means that |value(p)| is not present, but |dep_list(p)|
11883 points to a {\sl dependency list\/} that expresses the value of variable~|p|
11884 as a |scaled| number plus a sum of independent variables with |fraction|
11885 coefficients.
11886
11887 \smallskip\hang
11888 |type(p)=mp_independent| means that |value(p)=64s+m|, where |s>0| is a ``serial
11889 number'' reflecting the time this variable was first used in an equation;
11890 also |0<=m<64|, and each dependent variable
11891 that refers to this one is actually referring to the future value of
11892 this variable times~$2^m$. (Usually |m=0|, but higher degrees of
11893 scaling are sometimes needed to keep the coefficients in dependency lists
11894 from getting too large. The value of~|m| will always be even.)
11895
11896 \smallskip\hang
11897 |type(p)=mp_numeric_type| means that variable |p| hasn't appeared in an
11898 equation before, but it has been explicitly declared to be numeric.
11899
11900 \smallskip\hang
11901 |type(p)=undefined| means that variable |p| hasn't appeared before.
11902
11903 \smallskip\noindent
11904 We have actually discussed these five types in the reverse order of their
11905 history during a computation: Once |known|, a variable never again
11906 becomes |dependent|; once |dependent|, it almost never again becomes
11907 |mp_independent|; once |mp_independent|, it never again becomes |mp_numeric_type|;
11908 and once |mp_numeric_type|, it never again becomes |undefined| (except
11909 of course when the user specifically decides to scrap the old value
11910 and start again). A backward step may, however, take place: Sometimes
11911 a |dependent| variable becomes |mp_independent| again, when one of the
11912 independent variables it depends on is reverting to |undefined|.
11913
11914
11915 The next patch detects overflow of independent-variable serial
11916 numbers. Diagnosed and patched by Thorsten Dahlheimer.
11917
11918 @d s_scale 64 /* the serial numbers are multiplied by this factor */
11919 @d new_indep(A)  /* create a new independent variable */
11920   { if ( mp->serial_no>el_gordo-s_scale )
11921     mp_fatal_error(mp, "variable instance identifiers exhausted");
11922   type((A))=mp_independent; mp->serial_no=mp->serial_no+s_scale;
11923   value((A))=mp->serial_no;
11924   }
11925
11926 @<Glob...@>=
11927 integer serial_no; /* the most recent serial number, times |s_scale| */
11928
11929 @ @<Make variable |q+s| newly independent@>=new_indep(q+s)
11930
11931 @ But how are dependency lists represented? It's simple: The linear combination
11932 $\alpha_1v_1+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$ appears in |k+1| value nodes. If
11933 |q=dep_list(p)| points to this list, and if |k>0|, then |value(q)=
11934 @t$\alpha_1$@>| (which is a |fraction|); |info(q)| points to the location
11935 of $\alpha_1$; and |mp_link(p)| points to the dependency list
11936 $\alpha_2v_2+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$. On the other hand if |k=0|,
11937 then |value(q)=@t$\beta$@>| (which is |scaled|) and |info(q)=null|.
11938 The independent variables $v_1$, \dots,~$v_k$ have been sorted so that
11939 they appear in decreasing order of their |value| fields (i.e., of
11940 their serial numbers). \ (It is convenient to use decreasing order,
11941 since |value(null)=0|. If the independent variables were not sorted by
11942 serial number but by some other criterion, such as their location in |mem|,
11943 the equation-solving mechanism would be too system-dependent, because
11944 the ordering can affect the computed results.)
11945
11946 The |link| field in the node that contains the constant term $\beta$ is
11947 called the {\sl final link\/} of the dependency list. \MP\ maintains
11948 a doubly-linked master list of all dependency lists, in terms of a permanently
11949 allocated node
11950 in |mem| called |dep_head|. If there are no dependencies, we have
11951 |mp_link(dep_head)=dep_head| and |prev_dep(dep_head)=dep_head|;
11952 otherwise |mp_link(dep_head)| points to the first dependent variable, say~|p|,
11953 and |prev_dep(p)=dep_head|. We have |type(p)=mp_dependent|, and |dep_list(p)|
11954 points to its dependency list. If the final link of that dependency list
11955 occurs in location~|q|, then |mp_link(q)| points to the next dependent
11956 variable (say~|r|); and we have |prev_dep(r)=q|, etc.
11957
11958 @d dep_list(A) mp_link(value_loc((A)))
11959   /* half of the |value| field in a |dependent| variable */
11960 @d prev_dep(A) info(value_loc((A)))
11961   /* the other half; makes a doubly linked list */
11962 @d dep_node_size 2 /* the number of words per dependency node */
11963
11964 @<Initialize table entries...@>= mp->serial_no=0;
11965 mp_link(dep_head)=dep_head; prev_dep(dep_head)=dep_head;
11966 info(dep_head)=null; dep_list(dep_head)=null;
11967
11968 @ Actually the description above contains a little white lie. There's
11969 another kind of variable called |mp_proto_dependent|, which is
11970 just like a |dependent| one except that the $\alpha$ coefficients
11971 in its dependency list are |scaled| instead of being fractions.
11972 Proto-dependency lists are mixed with dependency lists in the
11973 nodes reachable from |dep_head|.
11974
11975 @ Here is a procedure that prints a dependency list in symbolic form.
11976 The second parameter should be either |dependent| or |mp_proto_dependent|,
11977 to indicate the scaling of the coefficients.
11978
11979 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
11980 void mp_print_dependency (MP mp,pointer p, quarterword t) {
11981   integer v; /* a coefficient */
11982   pointer pp,q; /* for list manipulation */
11983   pp=p;
11984   while (true) { 
11985     v=abs(value(p)); q=info(p);
11986     if ( q==null ) { /* the constant term */
11987       if ( (v!=0)||(p==pp) ) {
11988          if ( value(p)>0 ) if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, xord('+'));
11989          mp_print_scaled(mp, value(p));
11990       }
11991       return;
11992     }
11993     @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>;
11994     if ( type(q)!=mp_independent ) mp_confusion(mp, "dep");
11995 @:this can't happen dep}{\quad dep@>
11996     mp_print_variable_name(mp, q); v=value(q) % s_scale;
11997     while ( v>0 ) { mp_print(mp, "*4"); v=v-2; }
11998     p=mp_link(p);
11999   }
12000 }
12001
12002 @ @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>=
12003 if ( value(p)<0 ) mp_print_char(mp, xord('-'));
12004 else if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, xord('+'));
12005 if ( t==mp_dependent ) v=mp_round_fraction(mp, v);
12006 if ( v!=unity ) mp_print_scaled(mp, v)
12007
12008 @ The maximum absolute value of a coefficient in a given dependency list
12009 is returned by the following simple function.
12010
12011 @c fraction mp_max_coef (MP mp,pointer p) {
12012   fraction x; /* the maximum so far */
12013   x=0;
12014   while ( info(p)!=null ) {
12015     if ( abs(value(p))>x ) x=abs(value(p));
12016     p=mp_link(p);
12017   }
12018   return x;
12019 }
12020
12021 @ One of the main operations needed on dependency lists is to add a multiple
12022 of one list to the other; we call this |p_plus_fq|, where |p| and~|q| point
12023 to dependency lists and |f| is a fraction.
12024
12025 If the coefficient of any independent variable becomes |coef_bound| or
12026 more, in absolute value, this procedure changes the type of that variable
12027 to `|independent_needing_fix|', and sets the global variable |fix_needed|
12028 to~|true|. The value of $|coef_bound|=\mu$ is chosen so that
12029 $\mu^2+\mu<8$; this means that the numbers we deal with won't
12030 get too large. (Instead of the ``optimum'' $\mu=(\sqrt{33}-1)/2\approx
12031 2.3723$, the safer value 7/3 is taken as the threshold.)
12032
12033 The changes mentioned in the preceding paragraph are actually done only if
12034 the global variable |watch_coefs| is |true|. But it usually is; in fact,
12035 it is |false| only when \MP\ is making a dependency list that will soon
12036 be equated to zero.
12037
12038 Several procedures that act on dependency lists, including |p_plus_fq|,
12039 set the global variable |dep_final| to the final (constant term) node of
12040 the dependency list that they produce.
12041
12042 @d coef_bound 04525252525 /* |fraction| approximation to 7/3 */
12043 @d independent_needing_fix 0
12044
12045 @<Glob...@>=
12046 boolean fix_needed; /* does at least one |independent| variable need scaling? */
12047 boolean watch_coefs; /* should we scale coefficients that exceed |coef_bound|? */
12048 pointer dep_final; /* location of the constant term and final link */
12049
12050 @ @<Set init...@>=
12051 mp->fix_needed=false; mp->watch_coefs=true;
12052
12053 @ The |p_plus_fq| procedure has a fourth parameter, |t|, that should be
12054 set to |mp_proto_dependent| if |p| is a proto-dependency list. In this
12055 case |f| will be |scaled|, not a |fraction|. Similarly, the fifth parameter~|tt|
12056 should be |mp_proto_dependent| if |q| is a proto-dependency list.
12057
12058 List |q| is unchanged by the operation; but list |p| is totally destroyed.
12059
12060 The final link of the dependency list or proto-dependency list returned
12061 by |p_plus_fq| is the same as the original final link of~|p|. Indeed, the
12062 constant term of the result will be located in the same |mem| location
12063 as the original constant term of~|p|.
12064
12065 Coefficients of the result are assumed to be zero if they are less than
12066 a certain threshold. This compensates for inevitable rounding errors,
12067 and tends to make more variables `|known|'. The threshold is approximately
12068 $10^{-5}$ in the case of normal dependency lists, $10^{-4}$ for
12069 proto-dependencies.
12070
12071 @d fraction_threshold 2685 /* a |fraction| coefficient less than this is zeroed */
12072 @d half_fraction_threshold 1342 /* half of |fraction_threshold| */
12073 @d scaled_threshold 8 /* a |scaled| coefficient less than this is zeroed */
12074 @d half_scaled_threshold 4 /* half of |scaled_threshold| */
12075
12076 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12077 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12078                       pointer q, quarterword t, quarterword tt) ;
12079
12080 @ @c
12081 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12082                       pointer q, quarterword t, quarterword tt) {
12083   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12084   pointer r,s; /* for list manipulation */
12085   integer threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12086   integer v; /* temporary register */
12087   if ( t==mp_dependent ) threshold=fraction_threshold;
12088   else threshold=scaled_threshold;
12089   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12090   while (1) {
12091     if ( pp==qq ) {
12092       if ( pp==null ) {
12093        break;
12094       } else {
12095         @<Contribute a term from |p|, plus |f| times the
12096           corresponding term from |q|@>
12097       }
12098     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12099       @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>
12100     } else { 
12101      mp_link(r)=p; r=p; p=mp_link(p); pp=info(p);
12102     }
12103   }
12104   if ( t==mp_dependent )
12105     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_fraction(mp, value(q),f));
12106   else  
12107     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_scaled(mp, value(q),f));
12108   mp_link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12109   return mp_link(temp_head);
12110 }
12111
12112 @ @<Contribute a term from |p|, plus |f|...@>=
12113
12114   if ( tt==mp_dependent ) v=value(p)+mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12115   else v=value(p)+mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12116   value(p)=v; s=p; p=mp_link(p);
12117   if ( abs(v)<threshold ) {
12118     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12119   } else {
12120     if ( (abs(v)>=coef_bound)  && mp->watch_coefs ) { 
12121       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12122     }
12123     mp_link(r)=s; r=s;
12124   };
12125   pp=info(p); q=mp_link(q); qq=info(q);
12126 }
12127
12128 @ @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>=
12129
12130   if ( tt==mp_dependent ) v=mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12131   else v=mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12132   if ( (unsigned)abs(v)>halfp(threshold) ) { 
12133     s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=v;
12134     if ( (abs(v)>=coef_bound) && mp->watch_coefs ) { 
12135       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12136     }
12137     mp_link(r)=s; r=s;
12138   }
12139   q=mp_link(q); qq=info(q);
12140 }
12141
12142 @ It is convenient to have another subroutine for the special case
12143 of |p_plus_fq| when |f=1.0|. In this routine lists |p| and |q| are
12144 both of the same type~|t| (either |dependent| or |mp_proto_dependent|).
12145
12146 @c pointer mp_p_plus_q (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword t) {
12147   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12148   pointer r,s; /* for list manipulation */
12149   integer threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12150   integer v; /* temporary register */
12151   if ( t==mp_dependent ) threshold=fraction_threshold;
12152   else threshold=scaled_threshold;
12153   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12154   while (1) {
12155     if ( pp==qq ) {
12156       if ( pp==null ) {
12157         break;
12158       } else {
12159         @<Contribute a term from |p|, plus the
12160           corresponding term from |q|@>
12161       }
12162     } else { 
12163           if ( value(pp)<value(qq) ) {
12164         s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=value(q);
12165         q=mp_link(q); qq=info(q); mp_link(r)=s; r=s;
12166       } else { 
12167         mp_link(r)=p; r=p; p=mp_link(p); pp=info(p);
12168       }
12169     }
12170   }
12171   value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),value(q));
12172   mp_link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12173   return mp_link(temp_head);
12174 }
12175
12176 @ @<Contribute a term from |p|, plus the...@>=
12177
12178   v=value(p)+value(q);
12179   value(p)=v; s=p; p=mp_link(p); pp=info(p);
12180   if ( abs(v)<threshold ) {
12181     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12182   } else { 
12183     if ( (abs(v)>=coef_bound ) && mp->watch_coefs ) {
12184       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12185     }
12186     mp_link(r)=s; r=s;
12187   }
12188   q=mp_link(q); qq=info(q);
12189 }
12190
12191 @ A somewhat simpler routine will multiply a dependency list
12192 by a given constant~|v|. The constant is either a |fraction| less than
12193 |fraction_one|, or it is |scaled|. In the latter case we might be forced to
12194 convert a dependency list to a proto-dependency list.
12195 Parameters |t0| and |t1| are the list types before and after;
12196 they should agree unless |t0=mp_dependent| and |t1=mp_proto_dependent|
12197 and |v_is_scaled=true|.
12198
12199 @c pointer mp_p_times_v (MP mp,pointer p, integer v, quarterword t0,
12200                          quarterword t1, boolean v_is_scaled) {
12201   pointer r,s; /* for list manipulation */
12202   integer w; /* tentative coefficient */
12203   integer threshold;
12204   boolean scaling_down;
12205   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=(!v_is_scaled);
12206   if ( t1==mp_dependent ) threshold=half_fraction_threshold;
12207   else threshold=half_scaled_threshold;
12208   r=temp_head;
12209   while ( info(p)!=null ) {    
12210     if ( scaling_down ) w=mp_take_fraction(mp, v,value(p));
12211     else w=mp_take_scaled(mp, v,value(p));
12212     if ( abs(w)<=threshold ) { 
12213       s=mp_link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12214     } else {
12215       if ( abs(w)>=coef_bound ) { 
12216         mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12217       }
12218       mp_link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=mp_link(p);
12219     }
12220   }
12221   mp_link(r)=p;
12222   if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
12223   else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
12224   return mp_link(temp_head);
12225 }
12226
12227 @ Similarly, we sometimes need to divide a dependency list
12228 by a given |scaled| constant.
12229
12230 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12231 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, quarterword 
12232   t0, quarterword t1) ;
12233
12234 @ @c
12235 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, quarterword 
12236   t0, quarterword t1) {
12237   pointer r,s; /* for list manipulation */
12238   integer w; /* tentative coefficient */
12239   integer threshold;
12240   boolean scaling_down;
12241   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=false;
12242   if ( t1==mp_dependent ) threshold=half_fraction_threshold;
12243   else threshold=half_scaled_threshold;
12244   r=temp_head;
12245   while ( info( p)!=null ) {
12246     if ( scaling_down ) {
12247       if ( abs(v)<02000000 ) w=mp_make_scaled(mp, value(p),v*010000);
12248       else w=mp_make_scaled(mp, mp_round_fraction(mp, value(p)),v);
12249     } else {
12250       w=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12251     }
12252     if ( abs(w)<=threshold ) {
12253       s=mp_link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12254     } else { 
12255       if ( abs(w)>=coef_bound ) {
12256          mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12257       }
12258       mp_link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=mp_link(p);
12259     }
12260   }
12261   mp_link(r)=p; value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12262   return mp_link(temp_head);
12263 }
12264
12265 @ Here's another utility routine for dependency lists. When an independent
12266 variable becomes dependent, we want to remove it from all existing
12267 dependencies. The |p_with_x_becoming_q| function computes the
12268 dependency list of~|p| after variable~|x| has been replaced by~|q|.
12269
12270 This procedure has basically the same calling conventions as |p_plus_fq|:
12271 List~|q| is unchanged; list~|p| is destroyed; the constant node and the
12272 final link are inherited from~|p|; and the fourth parameter tells whether
12273 or not |p| is |mp_proto_dependent|. However, the global variable |dep_final|
12274 is not altered if |x| does not occur in list~|p|.
12275
12276 @c pointer mp_p_with_x_becoming_q (MP mp,pointer p,
12277            pointer x, pointer q, quarterword t) {
12278   pointer r,s; /* for list manipulation */
12279   integer v; /* coefficient of |x| */
12280   integer sx; /* serial number of |x| */
12281   s=p; r=temp_head; sx=value(x);
12282   while ( value(info(s))>sx ) { r=s; s=mp_link(s); };
12283   if ( info(s)!=x ) { 
12284     return p;
12285   } else { 
12286     mp_link(temp_head)=p; mp_link(r)=mp_link(s); v=value(s);
12287     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12288     return mp_p_plus_fq(mp, mp_link(temp_head),v,q,t,mp_dependent);
12289   }
12290 }
12291
12292 @ Here's a simple procedure that reports an error when a variable
12293 has just received a known value that's out of the required range.
12294
12295 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12296 void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) ;
12297
12298 @ @c void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) { 
12299   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) { 
12300     print_err("Value is too large ("); mp_print_scaled(mp, x); mp_print_char(mp, xord(')'));
12301 @.Value is too large@>
12302     help4("The equation I just processed has given some variable",
12303       "a value of 4096 or more. Continue and I'll try to cope",
12304       "with that big value; but it might be dangerous.",
12305       "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
12306     mp_error(mp);
12307   }
12308 }
12309
12310 @ When a dependent variable becomes known, the following routine
12311 removes its dependency list. Here |p| points to the variable, and
12312 |q| points to the dependency list (which is one node long).
12313
12314 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12315 void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) ;
12316
12317 @ @c void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) {
12318   int t; /* the previous type */
12319   prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(p);
12320   mp_link(prev_dep(p))=mp_link(q); t=type(p);
12321   type(p)=mp_known; value(p)=value(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
12322   if ( abs(value(p))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(p));
12323   if (( mp->internal[mp_tracing_equations]>0) && mp_interesting(mp, p) ) {
12324     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "#### ");
12325 @:]]]\#\#\#\#_}{\.{\#\#\#\#}@>
12326     mp_print_variable_name(mp, p); 
12327     mp_print_char(mp, xord('=')); mp_print_scaled(mp, value(p));
12328     mp_end_diagnostic(mp, false);
12329   }
12330   if (( mp->cur_exp==p ) && mp->cur_type==t ) {
12331     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=value(p);
12332     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
12333   }
12334 }
12335
12336 @ The |fix_dependencies| routine is called into action when |fix_needed|
12337 has been triggered. The program keeps a list~|s| of independent variables
12338 whose coefficients must be divided by~4.
12339
12340 In unusual cases, this fixup process might reduce one or more coefficients
12341 to zero, so that a variable will become known more or less by default.
12342
12343 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12344 void mp_fix_dependencies (MP mp);
12345
12346 @ @c void mp_fix_dependencies (MP mp) {
12347   pointer p,q,r,s,t; /* list manipulation registers */
12348   pointer x; /* an independent variable */
12349   r=mp_link(dep_head); s=null;
12350   while ( r!=dep_head ){ 
12351     t=r;
12352     @<Run through the dependency list for variable |t|, fixing
12353       all nodes, and ending with final link~|q|@>;
12354     r=mp_link(q);
12355     if ( q==dep_list(t) ) mp_make_known(mp, t,q);
12356   }
12357   while ( s!=null ) { 
12358     p=mp_link(s); x=info(s); free_avail(s); s=p;
12359     type(x)=mp_independent; value(x)=value(x)+2;
12360   }
12361   mp->fix_needed=false;
12362 }
12363
12364 @ @d independent_being_fixed 1 /* this variable already appears in |s| */
12365
12366 @<Run through the dependency list for variable |t|...@>=
12367 r=value_loc(t); /* |mp_link(r)=dep_list(t)| */
12368 while (1) { 
12369   q=mp_link(r); x=info(q);
12370   if ( x==null ) break;
12371   if ( type(x)<=independent_being_fixed ) {
12372     if ( type(x)<independent_being_fixed ) {
12373       p=mp_get_avail(mp); mp_link(p)=s; s=p;
12374       info(s)=x; type(x)=independent_being_fixed;
12375     }
12376     value(q)=value(q) / 4;
12377     if ( value(q)==0 ) {
12378       mp_link(r)=mp_link(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size); q=r;
12379     }
12380   }
12381   r=q;
12382 }
12383
12384
12385 @ The |new_dep| routine installs a dependency list~|p| into the value node~|q|,
12386 linking it into the list of all known dependencies. We assume that
12387 |dep_final| points to the final node of list~|p|.
12388
12389 @c void mp_new_dep (MP mp,pointer q, pointer p) {
12390   pointer r; /* what used to be the first dependency */
12391   dep_list(q)=p; prev_dep(q)=dep_head;
12392   r=mp_link(dep_head); mp_link(mp->dep_final)=r; prev_dep(r)=mp->dep_final;
12393   mp_link(dep_head)=q;
12394 }
12395
12396 @ Here is one of the ways a dependency list gets started.
12397 The |const_dependency| routine produces a list that has nothing but
12398 a constant term.
12399
12400 @c pointer mp_const_dependency (MP mp, scaled v) {
12401   mp->dep_final=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12402   value(mp->dep_final)=v; info(mp->dep_final)=null;
12403   return mp->dep_final;
12404 }
12405
12406 @ And here's a more interesting way to start a dependency list from scratch:
12407 The parameter to |single_dependency| is the location of an
12408 independent variable~|x|, and the result is the simple dependency list
12409 `|x+0|'.
12410
12411 In the unlikely event that the given independent variable has been doubled so
12412 often that we can't refer to it with a nonzero coefficient,
12413 |single_dependency| returns the simple list `0'.  This case can be
12414 recognized by testing that the returned list pointer is equal to
12415 |dep_final|.
12416
12417 @c pointer mp_single_dependency (MP mp,pointer p) {
12418   pointer q; /* the new dependency list */
12419   integer m; /* the number of doublings */
12420   m=value(p) % s_scale;
12421   if ( m>28 ) {
12422     return mp_const_dependency(mp, 0);
12423   } else { 
12424     q=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12425     value(q)=two_to_the(28-m); info(q)=p;
12426     mp_link(q)=mp_const_dependency(mp, 0);
12427     return q;
12428   }
12429 }
12430
12431 @ We sometimes need to make an exact copy of a dependency list.
12432
12433 @c pointer mp_copy_dep_list (MP mp,pointer p) {
12434   pointer q; /* the new dependency list */
12435   q=mp_get_node(mp, dep_node_size); mp->dep_final=q;
12436   while (1) { 
12437     info(mp->dep_final)=info(p); value(mp->dep_final)=value(p);
12438     if ( info(mp->dep_final)==null ) break;
12439     mp_link(mp->dep_final)=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12440     mp->dep_final=mp_link(mp->dep_final); p=mp_link(p);
12441   }
12442   return q;
12443 }
12444
12445 @ But how do variables normally become known? Ah, now we get to the heart of the
12446 equation-solving mechanism. The |linear_eq| procedure is given a |dependent|
12447 or |mp_proto_dependent| list,~|p|, in which at least one independent variable
12448 appears. It equates this list to zero, by choosing an independent variable
12449 with the largest coefficient and making it dependent on the others. The
12450 newly dependent variable is eliminated from all current dependencies,
12451 thereby possibly making other dependent variables known.
12452
12453 The given list |p| is, of course, totally destroyed by all this processing.
12454
12455 @c void mp_linear_eq (MP mp, pointer p, quarterword t) {
12456   pointer q,r,s; /* for link manipulation */
12457   pointer x; /* the variable that loses its independence */
12458   integer n; /* the number of times |x| had been halved */
12459   integer v; /* the coefficient of |x| in list |p| */
12460   pointer prev_r; /* lags one step behind |r| */
12461   pointer final_node; /* the constant term of the new dependency list */
12462   integer w; /* a tentative coefficient */
12463    @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>;
12464   x=info(q); n=value(x) % s_scale;
12465   @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>;
12466   if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) {
12467     @<Display the new dependency@>;
12468   }
12469   @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>;
12470   @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>;
12471   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
12472 }
12473
12474 @ @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>=
12475 q=p; r=mp_link(p); v=value(q);
12476 while ( info(r)!=null ) { 
12477   if ( abs(value(r))>abs(v) ) { q=r; v=value(r); };
12478   r=mp_link(r);
12479 }
12480
12481 @ Here we want to change the coefficients from |scaled| to |fraction|,
12482 except in the constant term. In the common case of a trivial equation
12483 like `\.{x=3.14}', we will have |v=-fraction_one|, |q=p|, and |t=mp_dependent|.
12484
12485 @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>=
12486 s=temp_head; mp_link(s)=p; r=p;
12487 do { 
12488   if ( r==q ) {
12489     mp_link(s)=mp_link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12490   } else  { 
12491     w=mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12492     if ( abs(w)<=half_fraction_threshold ) {
12493       mp_link(s)=mp_link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12494     } else { 
12495       value(r)=-w; s=r;
12496     }
12497   }
12498   r=mp_link(s);
12499 } while (info(r)!=null);
12500 if ( t==mp_proto_dependent ) {
12501   value(r)=-mp_make_scaled(mp, value(r),v);
12502 } else if ( v!=-fraction_one ) {
12503   value(r)=-mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12504 }
12505 final_node=r; p=mp_link(temp_head)
12506
12507 @ @<Display the new dependency@>=
12508 if ( mp_interesting(mp, x) ) {
12509   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "## "); 
12510   mp_print_variable_name(mp, x);
12511 @:]]]\#\#_}{\.{\#\#}@>
12512   w=n;
12513   while ( w>0 ) { mp_print(mp, "*4"); w=w-2;  };
12514   mp_print_char(mp, xord('=')); mp_print_dependency(mp, p,mp_dependent); 
12515   mp_end_diagnostic(mp, false);
12516 }
12517
12518 @ @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>=
12519 prev_r=dep_head; r=mp_link(dep_head);
12520 while ( r!=dep_head ) {
12521   s=dep_list(r); q=mp_p_with_x_becoming_q(mp, s,x,p,type(r));
12522   if ( info(q)==null ) {
12523     mp_make_known(mp, r,q);
12524   } else { 
12525     dep_list(r)=q;
12526     do {  q=mp_link(q); } while (info(q)!=null);
12527     prev_r=q;
12528   }
12529   r=mp_link(prev_r);
12530 }
12531
12532 @ @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>=
12533 if ( n>0 ) @<Divide list |p| by $2^n$@>;
12534 if ( info(p)==null ) {
12535   type(x)=mp_known;
12536   value(x)=value(p);
12537   if ( abs(value(x))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(x));
12538   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
12539   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
12540     mp->cur_exp=value(x); mp->cur_type=mp_known;
12541     mp_free_node(mp, x,value_node_size);
12542   }
12543 } else { 
12544   type(x)=mp_dependent; mp->dep_final=final_node; mp_new_dep(mp, x,p);
12545   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) mp->cur_type=mp_dependent;
12546 }
12547
12548 @ @<Divide list |p| by $2^n$@>=
12549
12550   s=temp_head; mp_link(temp_head)=p; r=p;
12551   do {  
12552     if ( n>30 ) w=0;
12553     else w=value(r) / two_to_the(n);
12554     if ( (abs(w)<=half_fraction_threshold)&&(info(r)!=null) ) {
12555       mp_link(s)=mp_link(r);
12556       mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12557     } else { 
12558       value(r)=w; s=r;
12559     }
12560     r=mp_link(s);
12561   } while (info(s)!=null);
12562   p=mp_link(temp_head);
12563 }
12564
12565 @ The |check_mem| procedure, which is used only when \MP\ is being
12566 debugged, makes sure that the current dependency lists are well formed.
12567
12568 @<Check the list of linear dependencies@>=
12569 q=dep_head; p=mp_link(q);
12570 while ( p!=dep_head ) {
12571   if ( prev_dep(p)!=q ) {
12572     mp_print_nl(mp, "Bad PREVDEP at "); mp_print_int(mp, p);
12573 @.Bad PREVDEP...@>
12574   }
12575   p=dep_list(p);
12576   while (1) {
12577     r=info(p); q=p; p=mp_link(q);
12578     if ( r==null ) break;
12579     if ( value(info(p))>=value(r) ) {
12580       mp_print_nl(mp, "Out of order at "); mp_print_int(mp, p);
12581 @.Out of order...@>
12582     }
12583   }
12584 }
12585
12586 @* \[25] Dynamic nonlinear equations.
12587 Variables of numeric type are maintained by the general scheme of
12588 independent, dependent, and known values that we have just studied;
12589 and the components of pair and transform variables are handled in the
12590 same way. But \MP\ also has five other types of values: \&{boolean},
12591 \&{string}, \&{pen}, \&{path}, and \&{picture}; what about them?
12592
12593 Equations are allowed between nonlinear quantities, but only in a
12594 simple form. Two variables that haven't yet been assigned values are
12595 either equal to each other, or they're not.
12596
12597 Before a boolean variable has received a value, its type is |mp_unknown_boolean|;
12598 similarly, there are variables whose type is |mp_unknown_string|, |mp_unknown_pen|,
12599 |mp_unknown_path|, and |mp_unknown_picture|. In such cases the value is either
12600 |null| (which means that no other variables are equivalent to this one), or
12601 it points to another variable of the same undefined type. The pointers in the
12602 latter case form a cycle of nodes, which we shall call a ``ring.''
12603 Rings of undefined variables may include capsules, which arise as
12604 intermediate results within expressions or as \&{expr} parameters to macros.
12605
12606 When one member of a ring receives a value, the same value is given to
12607 all the other members. In the case of paths and pictures, this implies
12608 making separate copies of a potentially large data structure; users should
12609 restrain their enthusiasm for such generality, unless they have lots and
12610 lots of memory space.
12611
12612 @ The following procedure is called when a capsule node is being
12613 added to a ring (e.g., when an unknown variable is mentioned in an expression).
12614
12615 @c pointer mp_new_ring_entry (MP mp,pointer p) {
12616   pointer q; /* the new capsule node */
12617   q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
12618   type(q)=type(p);
12619   if ( value(p)==null ) value(q)=p; else value(q)=value(p);
12620   value(p)=q;
12621   return q;
12622 }
12623
12624 @ Conversely, we might delete a capsule or a variable before it becomes known.
12625 The following procedure simply detaches a quantity from its ring,
12626 without recycling the storage.
12627
12628 @<Declare the recycling subroutines@>=
12629 void mp_ring_delete (MP mp,pointer p) {
12630   pointer q; 
12631   q=value(p);
12632   if ( q!=null ) if ( q!=p ){ 
12633     while ( value(q)!=p ) q=value(q);
12634     value(q)=value(p);
12635   }
12636 }
12637
12638 @ Eventually there might be an equation that assigns values to all of the
12639 variables in a ring. The |nonlinear_eq| subroutine does the necessary
12640 propagation of values.
12641
12642 If the parameter |flush_p| is |true|, node |p| itself needn't receive a
12643 value, it will soon be recycled.
12644
12645 @c void mp_nonlinear_eq (MP mp,integer v, pointer p, boolean flush_p) {
12646   quarterword t; /* the type of ring |p| */
12647   pointer q,r; /* link manipulation registers */
12648   t=type(p)-unknown_tag; q=value(p);
12649   if ( flush_p ) type(p)=mp_vacuous; else p=q;
12650   do {  
12651     r=value(q); type(q)=t;
12652     switch (t) {
12653     case mp_boolean_type: value(q)=v; break;
12654     case mp_string_type: value(q)=v; add_str_ref(v); break;
12655     case mp_pen_type: value(q)=copy_pen(v); break;
12656     case mp_path_type: value(q)=mp_copy_path(mp, v); break;
12657     case mp_picture_type: value(q)=v; add_edge_ref(v); break;
12658     } /* there ain't no more cases */
12659     q=r;
12660   } while (q!=p);
12661 }
12662
12663 @ If two members of rings are equated, and if they have the same type,
12664 the |ring_merge| procedure is called on to make them equivalent.
12665
12666 @c void mp_ring_merge (MP mp,pointer p, pointer q) {
12667   pointer r; /* traverses one list */
12668   r=value(p);
12669   while ( r!=p ) {
12670     if ( r==q ) {
12671       @<Exclaim about a redundant equation@>;
12672       return;
12673     };
12674     r=value(r);
12675   }
12676   r=value(p); value(p)=value(q); value(q)=r;
12677 }
12678
12679 @ @<Exclaim about a redundant equation@>=
12680
12681   print_err("Redundant equation");
12682 @.Redundant equation@>
12683   help2("I already knew that this equation was true.",
12684         "But perhaps no harm has been done; let's continue.");
12685   mp_put_get_error(mp);
12686 }
12687
12688 @* \[26] Introduction to the syntactic routines.
12689 Let's pause a moment now and try to look at the Big Picture.
12690 The \MP\ program consists of three main parts: syntactic routines,
12691 semantic routines, and output routines. The chief purpose of the
12692 syntactic routines is to deliver the user's input to the semantic routines,
12693 while parsing expressions and locating operators and operands. The
12694 semantic routines act as an interpreter responding to these operators,
12695 which may be regarded as commands. And the output routines are
12696 periodically called on to produce compact font descriptions that can be
12697 used for typesetting or for making interim proof drawings. We have
12698 discussed the basic data structures and many of the details of semantic
12699 operations, so we are good and ready to plunge into the part of \MP\ that
12700 actually controls the activities.
12701
12702 Our current goal is to come to grips with the |get_next| procedure,
12703 which is the keystone of \MP's input mechanism. Each call of |get_next|
12704 sets the value of three variables |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|,
12705 representing the next input token.
12706 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
12707   \hbox{|cur_cmd| denotes a command code from the long list of codes
12708    given earlier;}\cr
12709   \hbox{|cur_mod| denotes a modifier of the command code;}\cr
12710   \hbox{|cur_sym| is the hash address of the symbolic token that was
12711    just scanned,}\cr
12712   \hbox{\qquad or zero in the case of a numeric or string
12713    or capsule token.}\cr}}$$
12714 Underlying this external behavior of |get_next| is all the machinery
12715 necessary to convert from character files to tokens. At a given time we
12716 may be only partially finished with the reading of several files (for
12717 which \&{input} was specified), and partially finished with the expansion
12718 of some user-defined macros and/or some macro parameters, and partially
12719 finished reading some text that the user has inserted online,
12720 and so on. When reading a character file, the characters must be
12721 converted to tokens; comments and blank spaces must
12722 be removed, numeric and string tokens must be evaluated.
12723
12724 To handle these situations, which might all be present simultaneously,
12725 \MP\ uses various stacks that hold information about the incomplete
12726 activities, and there is a finite state control for each level of the
12727 input mechanism. These stacks record the current state of an implicitly
12728 recursive process, but the |get_next| procedure is not recursive.
12729
12730 @<Glob...@>=
12731 integer cur_cmd; /* current command set by |get_next| */
12732 integer cur_mod; /* operand of current command */
12733 halfword cur_sym; /* hash address of current symbol */
12734
12735 @ The |print_cmd_mod| routine prints a symbolic interpretation of a
12736 command code and its modifier.
12737 It consists of a rather tedious sequence of print
12738 commands, and most of it is essentially an inverse to the |primitive|
12739 routine that enters a \MP\ primitive into |hash| and |eqtb|. Therefore almost
12740 all of this procedure appears elsewhere in the program, together with the
12741 corresponding |primitive| calls.
12742
12743 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>=
12744 void mp_print_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12745  switch (c) {
12746   @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>
12747   default: mp_print(mp, "[unknown command code!]"); break;
12748   }
12749 }
12750
12751 @ Here is a procedure that displays a given command in braces, in the
12752 user's transcript file.
12753
12754 @d show_cur_cmd_mod mp_show_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod)
12755
12756 @c 
12757 void mp_show_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12758   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
12759   mp_print_cmd_mod(mp, c,m); mp_print_char(mp, xord('}'));
12760   mp_end_diagnostic(mp, false);
12761 }
12762
12763 @* \[27] Input stacks and states.
12764 The state of \MP's input mechanism appears in the input stack, whose
12765 entries are records with five fields, called |index|, |start|, |loc|,
12766 |limit|, and |name|. The top element of this stack is maintained in a
12767 global variable for which no subscripting needs to be done; the other
12768 elements of the stack appear in an array. Hence the stack is declared thus:
12769
12770 @<Types...@>=
12771 typedef struct {
12772   quarterword index_field;
12773   halfword start_field, loc_field, limit_field, name_field;
12774 } in_state_record;
12775
12776 @ @<Glob...@>=
12777 in_state_record *input_stack;
12778 integer input_ptr; /* first unused location of |input_stack| */
12779 integer max_in_stack; /* largest value of |input_ptr| when pushing */
12780 in_state_record cur_input; /* the ``top'' input state */
12781 int stack_size; /* maximum number of simultaneous input sources */
12782
12783 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12784 mp->stack_size = 300;
12785 mp->input_stack = xmalloc((mp->stack_size+1),sizeof(in_state_record));
12786
12787 @ @<Dealloc variables@>=
12788 xfree(mp->input_stack);
12789
12790 @ We've already defined the special variable |loc==cur_input.loc_field|
12791 in our discussion of basic input-output routines. The other components of
12792 |cur_input| are defined in the same way:
12793
12794 @d iindex mp->cur_input.index_field /* reference for buffer information */
12795 @d start mp->cur_input.start_field /* starting position in |buffer| */
12796 @d limit mp->cur_input.limit_field /* end of current line in |buffer| */
12797 @d name mp->cur_input.name_field /* name of the current file */
12798
12799 @ Let's look more closely now at the five control variables
12800 (|index|,~|start|,~|loc|,~|limit|,~|name|),
12801 assuming that \MP\ is reading a line of characters that have been input
12802 from some file or from the user's terminal. There is an array called
12803 |buffer| that acts as a stack of all lines of characters that are
12804 currently being read from files, including all lines on subsidiary
12805 levels of the input stack that are not yet completed. \MP\ will return to
12806 the other lines when it is finished with the present input file.
12807
12808 (Incidentally, on a machine with byte-oriented addressing, it would be
12809 appropriate to combine |buffer| with the |str_pool| array,
12810 letting the buffer entries grow downward from the top of the string pool
12811 and checking that these two tables don't bump into each other.)
12812
12813 The line we are currently working on begins in position |start| of the
12814 buffer; the next character we are about to read is |buffer[loc]|; and
12815 |limit| is the location of the last character present. We always have
12816 |loc<=limit|. For convenience, |buffer[limit]| has been set to |"%"|, so
12817 that the end of a line is easily sensed.
12818
12819 The |name| variable is a string number that designates the name of
12820 the current file, if we are reading an ordinary text file.  Special codes
12821 |is_term..max_spec_src| indicate other sources of input text.
12822
12823 @d is_term 0 /* |name| value when reading from the terminal for normal input */
12824 @d is_read 1 /* |name| value when executing a \&{readstring} or \&{readfrom} */
12825 @d is_scantok 2 /* |name| value when reading text generated by \&{scantokens} */
12826 @d max_spec_src is_scantok
12827
12828 @ Additional information about the current line is available via the
12829 |index| variable, which counts how many lines of characters are present
12830 in the buffer below the current level. We have |index=0| when reading
12831 from the terminal and prompting the user for each line; then if the user types,
12832 e.g., `\.{input figs}', we will have |index=1| while reading
12833 the file \.{figs.mp}. However, it does not follow that |index| is the
12834 same as the input stack pointer, since many of the levels on the input
12835 stack may come from token lists and some |index| values may correspond
12836 to \.{MPX} files that are not currently on the stack.
12837
12838 The global variable |in_open| is equal to the highest |index| value counting
12839 \.{MPX} files but excluding token-list input levels.  Thus, the number of
12840 partially read lines in the buffer is |in_open+1| and we have |in_open>=index|
12841 when we are not reading a token list.
12842
12843 If we are not currently reading from the terminal,
12844 we are reading from the file variable |input_file[index]|. We use
12845 the notation |terminal_input| as a convenient abbreviation for |name=is_term|,
12846 and |cur_file| as an abbreviation for |input_file[index]|.
12847
12848 When \MP\ is not reading from the terminal, the global variable |line| contains
12849 the line number in the current file, for use in error messages. More precisely,
12850 |line| is a macro for |line_stack[index]| and the |line_stack| array gives
12851 the line number for each file in the |input_file| array.
12852
12853 When an \.{MPX} file is opened the file name is stored in the |mpx_name|
12854 array so that the name doesn't get lost when the file is temporarily removed
12855 from the input stack.
12856 Thus when |input_file[k]| is an \.{MPX} file, its name is |mpx_name[k]|
12857 and it contains translated \TeX\ pictures for |input_file[k-1]|.
12858 Since this is not an \.{MPX} file, we have
12859 $$ \hbox{|mpx_name[k-1]<=absent|}. $$
12860 This |name| field is set to |finished| when |input_file[k]| is completely
12861 read.
12862
12863 If more information about the input state is needed, it can be
12864 included in small arrays like those shown here. For example,
12865 the current page or segment number in the input file might be put
12866 into a variable |page|, that is really a macro for the current entry
12867 in `\ignorespaces|page_stack:array[0..max_in_open] of integer|\unskip'
12868 by analogy with |line_stack|.
12869 @^system dependencies@>
12870
12871 @d terminal_input (name==is_term) /* are we reading from the terminal? */
12872 @d cur_file mp->input_file[iindex] /* the current |void *| variable */
12873 @d line mp->line_stack[iindex] /* current line number in the current source file */
12874 @d in_name mp->iname_stack[iindex] /* a string used to construct \.{MPX} file names */
12875 @d in_area mp->iarea_stack[iindex] /* another string for naming \.{MPX} files */
12876 @d absent 1 /* |name_field| value for unused |mpx_in_stack| entries */
12877 @d mpx_reading (mp->mpx_name[iindex]>absent)
12878   /* when reading a file, is it an \.{MPX} file? */
12879 @d mpx_finished 0
12880   /* |name_field| value when the corresponding \.{MPX} file is finished */
12881
12882 @<Glob...@>=
12883 integer in_open; /* the number of lines in the buffer, less one */
12884 unsigned int open_parens; /* the number of open text files */
12885 void  * *input_file ;
12886 integer *line_stack ; /* the line number for each file */
12887 char *  *iname_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12888 char *  *iarea_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12889 halfword*mpx_name  ;
12890
12891 @ @<Allocate or ...@>=
12892 mp->input_file  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(void *));
12893 mp->line_stack  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(integer));
12894 mp->iname_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12895 mp->iarea_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12896 mp->mpx_name    = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(halfword));
12897 {
12898   int k;
12899   for (k=0;k<=mp->max_in_open;k++) {
12900     mp->iname_stack[k] =NULL;
12901     mp->iarea_stack[k] =NULL;
12902   }
12903 }
12904
12905 @ @<Dealloc variables@>=
12906 {
12907   int l;
12908   for (l=0;l<=mp->max_in_open;l++) {
12909     xfree(mp->iname_stack[l]);
12910     xfree(mp->iarea_stack[l]);
12911   }
12912 }
12913 xfree(mp->input_file);
12914 xfree(mp->line_stack);
12915 xfree(mp->iname_stack);
12916 xfree(mp->iarea_stack);
12917 xfree(mp->mpx_name);
12918
12919
12920 @ However, all this discussion about input state really applies only to the
12921 case that we are inputting from a file. There is another important case,
12922 namely when we are currently getting input from a token list. In this case
12923 |iindex>max_in_open|, and the conventions about the other state variables
12924 are different:
12925
12926 \yskip\hang|loc| is a pointer to the current node in the token list, i.e.,
12927 the node that will be read next. If |loc=null|, the token list has been
12928 fully read.
12929
12930 \yskip\hang|start| points to the first node of the token list; this node
12931 may or may not contain a reference count, depending on the type of token
12932 list involved.
12933
12934 \yskip\hang|token_type|, which takes the place of |iindex| in the
12935 discussion above, is a code number that explains what kind of token list
12936 is being scanned.
12937
12938 \yskip\hang|name| points to the |eqtb| address of the control sequence
12939 being expanded, if the current token list is a macro not defined by
12940 \&{vardef}. Macros defined by \&{vardef} have |name=null|; their name
12941 can be deduced by looking at their first two parameters.
12942
12943 \yskip\hang|param_start|, which takes the place of |limit|, tells where
12944 the parameters of the current macro or loop text begin in the |param_stack|.
12945
12946 \yskip\noindent The |token_type| can take several values, depending on
12947 where the current token list came from:
12948
12949 \yskip
12950 \indent|forever_text|, if the token list being scanned is the body of
12951 a \&{forever} loop;
12952
12953 \indent|loop_text|, if the token list being scanned is the body of
12954 a \&{for} or \&{forsuffixes} loop;
12955
12956 \indent|parameter|, if a \&{text} or \&{suffix} parameter is being scanned;
12957
12958 \indent|backed_up|, if the token list being scanned has been inserted as
12959 `to be read again'.
12960
12961 \indent|inserted|, if the token list being scanned has been inserted as
12962 part of error recovery;
12963
12964 \indent|macro|, if the expansion of a user-defined symbolic token is being
12965 scanned.
12966
12967 \yskip\noindent
12968 The token list begins with a reference count if and only if |token_type=
12969 macro|.
12970 @^reference counts@>
12971
12972 @d token_type iindex /* type of current token list */
12973 @d token_state (iindex>(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a token list? */
12974 @d file_state (iindex<=(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a file line? */
12975 @d param_start limit /* base of macro parameters in |param_stack| */
12976 @d forever_text (mp->max_in_open+1) /* |token_type| code for loop texts */
12977 @d loop_text (mp->max_in_open+2) /* |token_type| code for loop texts */
12978 @d parameter (mp->max_in_open+3) /* |token_type| code for parameter texts */
12979 @d backed_up (mp->max_in_open+4) /* |token_type| code for texts to be reread */
12980 @d inserted (mp->max_in_open+5) /* |token_type| code for inserted texts */
12981 @d macro (mp->max_in_open+6) /* |token_type| code for macro replacement texts */
12982
12983 @ The |param_stack| is an auxiliary array used to hold pointers to the token
12984 lists for parameters at the current level and subsidiary levels of input.
12985 This stack grows at a different rate from the others.
12986
12987 @<Glob...@>=
12988 pointer *param_stack;  /* token list pointers for parameters */
12989 integer param_ptr; /* first unused entry in |param_stack| */
12990 integer max_param_stack;  /* largest value of |param_ptr| */
12991
12992 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12993 mp->param_stack = xmalloc((mp->param_size+1),sizeof(pointer));
12994
12995 @ @<Dealloc variables@>=
12996 xfree(mp->param_stack);
12997
12998 @ Notice that the |line| isn't valid when |token_state| is true because it
12999 depends on |iindex|.  If we really need to know the line number for the
13000 topmost file in the iindex stack we use the following function.  If a page
13001 number or other information is needed, this routine should be modified to
13002 compute it as well.
13003 @^system dependencies@>
13004
13005 @<Declare a function called |true_line|@>=
13006 integer mp_true_line (MP mp) {
13007   int k; /* an index into the input stack */
13008   if ( file_state && (name>max_spec_src) ) {
13009     return line;
13010   } else { 
13011     k=mp->input_ptr;
13012     while ((k>0) &&
13013            ((mp->input_stack[(k-1)].index_field>mp->max_in_open)||
13014             (mp->input_stack[(k-1)].name_field<=max_spec_src))) {
13015       decr(k);
13016     }
13017     return (k>0 ? mp->line_stack[(k-1)] : 0 );
13018   }
13019 }
13020
13021 @ Thus, the ``current input state'' can be very complicated indeed; there
13022 can be many levels and each level can arise in a variety of ways. The
13023 |show_context| procedure, which is used by \MP's error-reporting routine to
13024 print out the current input state on all levels down to the most recent
13025 line of characters from an input file, illustrates most of these conventions.
13026 The global variable |file_ptr| contains the lowest level that was
13027 displayed by this procedure.
13028
13029 @<Glob...@>=
13030 integer file_ptr; /* shallowest level shown by |show_context| */
13031
13032 @ The status at each level is indicated by printing two lines, where the first
13033 line indicates what was read so far and the second line shows what remains
13034 to be read. The context is cropped, if necessary, so that the first line
13035 contains at most |half_error_line| characters, and the second contains
13036 at most |error_line|. Non-current input levels whose |token_type| is
13037 `|backed_up|' are shown only if they have not been fully read.
13038
13039 @c void mp_show_context (MP mp) { /* prints where the scanner is */
13040   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
13041   @<Local variables for formatting calculations@>
13042   mp->file_ptr=mp->input_ptr; mp->input_stack[mp->file_ptr]=mp->cur_input;
13043   /* store current state */
13044   while (1) { 
13045     mp->cur_input=mp->input_stack[mp->file_ptr]; /* enter into the context */
13046     @<Display the current context@>;
13047     if ( file_state )
13048       if ( (name>max_spec_src) || (mp->file_ptr==0) ) break;
13049     decr(mp->file_ptr);
13050   }
13051   mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr]; /* restore original state */
13052 }
13053
13054 @ @<Display the current context@>=
13055 if ( (mp->file_ptr==mp->input_ptr) || file_state ||
13056    (token_type!=backed_up) || (loc!=null) ) {
13057     /* we omit backed-up token lists that have already been read */
13058   mp->tally=0; /* get ready to count characters */
13059   old_setting=mp->selector;
13060   if ( file_state ) {
13061     @<Print location of current line@>;
13062     @<Pseudoprint the line@>;
13063   } else { 
13064     @<Print type of token list@>;
13065     @<Pseudoprint the token list@>;
13066   }
13067   mp->selector=old_setting; /* stop pseudoprinting */
13068   @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>;
13069 }
13070
13071 @ This routine should be changed, if necessary, to give the best possible
13072 indication of where the current line resides in the input file.
13073 For example, on some systems it is best to print both a page and line number.
13074 @^system dependencies@>
13075
13076 @<Print location of current line@>=
13077 if ( name>max_spec_src ) {
13078   mp_print_nl(mp, "l."); mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
13079 } else if ( terminal_input ) {
13080   if ( mp->file_ptr==0 ) mp_print_nl(mp, "<*>");
13081   else mp_print_nl(mp, "<insert>");
13082 } else if ( name==is_scantok ) {
13083   mp_print_nl(mp, "<scantokens>");
13084 } else {
13085   mp_print_nl(mp, "<read>");
13086 }
13087 mp_print_char(mp, xord(' '))
13088
13089 @ Can't use case statement here because the |token_type| is not
13090 a constant expression.
13091
13092 @<Print type of token list@>=
13093 {
13094   if(token_type==forever_text) {
13095     mp_print_nl(mp, "<forever> ");
13096   } else if (token_type==loop_text) {
13097     @<Print the current loop value@>;
13098   } else if (token_type==parameter) {
13099     mp_print_nl(mp, "<argument> "); 
13100   } else if (token_type==backed_up) { 
13101     if ( loc==null ) mp_print_nl(mp, "<recently read> ");
13102     else mp_print_nl(mp, "<to be read again> ");
13103   } else if (token_type==inserted) {
13104     mp_print_nl(mp, "<inserted text> ");
13105   } else if (token_type==macro) {
13106     mp_print_ln(mp);
13107     if ( name!=null ) mp_print_text(name);
13108     else @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>;
13109     mp_print(mp, "->");
13110   } else {
13111     mp_print_nl(mp, "?");/* this should never happen */
13112 @.?\relax@>
13113   }
13114 }
13115
13116 @ The parameter that corresponds to a loop text is either a token list
13117 (in the case of \&{forsuffixes}) or a ``capsule'' (in the case of \&{for}).
13118 We'll discuss capsules later; for now, all we need to know is that
13119 the |link| field in a capsule parameter is |void| and that
13120 |print_exp(p,0)| displays the value of capsule~|p| in abbreviated form.
13121
13122 @<Print the current loop value@>=
13123 { mp_print_nl(mp, "<for("); p=mp->param_stack[param_start];
13124   if ( p!=null ) {
13125     if ( mp_link(p)==mp_void ) mp_print_exp(mp, p,0); /* we're in a \&{for} loop */
13126     else mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13127   }
13128   mp_print(mp, ")> ");
13129 }
13130
13131 @ The first two parameters of a macro defined by \&{vardef} will be token
13132 lists representing the macro's prefix and ``at point.'' By putting these
13133 together, we get the macro's full name.
13134
13135 @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>=
13136 { p=mp->param_stack[param_start];
13137   if ( p==null ) {
13138     mp_show_token_list(mp, mp->param_stack[param_start+1],null,20,mp->tally);
13139   } else { 
13140     q=p;
13141     while ( mp_link(q)!=null ) q=mp_link(q);
13142     mp_link(q)=mp->param_stack[param_start+1];
13143     mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13144     mp_link(q)=null;
13145   }
13146 }
13147
13148 @ Now it is necessary to explain a little trick. We don't want to store a long
13149 string that corresponds to a token list, because that string might take up
13150 lots of memory; and we are printing during a time when an error message is
13151 being given, so we dare not do anything that might overflow one of \MP's
13152 tables. So `pseudoprinting' is the answer: We enter a mode of printing
13153 that stores characters into a buffer of length |error_line|, where character
13154 $k+1$ is placed into \hbox{|trick_buf[k mod error_line]|} if
13155 |k<trick_count|, otherwise character |k| is dropped. Initially we set
13156 |tally:=0| and |trick_count:=1000000|; then when we reach the
13157 point where transition from line 1 to line 2 should occur, we
13158 set |first_count:=tally| and |trick_count:=@tmax@>(error_line,
13159 tally+1+error_line-half_error_line)|. At the end of the
13160 pseudoprinting, the values of |first_count|, |tally|, and
13161 |trick_count| give us all the information we need to print the two lines,
13162 and all of the necessary text is in |trick_buf|.
13163
13164 Namely, let |l| be the length of the descriptive information that appears
13165 on the first line. The length of the context information gathered for that
13166 line is |k=first_count|, and the length of the context information
13167 gathered for line~2 is $m=\min(|tally|, |trick_count|)-k$. If |l+k<=h|,
13168 where |h=half_error_line|, we print |trick_buf[0..k-1]| after the
13169 descriptive information on line~1, and set |n:=l+k|; here |n| is the
13170 length of line~1. If $l+k>h$, some cropping is necessary, so we set |n:=h|
13171 and print `\.{...}' followed by
13172 $$\hbox{|trick_buf[(l+k-h+3)..k-1]|,}$$
13173 where subscripts of |trick_buf| are circular modulo |error_line|. The
13174 second line consists of |n|~spaces followed by |trick_buf[k..(k+m-1)]|,
13175 unless |n+m>error_line|; in the latter case, further cropping is done.
13176 This is easier to program than to explain.
13177
13178 @<Local variables for formatting...@>=
13179 int i; /* index into |buffer| */
13180 integer l; /* length of descriptive information on line 1 */
13181 integer m; /* context information gathered for line 2 */
13182 int n; /* length of line 1 */
13183 integer p; /* starting or ending place in |trick_buf| */
13184 integer q; /* temporary index */
13185
13186 @ The following code tells the print routines to gather
13187 the desired information.
13188
13189 @d begin_pseudoprint { 
13190   l=mp->tally; mp->tally=0; mp->selector=pseudo;
13191   mp->trick_count=1000000;
13192 }
13193 @d set_trick_count {
13194   mp->first_count=mp->tally;
13195   mp->trick_count=mp->tally+1+mp->error_line-mp->half_error_line;
13196   if ( mp->trick_count<mp->error_line ) mp->trick_count=mp->error_line;
13197 }
13198
13199 @ And the following code uses the information after it has been gathered.
13200
13201 @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>=
13202 if ( mp->trick_count==1000000 ) set_trick_count;
13203   /* |set_trick_count| must be performed */
13204 if ( mp->tally<mp->trick_count ) m=mp->tally-mp->first_count;
13205 else m=mp->trick_count-mp->first_count; /* context on line 2 */
13206 if ( l+mp->first_count<=mp->half_error_line ) {
13207   p=0; n=l+mp->first_count;
13208 } else  { 
13209   mp_print(mp, "..."); p=l+mp->first_count-mp->half_error_line+3;
13210   n=mp->half_error_line;
13211 }
13212 for (q=p;q<=mp->first_count-1;q++) {
13213   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13214 }
13215 mp_print_ln(mp);
13216 for (q=1;q<=n;q++) {
13217   mp_print_char(mp, xord(' ')); /* print |n| spaces to begin line~2 */
13218 }
13219 if ( m+n<=mp->error_line ) p=mp->first_count+m; 
13220 else p=mp->first_count+(mp->error_line-n-3);
13221 for (q=mp->first_count;q<=p-1;q++) {
13222   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13223 }
13224 if ( m+n>mp->error_line ) mp_print(mp, "...")
13225
13226 @ But the trick is distracting us from our current goal, which is to
13227 understand the input state. So let's concentrate on the data structures that
13228 are being pseudoprinted as we finish up the |show_context| procedure.
13229
13230 @<Pseudoprint the line@>=
13231 begin_pseudoprint;
13232 if ( limit>0 ) {
13233   for (i=start;i<=limit-1;i++) {
13234     if ( i==loc ) set_trick_count;
13235     mp_print_str(mp, mp->buffer[i]);
13236   }
13237 }
13238
13239 @ @<Pseudoprint the token list@>=
13240 begin_pseudoprint;
13241 if ( token_type!=macro ) mp_show_token_list(mp, start,loc,100000,0);
13242 else mp_show_macro(mp, start,loc,100000)
13243
13244 @ Here is the missing piece of |show_token_list| that is activated when the
13245 token beginning line~2 is about to be shown:
13246
13247 @<Do magic computation@>=set_trick_count
13248
13249 @* \[28] Maintaining the input stacks.
13250 The following subroutines change the input status in commonly needed ways.
13251
13252 First comes |push_input|, which stores the current state and creates a
13253 new level (having, initially, the same properties as the old).
13254
13255 @d push_input  { /* enter a new input level, save the old */
13256   if ( mp->input_ptr>mp->max_in_stack ) {
13257     mp->max_in_stack=mp->input_ptr;
13258     if ( mp->input_ptr==mp->stack_size ) {
13259       int l = (mp->stack_size+(mp->stack_size/4));
13260       XREALLOC(mp->input_stack, l, in_state_record);
13261       mp->stack_size = l;
13262     }         
13263   }
13264   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; /* stack the record */
13265   incr(mp->input_ptr);
13266 }
13267
13268 @ And of course what goes up must come down.
13269
13270 @d pop_input { /* leave an input level, re-enter the old */
13271     decr(mp->input_ptr); mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr];
13272   }
13273
13274 @ Here is a procedure that starts a new level of token-list input, given
13275 a token list |p| and its type |t|. If |t=macro|, the calling routine should
13276 set |name|, reset~|loc|, and increase the macro's reference count.
13277
13278 @d back_list(A) mp_begin_token_list(mp, (A),backed_up) /* backs up a simple token list */
13279
13280 @c void mp_begin_token_list (MP mp,pointer p, quarterword t)  { 
13281   push_input; start=p; token_type=t;
13282   param_start=mp->param_ptr; loc=p;
13283 }
13284
13285 @ When a token list has been fully scanned, the following computations
13286 should be done as we leave that level of input.
13287 @^inner loop@>
13288
13289 @c void mp_end_token_list (MP mp) { /* leave a token-list input level */
13290   pointer p; /* temporary register */
13291   if ( token_type>=backed_up ) { /* token list to be deleted */
13292     if ( token_type<=inserted ) { 
13293       mp_flush_token_list(mp, start); goto DONE;
13294     } else {
13295       mp_delete_mac_ref(mp, start); /* update reference count */
13296     }
13297   }
13298   while ( mp->param_ptr>param_start ) { /* parameters must be flushed */
13299     decr(mp->param_ptr);
13300     p=mp->param_stack[mp->param_ptr];
13301     if ( p!=null ) {
13302       if ( mp_link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
13303         mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
13304       } else {
13305         mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
13306       }
13307     }
13308   }
13309 DONE: 
13310   pop_input; check_interrupt;
13311 }
13312
13313 @ The contents of |cur_cmd,cur_mod,cur_sym| are placed into an equivalent
13314 token by the |cur_tok| routine.
13315 @^inner loop@>
13316
13317 @c @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>
13318 pointer mp_cur_tok (MP mp) {
13319   pointer p; /* a new token node */
13320   quarterword save_type; /* |cur_type| to be restored */
13321   integer save_exp; /* |cur_exp| to be restored */
13322   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13323     if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
13324       save_type=mp->cur_type; save_exp=mp->cur_exp;
13325       mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_link(p)=null;
13326       mp->cur_type=save_type; mp->cur_exp=save_exp;
13327     } else { 
13328       p=mp_get_node(mp, token_node_size);
13329       value(p)=mp->cur_mod; name_type(p)=mp_token;
13330       if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) type(p)=mp_known;
13331       else type(p)=mp_string_type;
13332     }
13333   } else { 
13334     fast_get_avail(p); info(p)=mp->cur_sym;
13335   }
13336   return p;
13337 }
13338
13339 @ Sometimes \MP\ has read too far and wants to ``unscan'' what it has
13340 seen. The |back_input| procedure takes care of this by putting the token
13341 just scanned back into the input stream, ready to be read again.
13342 If |cur_sym<>0|, the values of |cur_cmd| and |cur_mod| are irrelevant.
13343
13344 @<Declarations@>= 
13345 void mp_back_input (MP mp);
13346
13347 @ @c void mp_back_input (MP mp) {/* undoes one token of input */
13348   pointer p; /* a token list of length one */
13349   p=mp_cur_tok(mp);
13350   while ( token_state &&(loc==null) ) 
13351     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
13352   back_list(p);
13353 }
13354
13355 @ The |back_error| routine is used when we want to restore or replace an
13356 offending token just before issuing an error message.  We disable interrupts
13357 during the call of |back_input| so that the help message won't be lost.
13358
13359 @<Declarations@>=
13360 void mp_error (MP mp);
13361 void mp_back_error (MP mp);
13362
13363 @ @c void mp_back_error (MP mp) { /* back up one token and call |error| */
13364   mp->OK_to_interrupt=false; 
13365   mp_back_input(mp); 
13366   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13367 }
13368 void mp_ins_error (MP mp) { /* back up one inserted token and call |error| */
13369   mp->OK_to_interrupt=false; 
13370   mp_back_input(mp); token_type=inserted;
13371   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13372 }
13373
13374 @ The |begin_file_reading| procedure starts a new level of input for lines
13375 of characters to be read from a file, or as an insertion from the
13376 terminal. It does not take care of opening the file, nor does it set |loc|
13377 or |limit| or |line|.
13378 @^system dependencies@>
13379
13380 @c void mp_begin_file_reading (MP mp) { 
13381   if ( mp->in_open==mp->max_in_open ) 
13382     mp_overflow(mp, "text input levels",mp->max_in_open);
13383 @:MetaPost capacity exceeded text input levels}{\quad text input levels@>
13384   if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13385     mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
13386   incr(mp->in_open); push_input; iindex=mp->in_open;
13387   mp->mpx_name[iindex]=absent;
13388   start=(halfword)mp->first;
13389   name=is_term; /* |terminal_input| is now |true| */
13390 }
13391
13392 @ Conversely, the variables must be downdated when such a level of input
13393 is finished.  Any associated \.{MPX} file must also be closed and popped
13394 off the file stack.
13395
13396 @c void mp_end_file_reading (MP mp) { 
13397   if ( mp->in_open>iindex ) {
13398     if ( (mp->mpx_name[mp->in_open]==absent)||(name<=max_spec_src) ) {
13399       mp_confusion(mp, "endinput");
13400 @:this can't happen endinput}{\quad endinput@>
13401     } else { 
13402       (mp->close_file)(mp,mp->input_file[mp->in_open]); /* close an \.{MPX} file */
13403       delete_str_ref(mp->mpx_name[mp->in_open]);
13404       decr(mp->in_open);
13405     }
13406   }
13407   mp->first=(size_t)start;
13408   if ( iindex!=mp->in_open ) mp_confusion(mp, "endinput");
13409   if ( name>max_spec_src ) {
13410     (mp->close_file)(mp,cur_file);
13411     delete_str_ref(name);
13412     xfree(in_name); 
13413     xfree(in_area);
13414   }
13415   pop_input; decr(mp->in_open);
13416 }
13417
13418 @ Here is a function that tries to resume input from an \.{MPX} file already
13419 associated with the current input file.  It returns |false| if this doesn't
13420 work.
13421
13422 @c boolean mp_begin_mpx_reading (MP mp) { 
13423   if ( mp->in_open!=iindex+1 ) {
13424      return false;
13425   } else { 
13426     if ( mp->mpx_name[mp->in_open]<=absent ) mp_confusion(mp, "mpx");
13427 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13428     if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13429       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
13430     push_input; iindex=mp->in_open;
13431     start=(halfword)mp->first;
13432     name=mp->mpx_name[mp->in_open]; add_str_ref(name);
13433     @<Put an empty line in the input buffer@>;
13434     return true;
13435   }
13436 }
13437
13438 @ This procedure temporarily stops reading an \.{MPX} file.
13439
13440 @c void mp_end_mpx_reading (MP mp) { 
13441   if ( mp->in_open!=iindex ) mp_confusion(mp, "mpx");
13442 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13443   if ( loc<limit ) {
13444     @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>;
13445   }
13446   mp->first=(size_t)start;
13447   pop_input;
13448 }
13449
13450 @ Here we enforce a restriction that simplifies the input stacks considerably.
13451 This should not inconvenience the user because \.{MPX} files are generated
13452 by an auxiliary program called \.{DVItoMP}.
13453
13454 @ @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>=
13455
13456 print_err("`mpxbreak' must be at the end of a line");
13457 help4("This file contains picture expressions for btex...etex",
13458   "blocks.  Such files are normally generated automatically",
13459   "but this one seems to be messed up.  I'm going to ignore",
13460   "the rest of this line.");
13461 mp_error(mp);
13462 }
13463
13464 @ In order to keep the stack from overflowing during a long sequence of
13465 inserted `\.{show}' commands, the following routine removes completed
13466 error-inserted lines from memory.
13467
13468 @c void mp_clear_for_error_prompt (MP mp) { 
13469   while ( file_state && terminal_input &&
13470     (mp->input_ptr>0)&&(loc==limit) ) mp_end_file_reading(mp);
13471   mp_print_ln(mp); clear_terminal;
13472 }
13473
13474 @ To get \MP's whole input mechanism going, we perform the following
13475 actions.
13476
13477 @<Initialize the input routines@>=
13478 { mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
13479   mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
13480   mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
13481   mp->first=1;
13482   start=1; iindex=0; line=0; name=is_term;
13483   mp->mpx_name[0]=absent;
13484   mp->force_eof=false;
13485   if ( ! mp_init_terminal(mp) ) mp_jump_out(mp);
13486   limit=(halfword)mp->last; mp->first=mp->last+1; 
13487   /* |init_terminal| has set |loc| and |last| */
13488 }
13489
13490 @* \[29] Getting the next token.
13491 The heart of \MP's input mechanism is the |get_next| procedure, which
13492 we shall develop in the next few sections of the program. Perhaps we
13493 shouldn't actually call it the ``heart,'' however; it really acts as \MP's
13494 eyes and mouth, reading the source files and gobbling them up. And it also
13495 helps \MP\ to regurgitate stored token lists that are to be processed again.
13496
13497 The main duty of |get_next| is to input one token and to set |cur_cmd|
13498 and |cur_mod| to that token's command code and modifier. Furthermore, if
13499 the input token is a symbolic token, that token's |hash| address
13500 is stored in |cur_sym|; otherwise |cur_sym| is set to zero.
13501
13502 Underlying this simple description is a certain amount of complexity
13503 because of all the cases that need to be handled.
13504 However, the inner loop of |get_next| is reasonably short and fast.
13505
13506 @ Before getting into |get_next|, we need to consider a mechanism by which
13507 \MP\ helps keep errors from propagating too far. Whenever the program goes
13508 into a mode where it keeps calling |get_next| repeatedly until a certain
13509 condition is met, it sets |scanner_status| to some value other than |normal|.
13510 Then if an input file ends, or if an `\&{outer}' symbol appears,
13511 an appropriate error recovery will be possible.
13512
13513 The global variable |warning_info| helps in this error recovery by providing
13514 additional information. For example, |warning_info| might indicate the
13515 name of a macro whose replacement text is being scanned.
13516
13517 @d normal 0 /* |scanner_status| at ``quiet times'' */
13518 @d skipping 1 /* |scanner_status| when false conditional text is being skipped */
13519 @d flushing 2 /* |scanner_status| when junk after a statement is being ignored */
13520 @d absorbing 3 /* |scanner_status| when a \&{text} parameter is being scanned */
13521 @d var_defining 4 /* |scanner_status| when a \&{vardef} is being scanned */
13522 @d op_defining 5 /* |scanner_status| when a macro \&{def} is being scanned */
13523 @d loop_defining 6 /* |scanner_status| when a \&{for} loop is being scanned */
13524 @d tex_flushing 7 /* |scanner_status| when skipping \TeX\ material */
13525
13526 @<Glob...@>=
13527 integer scanner_status; /* are we scanning at high speed? */
13528 integer warning_info; /* if so, what else do we need to know,
13529     in case an error occurs? */
13530
13531 @ @<Initialize the input routines@>=
13532 mp->scanner_status=normal;
13533
13534 @ The following subroutine
13535 is called when an `\&{outer}' symbolic token has been scanned or
13536 when the end of a file has been reached. These two cases are distinguished
13537 by |cur_sym|, which is zero at the end of a file.
13538
13539 @c boolean mp_check_outer_validity (MP mp) {
13540   pointer p; /* points to inserted token list */
13541   if ( mp->scanner_status==normal ) {
13542     return true;
13543   } else if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13544     @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set the
13545       result value for |check_outer_validity|@>;
13546   } else { 
13547     mp->deletions_allowed=false;
13548     @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>;
13549     if ( mp->scanner_status>skipping ) {
13550       @<Tell the user what has run away and try to recover@>;
13551     } else { 
13552       print_err("Incomplete if; all text was ignored after line ");
13553 @.Incomplete if...@>
13554       mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13555       help3("A forbidden `outer' token occurred in skipped text.",
13556         "This kind of error happens when you say `if...' and forget",
13557         "the matching `fi'. I've inserted a `fi'; this might work.");
13558       if ( mp->cur_sym==0 ) 
13559         mp->help_line[2]="The file ended while I was skipping conditional text.";
13560       mp->cur_sym=frozen_fi; mp_ins_error(mp);
13561     }
13562     mp->deletions_allowed=true; 
13563         return false;
13564   }
13565 }
13566
13567 @ @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set...@>=
13568 if ( mp->cur_sym!=0 ) { 
13569    return true;
13570 } else { 
13571   mp->deletions_allowed=false;
13572   print_err("TeX mode didn't end; all text was ignored after line ");
13573   mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13574   help2("The file ended while I was looking for the `etex' to",
13575         "finish this TeX material.  I've inserted `etex' now.");
13576   mp->cur_sym = frozen_etex;
13577   mp_ins_error(mp);
13578   mp->deletions_allowed=true;
13579   return false;
13580 }
13581
13582 @ @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>=
13583 if ( mp->cur_sym!=0 ) {
13584   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
13585   back_list(p); /* prepare to read the symbolic token again */
13586 }
13587
13588 @ @<Tell the user what has run away...@>=
13589
13590   mp_runaway(mp); /* print the definition-so-far */
13591   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13592     print_err("File ended");
13593 @.File ended while scanning...@>
13594   } else { 
13595     print_err("Forbidden token found");
13596 @.Forbidden token found...@>
13597   }
13598   mp_print(mp, " while scanning ");
13599   help4("I suspect you have forgotten an `enddef',",
13600     "causing me to read past where you wanted me to stop.",
13601     "I'll try to recover; but if the error is serious,",
13602     "you'd better type `E' or `X' now and fix your file.");
13603   switch (mp->scanner_status) {
13604     @<Complete the error message,
13605       and set |cur_sym| to a token that might help recover from the error@>
13606   } /* there are no other cases */
13607   mp_ins_error(mp);
13608 }
13609
13610 @ As we consider various kinds of errors, it is also appropriate to
13611 change the first line of the help message just given; |help_line[3]|
13612 points to the string that might be changed.
13613
13614 @<Complete the error message,...@>=
13615 case flushing: 
13616   mp_print(mp, "to the end of the statement");
13617   mp->help_line[3]="A previous error seems to have propagated,";
13618   mp->cur_sym=frozen_semicolon;
13619   break;
13620 case absorbing: 
13621   mp_print(mp, "a text argument");
13622   mp->help_line[3]="It seems that a right delimiter was left out,";
13623   if ( mp->warning_info==0 ) {
13624     mp->cur_sym=frozen_end_group;
13625   } else { 
13626     mp->cur_sym=frozen_right_delimiter;
13627     equiv(frozen_right_delimiter)=mp->warning_info;
13628   }
13629   break;
13630 case var_defining:
13631 case op_defining: 
13632   mp_print(mp, "the definition of ");
13633   if ( mp->scanner_status==op_defining ) 
13634      mp_print_text(mp->warning_info);
13635   else 
13636      mp_print_variable_name(mp, mp->warning_info);
13637   mp->cur_sym=frozen_end_def;
13638   break;
13639 case loop_defining: 
13640   mp_print(mp, "the text of a "); 
13641   mp_print_text(mp->warning_info);
13642   mp_print(mp, " loop");
13643   mp->help_line[3]="I suspect you have forgotten an `endfor',";
13644   mp->cur_sym=frozen_end_for;
13645   break;
13646
13647 @ The |runaway| procedure displays the first part of the text that occurred
13648 when \MP\ began its special |scanner_status|, if that text has been saved.
13649
13650 @<Declare the procedure called |runaway|@>=
13651 void mp_runaway (MP mp) { 
13652   if ( mp->scanner_status>flushing ) { 
13653      mp_print_nl(mp, "Runaway ");
13654          switch (mp->scanner_status) { 
13655          case absorbing: mp_print(mp, "text?"); break;
13656          case var_defining: 
13657      case op_defining: mp_print(mp,"definition?"); break;
13658      case loop_defining: mp_print(mp, "loop?"); break;
13659      } /* there are no other cases */
13660      mp_print_ln(mp); 
13661      mp_show_token_list(mp, mp_link(hold_head),null,mp->error_line-10,0);
13662   }
13663 }
13664
13665 @ We need to mention a procedure that may be called by |get_next|.
13666
13667 @<Declarations@>= 
13668 void mp_firm_up_the_line (MP mp);
13669
13670 @ And now we're ready to take the plunge into |get_next| itself.
13671 Note that the behavior depends on the |scanner_status| because percent signs
13672 and double quotes need to be passed over when skipping TeX material.
13673
13674 @c 
13675 void mp_get_next (MP mp) {
13676   /* sets |cur_cmd|, |cur_mod|, |cur_sym| to next token */
13677 @^inner loop@>
13678   /*restart*/ /* go here to get the next input token */
13679   /*exit*/ /* go here when the next input token has been got */
13680   /*|common_ending|*/ /* go here to finish getting a symbolic token */
13681   /*found*/ /* go here when the end of a symbolic token has been found */
13682   /*switch*/ /* go here to branch on the class of an input character */
13683   /*|start_numeric_token|,|start_decimal_token|,|fin_numeric_token|,|done|*/
13684     /* go here at crucial stages when scanning a number */
13685   int k; /* an index into |buffer| */
13686   ASCII_code c; /* the current character in the buffer */
13687   int class; /* its class number */
13688   integer n,f; /* registers for decimal-to-binary conversion */
13689 RESTART: 
13690   mp->cur_sym=0;
13691   if ( file_state ) {
13692     @<Input from external file; |goto restart| if no input found,
13693     or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13694   } else {
13695     @<Input from token list; |goto restart| if end of list or
13696       if a parameter needs to be expanded,
13697       or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13698   }
13699 COMMON_ENDING: 
13700   @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|;
13701    |goto restart| if it is illegal@>;
13702 }
13703
13704 @ When a symbolic token is declared to be `\&{outer}', its command code
13705 is increased by |outer_tag|.
13706 @^inner loop@>
13707
13708 @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|...@>=
13709 mp->cur_cmd=eq_type(mp->cur_sym); mp->cur_mod=equiv(mp->cur_sym);
13710 if ( mp->cur_cmd>=outer_tag ) {
13711   if ( mp_check_outer_validity(mp) ) 
13712     mp->cur_cmd=mp->cur_cmd-outer_tag;
13713   else 
13714     goto RESTART;
13715 }
13716
13717 @ A percent sign appears in |buffer[limit]|; this makes it unnecessary
13718 to have a special test for end-of-line.
13719 @^inner loop@>
13720
13721 @<Input from external file;...@>=
13722
13723 SWITCH: 
13724   c=mp->buffer[loc]; incr(loc); class=mp->char_class[c];
13725   switch (class) {
13726   case digit_class: goto START_NUMERIC_TOKEN; break;
13727   case period_class: 
13728     class=mp->char_class[mp->buffer[loc]];
13729     if ( class>period_class ) {
13730       goto SWITCH;
13731     } else if ( class<period_class ) { /* |class=digit_class| */
13732       n=0; goto START_DECIMAL_TOKEN;
13733     }
13734 @:. }{\..\ token@>
13735     break;
13736   case space_class: goto SWITCH; break;
13737   case percent_class: 
13738     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13739       if ( loc<limit ) goto SWITCH;
13740     }
13741     @<Move to next line of file, or |goto restart| if there is no next line@>;
13742     check_interrupt;
13743     goto SWITCH;
13744     break;
13745   case string_class: 
13746     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13747     else @<Get a string token and |return|@>;
13748     break;
13749   case isolated_classes: 
13750     k=loc-1; goto FOUND; break;
13751   case invalid_class: 
13752     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13753     else @<Decry the invalid character and |goto restart|@>;
13754     break;
13755   default: break; /* letters, etc. */
13756   }
13757   k=loc-1;
13758   while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==class ) incr(loc);
13759   goto FOUND;
13760 START_NUMERIC_TOKEN:
13761   @<Get the integer part |n| of a numeric token;
13762     set |f:=0| and |goto fin_numeric_token| if there is no decimal point@>;
13763 START_DECIMAL_TOKEN:
13764   @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>;
13765 FIN_NUMERIC_TOKEN:
13766   @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token
13767     and |return|@>;
13768 FOUND: 
13769   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, k,loc-k);
13770 }
13771
13772 @ We go to |restart| instead of to |SWITCH|, because we might enter
13773 |token_state| after the error has been dealt with
13774 (cf.\ |clear_for_error_prompt|).
13775
13776 @<Decry the invalid...@>=
13777
13778   print_err("Text line contains an invalid character");
13779 @.Text line contains...@>
13780   help2("A funny symbol that I can\'t read has just been input.",
13781         "Continue, and I'll forget that it ever happened.");
13782   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13783   goto RESTART;
13784 }
13785
13786 @ @<Get a string token and |return|@>=
13787
13788   if ( mp->buffer[loc]=='"' ) {
13789     mp->cur_mod=null_str;
13790   } else { 
13791     k=loc; mp->buffer[limit+1]=xord('"');
13792     do {  
13793      incr(loc);
13794     } while (mp->buffer[loc]!='"');
13795     if ( loc>limit ) {
13796       @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>;
13797     }
13798     if ( loc==k+1 ) {
13799       mp->cur_mod=mp->buffer[k];
13800     } else { 
13801       str_room(loc-k);
13802       do {  
13803         append_char(mp->buffer[k]); incr(k);
13804       } while (k!=loc);
13805       mp->cur_mod=mp_make_string(mp);
13806     }
13807   }
13808   incr(loc); mp->cur_cmd=string_token; 
13809   return;
13810 }
13811
13812 @ We go to |restart| after this error message, not to |SWITCH|,
13813 because the |clear_for_error_prompt| routine might have reinstated
13814 |token_state| after |error| has finished.
13815
13816 @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>=
13817
13818   loc=limit; /* the next character to be read on this line will be |"%"| */
13819   print_err("Incomplete string token has been flushed");
13820 @.Incomplete string token...@>
13821   help3("Strings should finish on the same line as they began.",
13822     "I've deleted the partial string; you might want to",
13823     "insert another by typing, e.g., `I\"new string\"'.");
13824   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp);
13825   mp->deletions_allowed=true; 
13826   goto RESTART;
13827 }
13828
13829 @ @<Get the integer part |n| of a numeric token...@>=
13830 n=c-'0';
13831 while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class ) {
13832   if ( n<32768 ) n=10*n+mp->buffer[loc]-'0';
13833   incr(loc);
13834 }
13835 if ( mp->buffer[loc]=='.' ) 
13836   if ( mp->char_class[mp->buffer[loc+1]]==digit_class ) 
13837     goto DONE;
13838 f=0; 
13839 goto FIN_NUMERIC_TOKEN;
13840 DONE: incr(loc)
13841
13842 @ @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>=
13843 k=0;
13844 do { 
13845   if ( k<17 ) { /* digits for |k>=17| cannot affect the result */
13846     mp->dig[k]=mp->buffer[loc]-'0'; incr(k);
13847   }
13848   incr(loc);
13849 } while (mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class);
13850 f=mp_round_decimals(mp, k);
13851 if ( f==unity ) {
13852   incr(n); f=0;
13853 }
13854
13855 @ @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token and |return|@>=
13856 if ( n<32768 ) {
13857   @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>;
13858 } else if ( mp->scanner_status!=tex_flushing ) {
13859   print_err("Enormous number has been reduced");
13860 @.Enormous number...@>
13861   help2("I can\'t handle numbers bigger than 32767.99998;",
13862         "so I've changed your constant to that maximum amount.");
13863   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13864   mp->cur_mod=el_gordo;
13865 }
13866 mp->cur_cmd=numeric_token; return
13867
13868 @ @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>=
13869
13870   mp->cur_mod=n*unity+f;
13871   if ( mp->cur_mod>=fraction_one ) {
13872     if ( (mp->internal[mp_warning_check]>0) &&
13873          (mp->scanner_status!=tex_flushing) ) {
13874       print_err("Number is too large (");
13875       mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
13876       mp_print_char(mp, xord(')'));
13877       help3("It is at least 4096. Continue and I'll try to cope",
13878       "with that big value; but it might be dangerous.",
13879       "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
13880       mp_error(mp);
13881     }
13882   }
13883 }
13884
13885 @ Let's consider now what happens when |get_next| is looking at a token list.
13886 @^inner loop@>
13887
13888 @<Input from token list;...@>=
13889 if ( loc>=mp->hi_mem_min ) { /* one-word token */
13890   mp->cur_sym=info(loc); loc=mp_link(loc); /* move to next */
13891   if ( mp->cur_sym>=expr_base ) {
13892     if ( mp->cur_sym>=suffix_base ) {
13893       @<Insert a suffix or text parameter and |goto restart|@>;
13894     } else { 
13895       mp->cur_cmd=capsule_token;
13896       mp->cur_mod=mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(expr_base)];
13897       mp->cur_sym=0; return;
13898     }
13899   }
13900 } else if ( loc>null ) {
13901   @<Get a stored numeric or string or capsule token and |return|@>
13902 } else { /* we are done with this token list */
13903   mp_end_token_list(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
13904 }
13905
13906 @ @<Insert a suffix or text parameter...@>=
13907
13908   if ( mp->cur_sym>=text_base ) mp->cur_sym=mp->cur_sym-mp->param_size;
13909   /* |param_size=text_base-suffix_base| */
13910   mp_begin_token_list(mp,
13911                       mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(suffix_base)],
13912                       parameter);
13913   goto RESTART;
13914 }
13915
13916 @ @<Get a stored numeric or string or capsule token...@>=
13917
13918   if ( name_type(loc)==mp_token ) {
13919     mp->cur_mod=value(loc);
13920     if ( type(loc)==mp_known ) {
13921       mp->cur_cmd=numeric_token;
13922     } else { 
13923       mp->cur_cmd=string_token; add_str_ref(mp->cur_mod);
13924     }
13925   } else { 
13926     mp->cur_mod=loc; mp->cur_cmd=capsule_token;
13927   };
13928   loc=mp_link(loc); return;
13929 }
13930
13931 @ All of the easy branches of |get_next| have now been taken care of.
13932 There is one more branch.
13933
13934 @<Move to next line of file, or |goto restart|...@>=
13935 if ( name>max_spec_src) {
13936   @<Read next line of file into |buffer|, or
13937     |goto restart| if the file has ended@>;
13938 } else { 
13939   if ( mp->input_ptr>0 ) {
13940      /* text was inserted during error recovery or by \&{scantokens} */
13941     mp_end_file_reading(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
13942   }
13943   if (mp->job_name == NULL && ( mp->selector<log_only || mp->selector>=write_file))  
13944     mp_open_log_file(mp);
13945   if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
13946     if ( limit==start ) /* previous line was empty */
13947       mp_print_nl(mp, "(Please type a command or say `end')");
13948 @.Please type...@>
13949     mp_print_ln(mp); mp->first=(size_t)start;
13950     prompt_input("*"); /* input on-line into |buffer| */
13951 @.*\relax@>
13952     limit=(halfword)mp->last; mp->buffer[limit]=xord('%');
13953     mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start;
13954   } else {
13955     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, no legal end found)");
13956 @.job aborted@>
13957     /* nonstop mode, which is intended for overnight batch processing,
13958        never waits for on-line input */
13959   }
13960 }
13961
13962 @ The global variable |force_eof| is normally |false|; it is set |true|
13963 by an \&{endinput} command.
13964
13965 @<Glob...@>=
13966 boolean force_eof; /* should the next \&{input} be aborted early? */
13967
13968 @ We must decrement |loc| in order to leave the buffer in a valid state
13969 when an error condition causes us to |goto restart| without calling
13970 |end_file_reading|.
13971
13972 @<Read next line of file into |buffer|, or
13973   |goto restart| if the file has ended@>=
13974
13975   incr(line); mp->first=(size_t)start;
13976   if ( ! mp->force_eof ) {
13977     if ( mp_input_ln(mp, cur_file ) ) /* not end of file */
13978       mp_firm_up_the_line(mp); /* this sets |limit| */
13979     else 
13980       mp->force_eof=true;
13981   };
13982   if ( mp->force_eof ) {
13983     mp->force_eof=false;
13984     decr(loc);
13985     if ( mpx_reading ) {
13986       @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set
13987         |cur_sym:=frozen_mpx_break| and |goto comon_ending|@>;
13988     } else { 
13989       mp_print_char(mp, xord(')')); decr(mp->open_parens);
13990       update_terminal; /* show user that file has been read */
13991       mp_end_file_reading(mp); /* resume previous level */
13992       if ( mp_check_outer_validity(mp) ) goto  RESTART;  
13993       else goto RESTART;
13994     }
13995   }
13996   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start; /* ready to read */
13997 }
13998
13999 @ We should never actually come to the end of an \.{MPX} file because such
14000 files should have an \&{mpxbreak} after the translation of the last
14001 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} block.
14002
14003 @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set...@>=
14004
14005   mp->mpx_name[iindex]=mpx_finished;
14006   print_err("mpx file ended unexpectedly");
14007   help4("The file had too few picture expressions for btex...etex",
14008     "blocks.  Such files are normally generated automatically",
14009     "but this one got messed up.  You might want to insert a",
14010     "picture expression now.");
14011   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
14012   mp->cur_sym=frozen_mpx_break; goto COMMON_ENDING;
14013 }
14014
14015 @ Sometimes we want to make it look as though we have just read a blank line
14016 without really doing so.
14017
14018 @<Put an empty line in the input buffer@>=
14019 mp->last=mp->first; limit=(halfword)mp->last; 
14020   /* simulate |input_ln| and |firm_up_the_line| */
14021 mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start
14022
14023 @ If the user has set the |mp_pausing| parameter to some positive value,
14024 and if nonstop mode has not been selected, each line of input is displayed
14025 on the terminal and the transcript file, followed by `\.{=>}'.
14026 \MP\ waits for a response. If the response is null (i.e., if nothing is
14027 typed except perhaps a few blank spaces), the original
14028 line is accepted as it stands; otherwise the line typed is
14029 used instead of the line in the file.
14030
14031 @c void mp_firm_up_the_line (MP mp) {
14032   size_t k; /* an index into |buffer| */
14033   limit=(halfword)mp->last;
14034   if ((!mp->noninteractive)   
14035       && (mp->internal[mp_pausing]>0 )
14036       && (mp->interaction>mp_nonstop_mode )) {
14037     wake_up_terminal; mp_print_ln(mp);
14038     if ( start<limit ) {
14039       for (k=(size_t)start;k<=(size_t)(limit-1);k++) {
14040         mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
14041       } 
14042     }
14043     mp->first=(size_t)limit; prompt_input("=>"); /* wait for user response */
14044 @.=>@>
14045     if ( mp->last>mp->first ) {
14046       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) { /* move line down in buffer */
14047         mp->buffer[k+start-mp->first]=mp->buffer[k];
14048       }
14049       limit=(halfword)(start+mp->last-mp->first);
14050     }
14051   }
14052 }
14053
14054 @* \[30] Dealing with \TeX\ material.
14055 The \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}$\,\ldots\,$\&{etex}
14056 features need to be implemented at a low level in the scanning process
14057 so that \MP\ can stay in synch with the a preprocessor that treats
14058 blocks of \TeX\ material as they occur in the input file without trying
14059 to expand \MP\ macros.  Thus we need a special version of |get_next|
14060 that does not expand macros and such but does handle \&{btex},
14061 \&{verbatimtex}, etc.
14062
14063 The special version of |get_next| is called |get_t_next|.  It works by flushing
14064 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}\allowbreak
14065 $\,\ldots\,$\&{etex} blocks, switching to the \.{MPX} file when it sees
14066 \&{btex}, and switching back when it sees \&{mpxbreak}.
14067
14068 @d btex_code 0
14069 @d verbatim_code 1
14070
14071 @ @<Put each...@>=
14072 mp_primitive(mp, "btex",start_tex,btex_code);
14073 @:btex_}{\&{btex} primitive@>
14074 mp_primitive(mp, "verbatimtex",start_tex,verbatim_code);
14075 @:verbatimtex_}{\&{verbatimtex} primitive@>
14076 mp_primitive(mp, "etex",etex_marker,0); mp->eqtb[frozen_etex]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14077 @:etex_}{\&{etex} primitive@>
14078 mp_primitive(mp, "mpxbreak",mpx_break,0); mp->eqtb[frozen_mpx_break]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14079 @:mpx_break_}{\&{mpxbreak} primitive@>
14080
14081 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14082 case start_tex: if ( m==btex_code ) mp_print(mp, "btex");
14083   else mp_print(mp, "verbatimtex"); break;
14084 case etex_marker: mp_print(mp, "etex"); break;
14085 case mpx_break: mp_print(mp, "mpxbreak"); break;
14086
14087 @ Actually, |get_t_next| is a macro that avoids procedure overhead except
14088 in the unusual case where \&{btex}, \&{verbatimtex}, \&{etex}, or \&{mpxbreak}
14089 is encountered.
14090
14091 @d get_t_next {mp_get_next(mp); if ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) mp_t_next(mp); }
14092
14093 @<Declarations@>=
14094 void mp_start_mpx_input (MP mp);
14095
14096 @ @c 
14097 void mp_t_next (MP mp) {
14098   int old_status; /* saves the |scanner_status| */
14099   integer old_info; /* saves the |warning_info| */
14100   while ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) {
14101     if ( mp->cur_cmd==mpx_break ) {
14102       if ( ! file_state || (mp->mpx_name[iindex]==absent) ) {
14103         @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>;
14104       } else { 
14105         mp_end_mpx_reading(mp); 
14106         goto TEX_FLUSH;
14107       }
14108     } else if ( mp->cur_cmd==start_tex ) {
14109       if ( token_state || (name<=max_spec_src) ) {
14110         @<Complain that we are not reading a file@>;
14111       } else if ( mpx_reading ) {
14112         @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>;
14113       } else if ( (mp->cur_mod!=verbatim_code)&&
14114                   (mp->mpx_name[iindex]!=mpx_finished) ) {
14115         if ( ! mp_begin_mpx_reading(mp) ) mp_start_mpx_input(mp);
14116       } else {
14117         goto TEX_FLUSH;
14118       }
14119     } else {
14120        @<Complain about a misplaced \&{etex}@>;
14121     }
14122     goto COMMON_ENDING;
14123   TEX_FLUSH: 
14124     @<Flush the \TeX\ material@>;
14125   COMMON_ENDING: 
14126     mp_get_next(mp);
14127   }
14128 }
14129
14130 @ We could be in the middle of an operation such as skipping false conditional
14131 text when \TeX\ material is encountered, so we must be careful to save the
14132 |scanner_status|.
14133
14134 @<Flush the \TeX\ material@>=
14135 old_status=mp->scanner_status;
14136 old_info=mp->warning_info;
14137 mp->scanner_status=tex_flushing;
14138 mp->warning_info=line;
14139 do {  mp_get_next(mp); } while (mp->cur_cmd!=etex_marker);
14140 mp->scanner_status=old_status;
14141 mp->warning_info=old_info
14142
14143 @ @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>=
14144 { print_err("An mpx file cannot contain btex or verbatimtex blocks");
14145 help4("This file contains picture expressions for btex...etex",
14146   "blocks.  Such files are normally generated automatically",
14147   "but this one seems to be messed up.  I'll just keep going",
14148   "and hope for the best.");
14149 mp_error(mp);
14150 }
14151
14152 @ @<Complain that we are not reading a file@>=
14153 { print_err("You can only use `btex' or `verbatimtex' in a file");
14154 help3("I'll have to ignore this preprocessor command because it",
14155   "only works when there is a file to preprocess.  You might",
14156   "want to delete everything up to the next `etex`.");
14157 mp_error(mp);
14158 }
14159
14160 @ @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>=
14161 { print_err("Misplaced mpxbreak");
14162 help2("I'll ignore this preprocessor command because it",
14163       "doesn't belong here");
14164 mp_error(mp);
14165 }
14166
14167 @ @<Complain about a misplaced \&{etex}@>=
14168 { print_err("Extra etex will be ignored");
14169 help1("There is no btex or verbatimtex for this to match");
14170 mp_error(mp);
14171 }
14172
14173 @* \[31] Scanning macro definitions.
14174 \MP\ has a variety of ways to tuck tokens away into token lists for later
14175 use: Macros can be defined with \&{def}, \&{vardef}, \&{primarydef}, etc.;
14176 repeatable code can be defined with \&{for}, \&{forever}, \&{forsuffixes}.
14177 All such operations are handled by the routines in this part of the program.
14178
14179 The modifier part of each command code is zero for the ``ending delimiters''
14180 like \&{enddef} and \&{endfor}.
14181
14182 @d start_def 1 /* command modifier for \&{def} */
14183 @d var_def 2 /* command modifier for \&{vardef} */
14184 @d end_def 0 /* command modifier for \&{enddef} */
14185 @d start_forever 1 /* command modifier for \&{forever} */
14186 @d end_for 0 /* command modifier for \&{endfor} */
14187
14188 @<Put each...@>=
14189 mp_primitive(mp, "def",macro_def,start_def);
14190 @:def_}{\&{def} primitive@>
14191 mp_primitive(mp, "vardef",macro_def,var_def);
14192 @:var_def_}{\&{vardef} primitive@>
14193 mp_primitive(mp, "primarydef",macro_def,secondary_primary_macro);
14194 @:primary_def_}{\&{primarydef} primitive@>
14195 mp_primitive(mp, "secondarydef",macro_def,tertiary_secondary_macro);
14196 @:secondary_def_}{\&{secondarydef} primitive@>
14197 mp_primitive(mp, "tertiarydef",macro_def,expression_tertiary_macro);
14198 @:tertiary_def_}{\&{tertiarydef} primitive@>
14199 mp_primitive(mp, "enddef",macro_def,end_def); mp->eqtb[frozen_end_def]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14200 @:end_def_}{\&{enddef} primitive@>
14201 @#
14202 mp_primitive(mp, "for",iteration,expr_base);
14203 @:for_}{\&{for} primitive@>
14204 mp_primitive(mp, "forsuffixes",iteration,suffix_base);
14205 @:for_suffixes_}{\&{forsuffixes} primitive@>
14206 mp_primitive(mp, "forever",iteration,start_forever);
14207 @:forever_}{\&{forever} primitive@>
14208 mp_primitive(mp, "endfor",iteration,end_for); mp->eqtb[frozen_end_for]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14209 @:end_for_}{\&{endfor} primitive@>
14210
14211 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14212 case macro_def:
14213   if ( m<=var_def ) {
14214     if ( m==start_def ) mp_print(mp, "def");
14215     else if ( m<start_def ) mp_print(mp, "enddef");
14216     else mp_print(mp, "vardef");
14217   } else if ( m==secondary_primary_macro ) { 
14218     mp_print(mp, "primarydef");
14219   } else if ( m==tertiary_secondary_macro ) { 
14220     mp_print(mp, "secondarydef");
14221   } else { 
14222     mp_print(mp, "tertiarydef");
14223   }
14224   break;
14225 case iteration: 
14226   if ( m<=start_forever ) {
14227     if ( m==start_forever ) mp_print(mp, "forever"); 
14228     else mp_print(mp, "endfor");
14229   } else if ( m==expr_base ) {
14230     mp_print(mp, "for"); 
14231   } else { 
14232     mp_print(mp, "forsuffixes");
14233   }
14234   break;
14235
14236 @ Different macro-absorbing operations have different syntaxes, but they
14237 also have a lot in common. There is a list of special symbols that are to
14238 be replaced by parameter tokens; there is a special command code that
14239 ends the definition; the quotation conventions are identical.  Therefore
14240 it makes sense to have most of the work done by a single subroutine. That
14241 subroutine is called |scan_toks|.
14242
14243 The first parameter to |scan_toks| is the command code that will
14244 terminate scanning (either |macro_def| or |iteration|).
14245
14246 The second parameter, |subst_list|, points to a (possibly empty) list
14247 of two-word nodes whose |info| and |value| fields specify symbol tokens
14248 before and after replacement. The list will be returned to free storage
14249 by |scan_toks|.
14250
14251 The third parameter is simply appended to the token list that is built.
14252 And the final parameter tells how many of the special operations
14253 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#} are to be replaced by suffix parameters.
14254 When such parameters are present, they are called \.{(SUFFIX0)},
14255 \.{(SUFFIX1)}, and \.{(SUFFIX2)}.
14256
14257 @c pointer mp_scan_toks (MP mp,command_code terminator, pointer 
14258   subst_list, pointer tail_end, quarterword suffix_count) {
14259   pointer p; /* tail of the token list being built */
14260   pointer q; /* temporary for link management */
14261   integer balance; /* left delimiters minus right delimiters */
14262   p=hold_head; balance=1; mp_link(hold_head)=null;
14263   while (1) { 
14264     get_t_next;
14265     if ( mp->cur_sym>0 ) {
14266       @<Substitute for |cur_sym|, if it's on the |subst_list|@>;
14267       if ( mp->cur_cmd==terminator ) {
14268         @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>;
14269       } else if ( mp->cur_cmd==macro_special ) {
14270         @<Handle quoted symbols, \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, or \.{\AT!\#}@>;
14271       }
14272     }
14273     mp_link(p)=mp_cur_tok(mp); p=mp_link(p);
14274   }
14275   mp_link(p)=tail_end; mp_flush_node_list(mp, subst_list);
14276   return mp_link(hold_head);
14277 }
14278
14279 @ @<Substitute for |cur_sym|...@>=
14280
14281   q=subst_list;
14282   while ( q!=null ) {
14283     if ( info(q)==mp->cur_sym ) {
14284       mp->cur_sym=value(q); mp->cur_cmd=relax; break;
14285     }
14286     q=mp_link(q);
14287   }
14288 }
14289
14290 @ @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>=
14291 if ( mp->cur_mod>0 ) {
14292   incr(balance);
14293 } else { 
14294   decr(balance);
14295   if ( balance==0 )
14296     break;
14297 }
14298
14299 @ Four commands are intended to be used only within macro texts: \&{quote},
14300 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#}. They are variants of a single command
14301 code called |macro_special|.
14302
14303 @d quote 0 /* |macro_special| modifier for \&{quote} */
14304 @d macro_prefix 1 /* |macro_special| modifier for \.{\#\AT!} */
14305 @d macro_at 2 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!} */
14306 @d macro_suffix 3 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!\#} */
14307
14308 @<Put each...@>=
14309 mp_primitive(mp, "quote",macro_special,quote);
14310 @:quote_}{\&{quote} primitive@>
14311 mp_primitive(mp, "#@@",macro_special,macro_prefix);
14312 @:]]]\#\AT!_}{\.{\#\AT!} primitive@>
14313 mp_primitive(mp, "@@",macro_special,macro_at);
14314 @:]]]\AT!_}{\.{\AT!} primitive@>
14315 mp_primitive(mp, "@@#",macro_special,macro_suffix);
14316 @:]]]\AT!\#_}{\.{\AT!\#} primitive@>
14317
14318 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14319 case macro_special: 
14320   switch (m) {
14321   case macro_prefix: mp_print(mp, "#@@"); break;
14322   case macro_at: mp_print_char(mp, xord('@@')); break;
14323   case macro_suffix: mp_print(mp, "@@#"); break;
14324   default: mp_print(mp, "quote"); break;
14325   }
14326   break;
14327
14328 @ @<Handle quoted...@>=
14329
14330   if ( mp->cur_mod==quote ) { get_t_next; } 
14331   else if ( mp->cur_mod<=suffix_count ) 
14332     mp->cur_sym=suffix_base-1+mp->cur_mod;
14333 }
14334
14335 @ Here is a routine that's used whenever a token will be redefined. If
14336 the user's token is unredefinable, the `|frozen_inaccessible|' token is
14337 substituted; the latter is redefinable but essentially impossible to use,
14338 hence \MP's tables won't get fouled up.
14339
14340 @c void mp_get_symbol (MP mp) { /* sets |cur_sym| to a safe symbol */
14341 RESTART: 
14342   get_t_next;
14343   if ( (mp->cur_sym==0)||(mp->cur_sym>(integer)frozen_inaccessible) ) {
14344     print_err("Missing symbolic token inserted");
14345 @.Missing symbolic token...@>
14346     help3("Sorry: You can\'t redefine a number, string, or expr.",
14347       "I've inserted an inaccessible symbol so that your",
14348       "definition will be completed without mixing me up too badly.");
14349     if ( mp->cur_sym>0 )
14350       mp->help_line[2]="Sorry: You can\'t redefine my error-recovery tokens.";
14351     else if ( mp->cur_cmd==string_token ) 
14352       delete_str_ref(mp->cur_mod);
14353     mp->cur_sym=frozen_inaccessible; mp_ins_error(mp); goto RESTART;
14354   }
14355 }
14356
14357 @ Before we actually redefine a symbolic token, we need to clear away its
14358 former value, if it was a variable. The following stronger version of
14359 |get_symbol| does that.
14360
14361 @c void mp_get_clear_symbol (MP mp) { 
14362   mp_get_symbol(mp); mp_clear_symbol(mp, mp->cur_sym,false);
14363 }
14364
14365 @ Here's another little subroutine; it checks that an equals sign
14366 or assignment sign comes along at the proper place in a macro definition.
14367
14368 @c void mp_check_equals (MP mp) { 
14369   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
14370      mp_missing_err(mp, "=");
14371 @.Missing `='@>
14372     help5("The next thing in this `def' should have been `=',",
14373           "because I've already looked at the definition heading.",
14374           "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
14375           "was present. Everything from here to `enddef'",
14376           "will be the replacement text of this macro.");
14377     mp_back_error(mp);
14378   }
14379 }
14380
14381 @ A \&{primarydef}, \&{secondarydef}, or \&{tertiarydef} is rather easily
14382 handled now that we have |scan_toks|.  In this case there are
14383 two parameters, which will be \.{EXPR0} and \.{EXPR1} (i.e.,
14384 |expr_base| and |expr_base+1|).
14385
14386 @c void mp_make_op_def (MP mp) {
14387   command_code m; /* the type of definition */
14388   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
14389   m=mp->cur_mod;
14390   mp_get_symbol(mp); q=mp_get_node(mp, token_node_size);
14391   info(q)=mp->cur_sym; value(q)=expr_base;
14392   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym;
14393   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14394   info(p)=mp->cur_sym; value(p)=expr_base+1; mp_link(p)=q;
14395   get_t_next; mp_check_equals(mp);
14396   mp->scanner_status=op_defining; q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null;
14397   r=mp_get_avail(mp); mp_link(q)=r; info(r)=general_macro;
14398   mp_link(r)=mp_scan_toks(mp, macro_def,p,null,0);
14399   mp->scanner_status=normal; eq_type(mp->warning_info)=m;
14400   equiv(mp->warning_info)=q; mp_get_x_next(mp);
14401 }
14402
14403 @ Parameters to macros are introduced by the keywords \&{expr},
14404 \&{suffix}, \&{text}, \&{primary}, \&{secondary}, and \&{tertiary}.
14405
14406 @<Put each...@>=
14407 mp_primitive(mp, "expr",param_type,expr_base);
14408 @:expr_}{\&{expr} primitive@>
14409 mp_primitive(mp, "suffix",param_type,suffix_base);
14410 @:suffix_}{\&{suffix} primitive@>
14411 mp_primitive(mp, "text",param_type,text_base);
14412 @:text_}{\&{text} primitive@>
14413 mp_primitive(mp, "primary",param_type,primary_macro);
14414 @:primary_}{\&{primary} primitive@>
14415 mp_primitive(mp, "secondary",param_type,secondary_macro);
14416 @:secondary_}{\&{secondary} primitive@>
14417 mp_primitive(mp, "tertiary",param_type,tertiary_macro);
14418 @:tertiary_}{\&{tertiary} primitive@>
14419
14420 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14421 case param_type:
14422   if ( m>=expr_base ) {
14423     if ( m==expr_base ) mp_print(mp, "expr");
14424     else if ( m==suffix_base ) mp_print(mp, "suffix");
14425     else mp_print(mp, "text");
14426   } else if ( m<secondary_macro ) {
14427     mp_print(mp, "primary");
14428   } else if ( m==secondary_macro ) {
14429     mp_print(mp, "secondary");
14430   } else {
14431     mp_print(mp, "tertiary");
14432   }
14433   break;
14434
14435 @ Let's turn next to the more complex processing associated with \&{def}
14436 and \&{vardef}. When the following procedure is called, |cur_mod|
14437 should be either |start_def| or |var_def|.
14438
14439 @c @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>
14440 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>
14441 void mp_scan_def (MP mp) {
14442   int m; /* the type of definition */
14443   int n; /* the number of special suffix parameters */
14444   int k; /* the total number of parameters */
14445   int c; /* the kind of macro we're defining */
14446   pointer r; /* parameter-substitution list */
14447   pointer q; /* tail of the macro token list */
14448   pointer p; /* temporary storage */
14449   halfword base; /* |expr_base|, |suffix_base|, or |text_base| */
14450   pointer l_delim,r_delim; /* matching delimiters */
14451   m=mp->cur_mod; c=general_macro; mp_link(hold_head)=null;
14452   q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null; r=null;
14453   @<Scan the token or variable to be defined;
14454     set |n|, |scanner_status|, and |warning_info|@>;
14455   k=n;
14456   if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
14457     @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>;
14458   }
14459   if ( mp->cur_cmd==param_type ) {
14460     @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>;
14461   }
14462   mp_check_equals(mp);
14463   p=mp_get_avail(mp); info(p)=c; mp_link(q)=p;
14464   @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>;
14465   mp->scanner_status=normal; mp_get_x_next(mp);
14466 }
14467
14468 @ We don't put `|frozen_end_group|' into the replacement text of
14469 a \&{vardef}, because the user may want to redefine `\.{endgroup}'.
14470
14471 @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>=
14472 if ( m==start_def ) {
14473   mp_link(p)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,null,n);
14474 } else { 
14475   q=mp_get_avail(mp); info(q)=mp->bg_loc; mp_link(p)=q;
14476   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->eg_loc;
14477   mp_link(q)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,p,n);
14478 }
14479 if ( mp->warning_info==bad_vardef ) 
14480   mp_flush_token_list(mp, value(bad_vardef))
14481
14482 @ @<Glob...@>=
14483 int bg_loc;
14484 int eg_loc; /* hash addresses of `\.{begingroup}' and `\.{endgroup}' */
14485
14486 @ @<Scan the token or variable to be defined;...@>=
14487 if ( m==start_def ) {
14488   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym; get_t_next;
14489   mp->scanner_status=op_defining; n=0;
14490   eq_type(mp->warning_info)=defined_macro; equiv(mp->warning_info)=q;
14491 } else { 
14492   p=mp_scan_declared_variable(mp);
14493   mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),mp_link(p),true);
14494   mp->warning_info=mp_find_variable(mp, p); mp_flush_list(mp, p);
14495   if ( mp->warning_info==null ) @<Change to `\.{a bad variable}'@>;
14496   mp->scanner_status=var_defining; n=2;
14497   if ( mp->cur_cmd==macro_special ) if ( mp->cur_mod==macro_suffix ) {/* \.{\AT!\#} */
14498     n=3; get_t_next;
14499   }
14500   type(mp->warning_info)=mp_unsuffixed_macro-2+n; value(mp->warning_info)=q;
14501 } /* |mp_suffixed_macro=mp_unsuffixed_macro+1| */
14502
14503 @ @<Change to `\.{a bad variable}'@>=
14504
14505   print_err("This variable already starts with a macro");
14506 @.This variable already...@>
14507   help2("After `vardef a' you can\'t say `vardef a.b'.",
14508         "So I'll have to discard this definition.");
14509   mp_error(mp); mp->warning_info=bad_vardef;
14510 }
14511
14512 @ @<Initialize table entries...@>=
14513 name_type(bad_vardef)=mp_root; mp_link(bad_vardef)=frozen_bad_vardef;
14514 equiv(frozen_bad_vardef)=bad_vardef; eq_type(frozen_bad_vardef)=tag_token;
14515
14516 @ @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>=
14517 do {  
14518   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; get_t_next;
14519   if ( (mp->cur_cmd==param_type)&&(mp->cur_mod>=expr_base) ) {
14520    base=mp->cur_mod;
14521   } else { 
14522     print_err("Missing parameter type; `expr' will be assumed");
14523 @.Missing parameter type@>
14524     help1("You should've had `expr' or `suffix' or `text' here.");
14525     mp_back_error(mp); base=expr_base;
14526   }
14527   @<Absorb parameter tokens for type |base|@>;
14528   mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
14529   get_t_next;
14530 } while (mp->cur_cmd==left_delimiter)
14531
14532 @ @<Absorb parameter tokens for type |base|@>=
14533 do { 
14534   mp_link(q)=mp_get_avail(mp); q=mp_link(q); info(q)=base+k;
14535   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size); 
14536   value(p)=base+k; info(p)=mp->cur_sym;
14537   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14538 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
14539   incr(k); mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14540 } while (mp->cur_cmd==comma)
14541
14542 @ @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>=
14543
14544   p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14545   if ( mp->cur_mod<expr_base ) {
14546     c=mp->cur_mod; value(p)=expr_base+k;
14547   } else { 
14548     value(p)=mp->cur_mod+k;
14549     if ( mp->cur_mod==expr_base ) c=expr_macro;
14550     else if ( mp->cur_mod==suffix_base ) c=suffix_macro;
14551     else c=text_macro;
14552   }
14553   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14554   incr(k); mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym; mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14555   if ( c==expr_macro ) if ( mp->cur_cmd==of_token ) {
14556     c=of_macro; p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14557     if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14558     value(p)=expr_base+k; mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym;
14559     mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14560   }
14561 }
14562
14563 @* \[32] Expanding the next token.
14564 Only a few command codes |<min_command| can possibly be returned by
14565 |get_t_next|; in increasing order, they are
14566 |if_test|, |fi_or_else|, |input|, |iteration|, |repeat_loop|,
14567 |exit_test|, |relax|, |scan_tokens|, |expand_after|, and |defined_macro|.
14568
14569 \MP\ usually gets the next token of input by saying |get_x_next|. This is
14570 like |get_t_next| except that it keeps getting more tokens until
14571 finding |cur_cmd>=min_command|. In other words, |get_x_next| expands
14572 macros and removes conditionals or iterations or input instructions that
14573 might be present.
14574
14575 It follows that |get_x_next| might invoke itself recursively. In fact,
14576 there is massive recursion, since macro expansion can involve the
14577 scanning of arbitrarily complex expressions, which in turn involve
14578 macro expansion and conditionals, etc.
14579 @^recursion@>
14580
14581 Therefore it's necessary to declare a whole bunch of |forward|
14582 procedures at this point, and to insert some other procedures
14583 that will be invoked by |get_x_next|.
14584
14585 @<Declarations@>= 
14586 void mp_scan_primary (MP mp);
14587 void mp_scan_secondary (MP mp);
14588 void mp_scan_tertiary (MP mp);
14589 void mp_scan_expression (MP mp);
14590 void mp_scan_suffix (MP mp);
14591 @<Declare the procedure called |macro_call|@>
14592 void mp_get_boolean (MP mp);
14593 void mp_pass_text (MP mp);
14594 void mp_conditional (MP mp);
14595 void mp_start_input (MP mp);
14596 void mp_begin_iteration (MP mp);
14597 void mp_resume_iteration (MP mp);
14598 void mp_stop_iteration (MP mp);
14599
14600 @ An auxiliary subroutine called |expand| is used by |get_x_next|
14601 when it has to do exotic expansion commands.
14602
14603 @c void mp_expand (MP mp) {
14604   pointer p; /* for list manipulation */
14605   size_t k; /* something that we hope is |<=buf_size| */
14606   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
14607   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14608     if ( mp->cur_cmd!=defined_macro )
14609       show_cur_cmd_mod;
14610   switch (mp->cur_cmd)  {
14611   case if_test:
14612     mp_conditional(mp); /* this procedure is discussed in Part 36 below */
14613     break;
14614   case fi_or_else:
14615     @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>;
14616     break;
14617   case input:
14618     @<Initiate or terminate input from a file@>;
14619     break;
14620   case iteration:
14621     if ( mp->cur_mod==end_for ) {
14622       @<Scold the user for having an extra \&{endfor}@>;
14623     } else {
14624       mp_begin_iteration(mp); /* this procedure is discussed in Part 37 below */
14625     }
14626     break;
14627   case repeat_loop: 
14628     @<Repeat a loop@>;
14629     break;
14630   case exit_test: 
14631     @<Exit a loop if the proper time has come@>;
14632     break;
14633   case relax: 
14634     break;
14635   case expand_after: 
14636     @<Expand the token after the next token@>;
14637     break;
14638   case scan_tokens: 
14639     @<Put a string into the input buffer@>;
14640     break;
14641   case defined_macro:
14642    mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14643    break;
14644   }; /* there are no other cases */
14645 }
14646
14647 @ @<Scold the user...@>=
14648
14649   print_err("Extra `endfor'");
14650 @.Extra `endfor'@>
14651   help2("I'm not currently working on a for loop,",
14652         "so I had better not try to end anything.");
14653   mp_error(mp);
14654 }
14655
14656 @ The processing of \&{input} involves the |start_input| subroutine,
14657 which will be declared later; the processing of \&{endinput} is trivial.
14658
14659 @<Put each...@>=
14660 mp_primitive(mp, "input",input,0);
14661 @:input_}{\&{input} primitive@>
14662 mp_primitive(mp, "endinput",input,1);
14663 @:end_input_}{\&{endinput} primitive@>
14664
14665 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
14666 case input: 
14667   if ( m==0 ) mp_print(mp, "input");
14668   else mp_print(mp, "endinput");
14669   break;
14670
14671 @ @<Initiate or terminate input...@>=
14672 if ( mp->cur_mod>0 ) mp->force_eof=true;
14673 else mp_start_input(mp)
14674
14675 @ We'll discuss the complicated parts of loop operations later. For now
14676 it suffices to know that there's a global variable called |loop_ptr|
14677 that will be |null| if no loop is in progress.
14678
14679 @<Repeat a loop@>=
14680 { while ( token_state &&(loc==null) ) 
14681     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
14682   if ( mp->loop_ptr==null ) {
14683     print_err("Lost loop");
14684 @.Lost loop@>
14685     help2("I'm confused; after exiting from a loop, I still seem",
14686           "to want to repeat it. I'll try to forget the problem.");
14687     mp_error(mp);
14688   } else {
14689     mp_resume_iteration(mp); /* this procedure is in Part 37 below */
14690   }
14691 }
14692
14693 @ @<Exit a loop if the proper time has come@>=
14694 { mp_get_boolean(mp);
14695   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14696     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,mp->cur_exp);
14697   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
14698     if ( mp->loop_ptr==null ) {
14699       print_err("No loop is in progress");
14700 @.No loop is in progress@>
14701       help1("Why say `exitif' when there's nothing to exit from?");
14702       if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp); else mp_back_error(mp);
14703     } else {
14704      @<Exit prematurely from an iteration@>;
14705     }
14706   } else if ( mp->cur_cmd!=semicolon ) {
14707     mp_missing_err(mp, ";");
14708 @.Missing `;'@>
14709     help2("After `exitif <boolean exp>' I expect to see a semicolon.",
14710           "I shall pretend that one was there."); mp_back_error(mp);
14711   }
14712 }
14713
14714 @ Here we use the fact that |forever_text| is the only |token_type| that
14715 is less than |loop_text|.
14716
14717 @<Exit prematurely...@>=
14718 { p=null;
14719   do {  
14720     if ( file_state ) {
14721       mp_end_file_reading(mp);
14722     } else { 
14723       if ( token_type<=loop_text ) p=start;
14724       mp_end_token_list(mp);
14725     }
14726   } while (p==null);
14727   if ( p!=info(mp->loop_ptr) ) mp_fatal_error(mp, "*** (loop confusion)");
14728 @.loop confusion@>
14729   mp_stop_iteration(mp); /* this procedure is in Part 34 below */
14730 }
14731
14732 @ @<Expand the token after the next token@>=
14733 { get_t_next;
14734   p=mp_cur_tok(mp); get_t_next;
14735   if ( mp->cur_cmd<min_command ) mp_expand(mp); 
14736   else mp_back_input(mp);
14737   back_list(p);
14738 }
14739
14740 @ @<Put a string into the input buffer@>=
14741 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
14742   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
14743     mp_disp_err(mp, null,"Not a string");
14744 @.Not a string@>
14745     help2("I'm going to flush this expression, since",
14746           "scantokens should be followed by a known string.");
14747     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
14748   } else { 
14749     mp_back_input(mp);
14750     if ( length(mp->cur_exp)>0 )
14751        @<Pretend we're reading a new one-line file@>;
14752   }
14753 }
14754
14755 @ @<Pretend we're reading a new one-line file@>=
14756 { mp_begin_file_reading(mp); name=is_scantok;
14757   k=mp->first+length(mp->cur_exp);
14758   if ( k>=mp->max_buf_stack ) {
14759     while ( k>=mp->buf_size ) {
14760       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
14761     }
14762     mp->max_buf_stack=k+1;
14763   }
14764   j=mp->str_start[mp->cur_exp]; limit=(halfword)k;
14765   while ( mp->first<(size_t)limit ) {
14766     mp->buffer[mp->first]=mp->str_pool[j]; incr(j); incr(mp->first);
14767   }
14768   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start; 
14769   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
14770 }
14771
14772 @ Here finally is |get_x_next|.
14773
14774 The expression scanning routines to be considered later
14775 communicate via the global quantities |cur_type| and |cur_exp|;
14776 we must be very careful to save and restore these quantities while
14777 macros are being expanded.
14778 @^inner loop@>
14779
14780 @<Declarations@>=
14781 void mp_get_x_next (MP mp);
14782
14783 @ @c void mp_get_x_next (MP mp) {
14784   pointer save_exp; /* a capsule to save |cur_type| and |cur_exp| */
14785   get_t_next;
14786   if ( mp->cur_cmd<min_command ) {
14787     save_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
14788     do {  
14789       if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) 
14790         mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14791       else 
14792         mp_expand(mp);
14793       get_t_next;
14794      } while (mp->cur_cmd<min_command);
14795      mp_unstash_cur_exp(mp, save_exp); /* that restores |cur_type| and |cur_exp| */
14796   }
14797 }
14798
14799 @ Now let's consider the |macro_call| procedure, which is used to start up
14800 all user-defined macros. Since the arguments to a macro might be expressions,
14801 |macro_call| is recursive.
14802 @^recursion@>
14803
14804 The first parameter to |macro_call| points to the reference count of the
14805 token list that defines the macro. The second parameter contains any
14806 arguments that have already been parsed (see below).  The third parameter
14807 points to the symbolic token that names the macro. If the third parameter
14808 is |null|, the macro was defined by \&{vardef}, so its name can be
14809 reconstructed from the prefix and ``at'' arguments found within the
14810 second parameter.
14811
14812 What is this second parameter? It's simply a linked list of one-word items,
14813 whose |info| fields point to the arguments. In other words, if |arg_list=null|,
14814 no arguments have been scanned yet; otherwise |info(arg_list)| points to
14815 the first scanned argument, and |mp_link(arg_list)| points to the list of
14816 further arguments (if any).
14817
14818 Arguments of type \&{expr} are so-called capsules, which we will
14819 discuss later when we concentrate on expressions; they can be
14820 recognized easily because their |link| field is |void|. Arguments of type
14821 \&{suffix} and \&{text} are token lists without reference counts.
14822
14823 @ After argument scanning is complete, the arguments are moved to the
14824 |param_stack|. (They can't be put on that stack any sooner, because
14825 the stack is growing and shrinking in unpredictable ways as more arguments
14826 are being acquired.)  Then the macro body is fed to the scanner; i.e.,
14827 the replacement text of the macro is placed at the top of the \MP's
14828 input stack, so that |get_t_next| will proceed to read it next.
14829
14830 @<Declare the procedure called |macro_call|@>=
14831 @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>
14832 @<Declare the procedure called |print_arg|@>
14833 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>
14834 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14835                     pointer macro_name) ;
14836
14837 @ @c
14838 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14839                     pointer macro_name) {
14840   /* invokes a user-defined control sequence */
14841   pointer r; /* current node in the macro's token list */
14842   pointer p,q; /* for list manipulation */
14843   integer n; /* the number of arguments */
14844   pointer tail = 0; /* tail of the argument list */
14845   pointer l_delim=0,r_delim=0; /* a delimiter pair */
14846   r=mp_link(def_ref); add_mac_ref(def_ref);
14847   if ( arg_list==null ) {
14848     n=0;
14849   } else {
14850    @<Determine the number |n| of arguments already supplied,
14851     and set |tail| to the tail of |arg_list|@>;
14852   }
14853   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
14854     @<Show the text of the macro being expanded, and the existing arguments@>;
14855   }
14856   @<Scan the remaining arguments, if any; set |r| to the first token
14857     of the replacement text@>;
14858   @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>;
14859 }
14860
14861 @ @<Show the text of the macro...@>=
14862 mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_ln(mp); 
14863 mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14864 if ( n==3 ) mp_print(mp, "@@#"); /* indicate a suffixed macro */
14865 mp_show_macro(mp, def_ref,null,100000);
14866 if ( arg_list!=null ) {
14867   n=0; p=arg_list;
14868   do {  
14869     q=info(p);
14870     mp_print_arg(mp, q,n,0);
14871     incr(n); p=mp_link(p);
14872   } while (p!=null);
14873 }
14874 mp_end_diagnostic(mp, false)
14875
14876
14877 @ @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>=
14878 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n);
14879
14880 @ @c
14881 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n) {
14882   pointer p,q; /* they traverse the first part of |a| */
14883   if ( n!=null ) {
14884     mp_print_text(n);
14885   } else  { 
14886     p=info(a);
14887     if ( p==null ) {
14888       mp_print_text(info(info(mp_link(a))));
14889     } else { 
14890       q=p;
14891       while ( mp_link(q)!=null ) q=mp_link(q);
14892       mp_link(q)=info(mp_link(a));
14893       mp_show_token_list(mp, p,null,1000,0);
14894       mp_link(q)=null;
14895     }
14896   }
14897 }
14898
14899 @ @<Declare the procedure called |print_arg|@>=
14900 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) ;
14901
14902 @ @c
14903 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) {
14904   if ( mp_link(q)==mp_void ) mp_print_nl(mp, "(EXPR");
14905   else if ( (b<text_base)&&(b!=text_macro) ) mp_print_nl(mp, "(SUFFIX");
14906   else mp_print_nl(mp, "(TEXT");
14907   mp_print_int(mp, n); mp_print(mp, ")<-");
14908   if ( mp_link(q)==mp_void ) mp_print_exp(mp, q,1);
14909   else mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
14910 }
14911
14912 @ @<Determine the number |n| of arguments already supplied...@>=
14913 {  
14914   n=1; tail=arg_list;
14915   while ( mp_link(tail)!=null ) { 
14916     incr(n); tail=mp_link(tail);
14917   }
14918 }
14919
14920 @ @<Scan the remaining arguments, if any; set |r|...@>=
14921 mp->cur_cmd=comma+1; /* anything |<>comma| will do */
14922 while ( info(r)>=expr_base ) { 
14923   @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>;
14924   r=mp_link(r);
14925 }
14926 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
14927   print_err("Too many arguments to ");
14928 @.Too many arguments...@>
14929   mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name); mp_print_char(mp, xord(';'));
14930   mp_print_nl(mp, "  Missing `"); mp_print_text(r_delim);
14931 @.Missing `)'...@>
14932   mp_print(mp, "' has been inserted");
14933   help3("I'm going to assume that the comma I just read was a",
14934    "right delimiter, and then I'll begin expanding the macro.",
14935    "You might want to delete some tokens before continuing.");
14936   mp_error(mp);
14937 }
14938 if ( info(r)!=general_macro ) {
14939   @<Scan undelimited argument(s)@>;
14940 }
14941 r=mp_link(r)
14942
14943 @ At this point, the reader will find it advisable to review the explanation
14944 of token list format that was presented earlier, paying special attention to
14945 the conventions that apply only at the beginning of a macro's token list.
14946
14947 On the other hand, the reader will have to take the expression-parsing
14948 aspects of the following program on faith; we will explain |cur_type|
14949 and |cur_exp| later. (Several things in this program depend on each other,
14950 and it's necessary to jump into the circle somewhere.)
14951
14952 @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>=
14953 if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
14954   mp_get_x_next(mp);
14955   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
14956     print_err("Missing argument to ");
14957 @.Missing argument...@>
14958     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14959     help3("That macro has more parameters than you thought.",
14960      "I'll continue by pretending that each missing argument",
14961      "is either zero or null.");
14962     if ( info(r)>=suffix_base ) {
14963       mp->cur_exp=null; mp->cur_type=mp_token_list;
14964     } else { 
14965       mp->cur_exp=0; mp->cur_type=mp_known;
14966     }
14967     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=right_delimiter; 
14968     goto FOUND;
14969   }
14970   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod;
14971 }
14972 @<Scan the argument represented by |info(r)|@>;
14973 if ( mp->cur_cmd!=comma ) 
14974   @<Check that the proper right delimiter was present@>;
14975 FOUND:  
14976 @<Append the current expression to |arg_list|@>
14977
14978 @ @<Check that the proper right delim...@>=
14979 if ( (mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
14980   if ( info(mp_link(r))>=expr_base ) {
14981     mp_missing_err(mp, ",");
14982 @.Missing `,'@>
14983     help3("I've finished reading a macro argument and am about to",
14984       "read another; the arguments weren't delimited correctly.",
14985       "You might want to delete some tokens before continuing.");
14986     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=comma;
14987   } else { 
14988     mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
14989 @.Missing `)'@>
14990     help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.",
14991           "You might want to delete some tokens before continuing.");
14992     mp_back_error(mp);
14993   }
14994 }
14995
14996 @ A \&{suffix} or \&{text} parameter will have been scanned as
14997 a token list pointed to by |cur_exp|, in which case we will have
14998 |cur_type=token_list|.
14999
15000 @<Append the current expression to |arg_list|@>=
15001
15002   p=mp_get_avail(mp);
15003   if ( mp->cur_type==mp_token_list ) info(p)=mp->cur_exp;
15004   else info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15005   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
15006     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,info(r)); 
15007     mp_end_diagnostic(mp, false);
15008   }
15009   if ( arg_list==null ) arg_list=p;
15010   else mp_link(tail)=p;
15011   tail=p; incr(n);
15012 }
15013
15014 @ @<Scan the argument represented by |info(r)|@>=
15015 if ( info(r)>=text_base ) {
15016   mp_scan_text_arg(mp, l_delim,r_delim);
15017 } else { 
15018   mp_get_x_next(mp);
15019   if ( info(r)>=suffix_base ) mp_scan_suffix(mp);
15020   else mp_scan_expression(mp);
15021 }
15022
15023 @ The parameters to |scan_text_arg| are either a pair of delimiters
15024 or zero; the latter case is for undelimited text arguments, which
15025 end with the first semicolon or \&{endgroup} or \&{end} that is not
15026 contained in a group.
15027
15028 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>=
15029 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) ;
15030
15031 @ @c
15032 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
15033   integer balance; /* excess of |l_delim| over |r_delim| */
15034   pointer p; /* list tail */
15035   mp->warning_info=l_delim; mp->scanner_status=absorbing;
15036   p=hold_head; balance=1; mp_link(hold_head)=null;
15037   while (1)  { 
15038     get_t_next;
15039     if ( l_delim==0 ) {
15040       @<Adjust the balance for an undelimited argument; |break| if done@>;
15041     } else {
15042           @<Adjust the balance for a delimited argument; |break| if done@>;
15043     }
15044     mp_link(p)=mp_cur_tok(mp); p=mp_link(p);
15045   }
15046   mp->cur_exp=mp_link(hold_head); mp->cur_type=mp_token_list;
15047   mp->scanner_status=normal;
15048 }
15049
15050 @ @<Adjust the balance for a delimited argument...@>=
15051 if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) { 
15052   if ( mp->cur_mod==l_delim ) { 
15053     decr(balance);
15054     if ( balance==0 ) break;
15055   }
15056 } else if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
15057   if ( mp->cur_mod==r_delim ) incr(balance);
15058 }
15059
15060 @ @<Adjust the balance for an undelimited...@>=
15061 if ( end_of_statement ) { /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
15062   if ( balance==1 ) { break; }
15063   else  { if ( mp->cur_cmd==end_group ) decr(balance); }
15064 } else if ( mp->cur_cmd==begin_group ) { 
15065   incr(balance); 
15066 }
15067
15068 @ @<Scan undelimited argument(s)@>=
15069
15070   if ( info(r)<text_macro ) {
15071     mp_get_x_next(mp);
15072     if ( info(r)!=suffix_macro ) {
15073       if ( (mp->cur_cmd==equals)||(mp->cur_cmd==assignment) ) mp_get_x_next(mp);
15074     }
15075   }
15076   switch (info(r)) {
15077   case primary_macro:mp_scan_primary(mp); break;
15078   case secondary_macro:mp_scan_secondary(mp); break;
15079   case tertiary_macro:mp_scan_tertiary(mp); break;
15080   case expr_macro:mp_scan_expression(mp); break;
15081   case of_macro:
15082     @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>;
15083     break;
15084   case suffix_macro:
15085     @<Scan a suffix with optional delimiters@>;
15086     break;
15087   case text_macro:mp_scan_text_arg(mp, 0,0); break;
15088   } /* there are no other cases */
15089   mp_back_input(mp); 
15090   @<Append the current expression to |arg_list|@>;
15091 }
15092
15093 @ @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>=
15094
15095   mp_scan_expression(mp); p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15096   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) { 
15097     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,0); 
15098     mp_end_diagnostic(mp, false);
15099   }
15100   if ( arg_list==null ) arg_list=p; else mp_link(tail)=p;
15101   tail=p;incr(n);
15102   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
15103     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for ");
15104 @.Missing `of'@>
15105     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15106     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
15107     mp_back_error(mp);
15108   }
15109   mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
15110 }
15111
15112 @ @<Scan a suffix with optional delimiters@>=
15113
15114   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15115     l_delim=null;
15116   } else { 
15117     l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
15118   };
15119   mp_scan_suffix(mp);
15120   if ( l_delim!=null ) {
15121     if ((mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15122       mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15123 @.Missing `)'@>
15124       help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.",
15125             "You might want to delete some tokens before continuing.");
15126       mp_back_error(mp);
15127     }
15128     mp_get_x_next(mp);
15129   }
15130 }
15131
15132 @ Before we put a new token list on the input stack, it is wise to clean off
15133 all token lists that have recently been depleted. Then a user macro that ends
15134 with a call to itself will not require unbounded stack space.
15135
15136 @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>=
15137 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
15138 if ( mp->param_ptr+n>mp->max_param_stack ) {
15139   mp->max_param_stack=mp->param_ptr+n;
15140   if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15141     mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15142 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15143 }
15144 mp_begin_token_list(mp, def_ref,macro); name=macro_name; loc=r;
15145 if ( n>0 ) {
15146   p=arg_list;
15147   do {  
15148    mp->param_stack[mp->param_ptr]=info(p); incr(mp->param_ptr); p=mp_link(p);
15149   } while (p!=null);
15150   mp_flush_list(mp, arg_list);
15151 }
15152
15153 @ It's sometimes necessary to put a single argument onto |param_stack|.
15154 The |stack_argument| subroutine does this.
15155
15156 @c void mp_stack_argument (MP mp,pointer p) { 
15157   if ( mp->param_ptr==mp->max_param_stack ) {
15158     incr(mp->max_param_stack);
15159     if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15160       mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15161 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15162   }
15163   mp->param_stack[mp->param_ptr]=p; incr(mp->param_ptr);
15164 }
15165
15166 @* \[33] Conditional processing.
15167 Let's consider now the way \&{if} commands are handled.
15168
15169 Conditions can be inside conditions, and this nesting has a stack
15170 that is independent of other stacks.
15171 Four global variables represent the top of the condition stack:
15172 |cond_ptr| points to pushed-down entries, if~any; |cur_if| tells whether
15173 we are processing \&{if} or \&{elseif}; |if_limit| specifies
15174 the largest code of a |fi_or_else| command that is syntactically legal;
15175 and |if_line| is the line number at which the current conditional began.
15176
15177 If no conditions are currently in progress, the condition stack has the
15178 special state |cond_ptr=null|, |if_limit=normal|, |cur_if=0|, |if_line=0|.
15179 Otherwise |cond_ptr| points to a two-word node; the |type|, |name_type|, and
15180 |link| fields of the first word contain |if_limit|, |cur_if|, and
15181 |cond_ptr| at the next level, and the second word contains the
15182 corresponding |if_line|.
15183
15184 @d if_node_size 2 /* number of words in stack entry for conditionals */
15185 @d if_line_field(A) mp->mem[(A)+1].cint
15186 @d if_code 1 /* code for \&{if} being evaluated */
15187 @d fi_code 2 /* code for \&{fi} */
15188 @d else_code 3 /* code for \&{else} */
15189 @d else_if_code 4 /* code for \&{elseif} */
15190
15191 @<Glob...@>=
15192 pointer cond_ptr; /* top of the condition stack */
15193 integer if_limit; /* upper bound on |fi_or_else| codes */
15194 quarterword cur_if; /* type of conditional being worked on */
15195 integer if_line; /* line where that conditional began */
15196
15197 @ @<Set init...@>=
15198 mp->cond_ptr=null; mp->if_limit=normal; mp->cur_if=0; mp->if_line=0;
15199
15200 @ @<Put each...@>=
15201 mp_primitive(mp, "if",if_test,if_code);
15202 @:if_}{\&{if} primitive@>
15203 mp_primitive(mp, "fi",fi_or_else,fi_code); mp->eqtb[frozen_fi]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
15204 @:fi_}{\&{fi} primitive@>
15205 mp_primitive(mp, "else",fi_or_else,else_code);
15206 @:else_}{\&{else} primitive@>
15207 mp_primitive(mp, "elseif",fi_or_else,else_if_code);
15208 @:else_if_}{\&{elseif} primitive@>
15209
15210 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
15211 case if_test:
15212 case fi_or_else: 
15213   switch (m) {
15214   case if_code:mp_print(mp, "if"); break;
15215   case fi_code:mp_print(mp, "fi");  break;
15216   case else_code:mp_print(mp, "else"); break;
15217   default: mp_print(mp, "elseif"); break;
15218   }
15219   break;
15220
15221 @ Here is a procedure that ignores text until coming to an \&{elseif},
15222 \&{else}, or \&{fi} at level zero of $\&{if}\ldots\&{fi}$
15223 nesting. After it has acted, |cur_mod| will indicate the token that
15224 was found.
15225
15226 \MP's smallest two command codes are |if_test| and |fi_or_else|; this
15227 makes the skipping process a bit simpler.
15228
15229 @c 
15230 void mp_pass_text (MP mp) {
15231   integer l = 0;
15232   mp->scanner_status=skipping;
15233   mp->warning_info=mp_true_line(mp);
15234   while (1)  { 
15235     get_t_next;
15236     if ( mp->cur_cmd<=fi_or_else ) {
15237       if ( mp->cur_cmd<fi_or_else ) {
15238         incr(l);
15239       } else { 
15240         if ( l==0 ) break;
15241         if ( mp->cur_mod==fi_code ) decr(l);
15242       }
15243     } else {
15244       @<Decrease the string reference count,
15245        if the current token is a string@>;
15246     }
15247   }
15248   mp->scanner_status=normal;
15249 }
15250
15251 @ @<Decrease the string reference count...@>=
15252 if ( mp->cur_cmd==string_token ) { delete_str_ref(mp->cur_mod); }
15253
15254 @ When we begin to process a new \&{if}, we set |if_limit:=if_code|; then
15255 if \&{elseif} or \&{else} or \&{fi} occurs before the current \&{if}
15256 condition has been evaluated, a colon will be inserted.
15257 A construction like `\.{if fi}' would otherwise get \MP\ confused.
15258
15259 @<Push the condition stack@>=
15260 { p=mp_get_node(mp, if_node_size); mp_link(p)=mp->cond_ptr; type(p)=mp->if_limit;
15261   name_type(p)=mp->cur_if; if_line_field(p)=mp->if_line;
15262   mp->cond_ptr=p; mp->if_limit=if_code; mp->if_line=mp_true_line(mp); 
15263   mp->cur_if=if_code;
15264 }
15265
15266 @ @<Pop the condition stack@>=
15267 { p=mp->cond_ptr; mp->if_line=if_line_field(p);
15268   mp->cur_if=name_type(p); mp->if_limit=type(p); mp->cond_ptr=mp_link(p);
15269   mp_free_node(mp, p,if_node_size);
15270 }
15271
15272 @ Here's a procedure that changes the |if_limit| code corresponding to
15273 a given value of |cond_ptr|.
15274
15275 @c void mp_change_if_limit (MP mp,quarterword l, pointer p) {
15276   pointer q;
15277   if ( p==mp->cond_ptr ) {
15278     mp->if_limit=l; /* that's the easy case */
15279   } else  { 
15280     q=mp->cond_ptr;
15281     while (1) { 
15282       if ( q==null ) mp_confusion(mp, "if");
15283 @:this can't happen if}{\quad if@>
15284       if ( mp_link(q)==p ) { 
15285         type(q)=l; return;
15286       }
15287       q=mp_link(q);
15288     }
15289   }
15290 }
15291
15292 @ The user is supposed to put colons into the proper parts of conditional
15293 statements. Therefore, \MP\ has to check for their presence.
15294
15295 @c 
15296 void mp_check_colon (MP mp) { 
15297   if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15298     mp_missing_err(mp, ":");
15299 @.Missing `:'@>
15300     help2("There should've been a colon after the condition.",
15301           "I shall pretend that one was there.");
15302     mp_back_error(mp);
15303   }
15304 }
15305
15306 @ A condition is started when the |get_x_next| procedure encounters
15307 an |if_test| command; in that case |get_x_next| calls |conditional|,
15308 which is a recursive procedure.
15309 @^recursion@>
15310
15311 @c void mp_conditional (MP mp) {
15312   pointer save_cond_ptr; /* |cond_ptr| corresponding to this conditional */
15313   int new_if_limit; /* future value of |if_limit| */
15314   pointer p; /* temporary register */
15315   @<Push the condition stack@>; 
15316   save_cond_ptr=mp->cond_ptr;
15317 RESWITCH: 
15318   mp_get_boolean(mp); new_if_limit=else_if_code;
15319   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15320     @<Display the boolean value of |cur_exp|@>;
15321   }
15322 FOUND: 
15323   mp_check_colon(mp);
15324   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
15325     mp_change_if_limit(mp, new_if_limit,save_cond_ptr);
15326     return; /* wait for \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} */
15327   };
15328   @<Skip to \&{elseif} or \&{else} or \&{fi}, then |goto done|@>;
15329 DONE: 
15330   mp->cur_if=mp->cur_mod; mp->if_line=mp_true_line(mp);
15331   if ( mp->cur_mod==fi_code ) {
15332     @<Pop the condition stack@>
15333   } else if ( mp->cur_mod==else_if_code ) {
15334     goto RESWITCH;
15335   } else  { 
15336     mp->cur_exp=true_code; new_if_limit=fi_code; mp_get_x_next(mp); 
15337     goto FOUND;
15338   }
15339 }
15340
15341 @ In a construction like `\&{if} \&{if} \&{true}: $0=1$: \\{foo}
15342 \&{else}: \\{bar} \&{fi}', the first \&{else}
15343 that we come to after learning that the \&{if} is false is not the
15344 \&{else} we're looking for. Hence the following curious logic is needed.
15345
15346 @<Skip to \&{elseif}...@>=
15347 while (1) { 
15348   mp_pass_text(mp);
15349   if ( mp->cond_ptr==save_cond_ptr ) goto DONE;
15350   else if ( mp->cur_mod==fi_code ) @<Pop the condition stack@>;
15351 }
15352
15353
15354 @ @<Display the boolean value...@>=
15355 { mp_begin_diagnostic(mp);
15356   if ( mp->cur_exp==true_code ) mp_print(mp, "{true}");
15357   else mp_print(mp, "{false}");
15358   mp_end_diagnostic(mp, false);
15359 }
15360
15361 @ The processing of conditionals is complete except for the following
15362 code, which is actually part of |get_x_next|. It comes into play when
15363 \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} is scanned.
15364
15365 @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>=
15366 if ( mp->cur_mod>mp->if_limit ) {
15367   if ( mp->if_limit==if_code ) { /* condition not yet evaluated */
15368     mp_missing_err(mp, ":");
15369 @.Missing `:'@>
15370     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=frozen_colon; mp_ins_error(mp);
15371   } else  { 
15372     print_err("Extra "); mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_mod);
15373 @.Extra else@>
15374 @.Extra elseif@>
15375 @.Extra fi@>
15376     help1("I'm ignoring this; it doesn't match any if.");
15377     mp_error(mp);
15378   }
15379 } else  { 
15380   while ( mp->cur_mod!=fi_code ) mp_pass_text(mp); /* skip to \&{fi} */
15381   @<Pop the condition stack@>;
15382 }
15383
15384 @* \[34] Iterations.
15385 To bring our treatment of |get_x_next| to a close, we need to consider what
15386 \MP\ does when it sees \&{for}, \&{forsuffixes}, and \&{forever}.
15387
15388 There's a global variable |loop_ptr| that keeps track of the \&{for} loops
15389 that are currently active. If |loop_ptr=null|, no loops are in progress;
15390 otherwise |info(loop_ptr)| points to the iterative text of the current
15391 (innermost) loop, and |mp_link(loop_ptr)| points to the data for any other
15392 loops that enclose the current one.
15393
15394 A loop-control node also has two other fields, called |loop_type| and
15395 |loop_list|, whose contents depend on the type of loop:
15396
15397 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=null| means that |loop_list(loop_ptr)|
15398 points to a list of one-word nodes whose |info| fields point to the
15399 remaining argument values of a suffix list and expression list.
15400
15401 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=mp_void| means that the current loop is
15402 `\&{forever}'.
15403
15404 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=progression_flag| means that
15405 |p=loop_list(loop_ptr)| points to a ``progression node'' and |value(p)|,
15406 |step_size(p)|, and |final_value(p)| contain the data for an arithmetic
15407 progression.
15408
15409 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=p>mp_void| means that |p| points to an edge
15410 header and |loop_list(loop_ptr)| points into the graphical object list for
15411 that edge header.
15412
15413 \yskip\noindent In the case of a progression node, the first word is not used
15414 because the link field of words in the dynamic memory area cannot be arbitrary.
15415
15416 @d loop_list_loc(A) ((A)+1) /* where the |loop_list| field resides */
15417 @d loop_type(A) info(loop_list_loc((A))) /* the type of \&{for} loop */
15418 @d loop_list(A) mp_link(loop_list_loc((A))) /* the remaining list elements */
15419 @d loop_node_size 2 /* the number of words in a loop control node */
15420 @d progression_node_size 4 /* the number of words in a progression node */
15421 @d step_size(A) mp->mem[(A)+2].sc /* the step size in an arithmetic progression */
15422 @d final_value(A) mp->mem[(A)+3].sc /* the final value in an arithmetic progression */
15423 @d progression_flag (null+2)
15424   /* |loop_type| value when |loop_list| points to a progression node */
15425
15426 @<Glob...@>=
15427 pointer loop_ptr; /* top of the loop-control-node stack */
15428
15429 @ @<Set init...@>=
15430 mp->loop_ptr=null;
15431
15432 @ If the expressions that define an arithmetic progression in
15433 a \&{for} loop don't have known numeric values, the |bad_for|
15434 subroutine screams at the user.
15435
15436 @c void mp_bad_for (MP mp, const char * s) {
15437   mp_disp_err(mp, null,"Improper "); /* show the bad expression above the message */
15438 @.Improper...replaced by 0@>
15439   mp_print(mp, s); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
15440   help4("When you say `for x=a step b until c',",
15441     "the initial value `a' and the step size `b'",
15442     "and the final value `c' must have known numeric values.",
15443     "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
15444   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
15445 }
15446
15447 @ Here's what \MP\ does when \&{for}, \&{forsuffixes}, or \&{forever}
15448 has just been scanned. (This code requires slight familiarity with
15449 expression-parsing routines that we have not yet discussed; but it seems
15450 to belong in the present part of the program, even though the original author
15451 didn't write it until later. The reader may wish to come back to it.)
15452
15453 @c void mp_begin_iteration (MP mp) {
15454   halfword m; /* |expr_base| (\&{for}) or |suffix_base| (\&{forsuffixes}) */
15455   halfword n; /* hash address of the current symbol */
15456   pointer s; /* the new loop-control node */
15457   pointer p; /* substitution list for |scan_toks| */
15458   pointer q;  /* link manipulation register */
15459   pointer pp; /* a new progression node */
15460   m=mp->cur_mod; n=mp->cur_sym; s=mp_get_node(mp, loop_node_size);
15461   if ( m==start_forever ){ 
15462     loop_type(s)=mp_void; p=null; mp_get_x_next(mp);
15463   } else { 
15464     mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
15465     info(p)=mp->cur_sym; value(p)=m;
15466     mp_get_x_next(mp);
15467     if ( mp->cur_cmd==within_token ) {
15468       @<Set up a picture iteration@>;
15469     } else { 
15470       @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>;
15471       @<Scan the values to be used in the loop@>;
15472     }
15473   }
15474   @<Check for the presence of a colon@>;
15475   @<Scan the loop text and put it on the loop control stack@>;
15476   mp_resume_iteration(mp);
15477 }
15478
15479 @ @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>=
15480 if ( (mp->cur_cmd!=equals)&&(mp->cur_cmd!=assignment) ) { 
15481   mp_missing_err(mp, "=");
15482 @.Missing `='@>
15483   help3("The next thing in this loop should have been `=' or `:='.",
15484     "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
15485     "was present, and I'll look for the values next.");
15486   mp_back_error(mp);
15487 }
15488
15489 @ @<Check for the presence of a colon@>=
15490 if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15491   mp_missing_err(mp, ":");
15492 @.Missing `:'@>
15493   help3("The next thing in this loop should have been a `:'.",
15494     "So I'll pretend that a colon was present;",
15495     "everything from here to `endfor' will be iterated.");
15496   mp_back_error(mp);
15497 }
15498
15499 @ We append a special |frozen_repeat_loop| token in place of the
15500 `\&{endfor}' at the end of the loop. This will come through \MP's scanner
15501 at the proper time to cause the loop to be repeated.
15502
15503 (If the user tries some shenanigan like `\&{for} $\ldots$ \&{let} \&{endfor}',
15504 he will be foiled by the |get_symbol| routine, which keeps frozen
15505 tokens unchanged. Furthermore the |frozen_repeat_loop| is an \&{outer}
15506 token, so it won't be lost accidentally.)
15507
15508 @ @<Scan the loop text...@>=
15509 q=mp_get_avail(mp); info(q)=frozen_repeat_loop;
15510 mp->scanner_status=loop_defining; mp->warning_info=n;
15511 info(s)=mp_scan_toks(mp, iteration,p,q,0); mp->scanner_status=normal;
15512 mp_link(s)=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=s
15513
15514 @ @<Initialize table...@>=
15515 eq_type(frozen_repeat_loop)=repeat_loop+outer_tag;
15516 text(frozen_repeat_loop)=intern(" ENDFOR");
15517
15518 @ The loop text is inserted into \MP's scanning apparatus by the
15519 |resume_iteration| routine.
15520
15521 @c void mp_resume_iteration (MP mp) {
15522   pointer p,q; /* link registers */
15523   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15524   if ( p==progression_flag ) { 
15525     p=loop_list(mp->loop_ptr); /* now |p| points to a progression node */
15526     mp->cur_exp=value(p);
15527     if ( @<The arithmetic progression has ended@> ) {
15528       mp_stop_iteration(mp);
15529       return;
15530     }
15531     mp->cur_type=mp_known; q=mp_stash_cur_exp(mp); /* make |q| an \&{expr} argument */
15532     value(p)=mp->cur_exp+step_size(p); /* set |value(p)| for the next iteration */
15533   } else if ( p==null ) { 
15534     p=loop_list(mp->loop_ptr);
15535     if ( p==null ) {
15536       mp_stop_iteration(mp);
15537       return;
15538     }
15539     loop_list(mp->loop_ptr)=mp_link(p); q=info(p); free_avail(p);
15540   } else if ( p==mp_void ) { 
15541     mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),forever_text); return;
15542   } else {
15543     @<Make |q| a capsule containing the next picture component from
15544       |loop_list(loop_ptr)| or |goto not_found|@>;
15545   }
15546   mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),loop_text);
15547   mp_stack_argument(mp, q);
15548   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15549      @<Trace the start of a loop@>;
15550   }
15551   return;
15552 NOT_FOUND:
15553   mp_stop_iteration(mp);
15554 }
15555
15556 @ @<The arithmetic progression has ended@>=
15557 ((step_size(p)>0)&&(mp->cur_exp>final_value(p)))||
15558  ((step_size(p)<0)&&(mp->cur_exp<final_value(p)))
15559
15560 @ @<Trace the start of a loop@>=
15561
15562   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{loop value=");
15563 @.loop value=n@>
15564   if ( (q!=null)&&(mp_link(q)==mp_void) ) mp_print_exp(mp, q,1);
15565   else mp_show_token_list(mp, q,null,50,0);
15566   mp_print_char(mp, xord('}')); mp_end_diagnostic(mp, false);
15567 }
15568
15569 @ @<Make |q| a capsule containing the next picture component from...@>=
15570 { q=loop_list(mp->loop_ptr);
15571   if ( q==null ) goto NOT_FOUND;
15572   skip_component(q) goto NOT_FOUND;
15573   mp->cur_exp=mp_copy_objects(mp, loop_list(mp->loop_ptr),q);
15574   mp_init_bbox(mp, mp->cur_exp);
15575   mp->cur_type=mp_picture_type;
15576   loop_list(mp->loop_ptr)=q;
15577   q=mp_stash_cur_exp(mp);
15578 }
15579
15580 @ A level of loop control disappears when |resume_iteration| has decided
15581 not to resume, or when an \&{exitif} construction has removed the loop text
15582 from the input stack.
15583
15584 @c void mp_stop_iteration (MP mp) {
15585   pointer p,q; /* the usual */
15586   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15587   if ( p==progression_flag )  {
15588     mp_free_node(mp, loop_list(mp->loop_ptr),progression_node_size);
15589   } else if ( p==null ){ 
15590     q=loop_list(mp->loop_ptr);
15591     while ( q!=null ) {
15592       p=info(q);
15593       if ( p!=null ) {
15594         if ( mp_link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
15595           mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
15596         } else {
15597           mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
15598         }
15599       }
15600       p=q; q=mp_link(q); free_avail(p);
15601     }
15602   } else if ( p>progression_flag ) {
15603     delete_edge_ref(p);
15604   }
15605   p=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=mp_link(p); mp_flush_token_list(mp, info(p));
15606   mp_free_node(mp, p,loop_node_size);
15607 }
15608
15609 @ Now that we know all about loop control, we can finish up
15610 the missing portion of |begin_iteration| and we'll be done.
15611
15612 The following code is performed after the `\.=' has been scanned in
15613 a \&{for} construction (if |m=expr_base|) or a \&{forsuffixes} construction
15614 (if |m=suffix_base|).
15615
15616 @<Scan the values to be used in the loop@>=
15617 loop_type(s)=null; q=loop_list_loc(s); mp_link(q)=null; /* |mp_link(q)=loop_list(s)| */
15618 do {  
15619   mp_get_x_next(mp);
15620   if ( m!=expr_base ) {
15621     mp_scan_suffix(mp);
15622   } else { 
15623     if ( mp->cur_cmd>=colon ) if ( mp->cur_cmd<=comma ) 
15624           goto CONTINUE;
15625     mp_scan_expression(mp);
15626     if ( mp->cur_cmd==step_token ) if ( q==loop_list_loc(s) ) {
15627       @<Prepare for step-until construction and |break|@>;
15628     }
15629     mp->cur_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
15630   }
15631   mp_link(q)=mp_get_avail(mp); q=mp_link(q); 
15632   info(q)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15633 CONTINUE:
15634   ;
15635 } while (mp->cur_cmd==comma)
15636
15637 @ @<Prepare for step-until construction and |break|@>=
15638
15639   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "initial value");
15640   pp=mp_get_node(mp, progression_node_size); value(pp)=mp->cur_exp;
15641   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15642   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "step size");
15643   step_size(pp)=mp->cur_exp;
15644   if ( mp->cur_cmd!=until_token ) { 
15645     mp_missing_err(mp, "until");
15646 @.Missing `until'@>
15647     help2("I assume you meant to say `until' after `step'.",
15648           "So I'll look for the final value and colon next.");
15649     mp_back_error(mp);
15650   }
15651   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15652   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "final value");
15653   final_value(pp)=mp->cur_exp; loop_list(s)=pp;
15654   loop_type(s)=progression_flag; 
15655   break;
15656 }
15657
15658 @ The last case is when we have just seen ``\&{within}'', and we need to
15659 parse a picture expression and prepare to iterate over it.
15660
15661 @<Set up a picture iteration@>=
15662 { mp_get_x_next(mp);
15663   mp_scan_expression(mp);
15664   @<Make sure the current expression is a known picture@>;
15665   loop_type(s)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15666   q=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
15667   if ( q!= null ) 
15668     if ( is_start_or_stop(q) )
15669       if ( mp_skip_1component(mp, q)==null ) q=mp_link(q);
15670   loop_list(s)=q;
15671 }
15672
15673 @ @<Make sure the current expression is a known picture@>=
15674 if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
15675   mp_disp_err(mp, null,"Improper iteration spec has been replaced by nullpicture");
15676   help1("When you say `for x in p', p must be a known picture.");
15677   mp_put_get_flush_error(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
15678   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_picture_type;
15679 }
15680
15681 @* \[35] File names.
15682 It's time now to fret about file names.  Besides the fact that different
15683 operating systems treat files in different ways, we must cope with the
15684 fact that completely different naming conventions are used by different
15685 groups of people. The following programs show what is required for one
15686 particular operating system; similar routines for other systems are not
15687 difficult to devise.
15688 @^system dependencies@>
15689
15690 \MP\ assumes that a file name has three parts: the name proper; its
15691 ``extension''; and a ``file area'' where it is found in an external file
15692 system.  The extension of an input file is assumed to be
15693 `\.{.mp}' unless otherwise specified; it is `\.{.log}' on the
15694 transcript file that records each run of \MP; it is `\.{.tfm}' on the font
15695 metric files that describe characters in any fonts created by \MP; it is
15696 `\.{.ps}' or `.{\it nnn}' for some number {\it nnn} on the \ps\ output files;
15697 and it is `\.{.mem}' on the mem files written by \.{INIMP} to initialize \MP.
15698 The file area can be arbitrary on input files, but files are usually
15699 output to the user's current area.  If an input file cannot be
15700 found on the specified area, \MP\ will look for it on a special system
15701 area; this special area is intended for commonly used input files.
15702
15703 Simple uses of \MP\ refer only to file names that have no explicit
15704 extension or area. For example, a person usually says `\.{input} \.{cmr10}'
15705 instead of `\.{input} \.{cmr10.new}'. Simple file
15706 names are best, because they make the \MP\ source files portable;
15707 whenever a file name consists entirely of letters and digits, it should be
15708 treated in the same way by all implementations of \MP. However, users
15709 need the ability to refer to other files in their environment, especially
15710 when responding to error messages concerning unopenable files; therefore
15711 we want to let them use the syntax that appears in their favorite
15712 operating system.
15713
15714 @ \MP\ uses the same conventions that have proved to be satisfactory for
15715 \TeX\ and \MF. In order to isolate the system-dependent aspects of file names,
15716 @^system dependencies@>
15717 the system-independent parts of \MP\ are expressed in terms
15718 of three system-dependent
15719 procedures called |begin_name|, |more_name|, and |end_name|. In
15720 essence, if the user-specified characters of the file name are $c_1\ldots c_n$,
15721 the system-independent driver program does the operations
15722 $$|begin_name|;\,|more_name|(c_1);\,\ldots\,;\,|more_name|(c_n);
15723 \,|end_name|.$$
15724 These three procedures communicate with each other via global variables.
15725 Afterwards the file name will appear in the string pool as three strings
15726 called |cur_name|\penalty10000\hskip-.05em,
15727 |cur_area|, and |cur_ext|; the latter two are null (i.e.,
15728 |""|), unless they were explicitly specified by the user.
15729
15730 Actually the situation is slightly more complicated, because \MP\ needs
15731 to know when the file name ends. The |more_name| routine is a function
15732 (with side effects) that returns |true| on the calls |more_name|$(c_1)$,
15733 \dots, |more_name|$(c_{n-1})$. The final call |more_name|$(c_n)$
15734 returns |false|; or, it returns |true| and $c_n$ is the last character
15735 on the current input line. In other words,
15736 |more_name| is supposed to return |true| unless it is sure that the
15737 file name has been completely scanned; and |end_name| is supposed to be able
15738 to finish the assembly of |cur_name|, |cur_area|, and |cur_ext| regardless of
15739 whether $|more_name|(c_n)$ returned |true| or |false|.
15740
15741 @<Glob...@>=
15742 char * cur_name; /* name of file just scanned */
15743 char * cur_area; /* file area just scanned, or \.{""} */
15744 char * cur_ext; /* file extension just scanned, or \.{""} */
15745
15746 @ It is easier to maintain reference counts if we assign initial values.
15747
15748 @<Set init...@>=
15749 mp->cur_name=xstrdup(""); 
15750 mp->cur_area=xstrdup(""); 
15751 mp->cur_ext=xstrdup("");
15752
15753 @ @<Dealloc variables@>=
15754 xfree(mp->cur_area);
15755 xfree(mp->cur_name);
15756 xfree(mp->cur_ext);
15757
15758 @ The file names we shall deal with for illustrative purposes have the
15759 following structure:  If the name contains `\.>' or `\.:', the file area
15760 consists of all characters up to and including the final such character;
15761 otherwise the file area is null.  If the remaining file name contains
15762 `\..', the file extension consists of all such characters from the first
15763 remaining `\..' to the end, otherwise the file extension is null.
15764 @^system dependencies@>
15765
15766 We can scan such file names easily by using two global variables that keep track
15767 of the occurrences of area and extension delimiters.  Note that these variables
15768 cannot be of type |pool_pointer| because a string pool compaction could occur
15769 while scanning a file name.
15770
15771 @<Glob...@>=
15772 integer area_delimiter;
15773   /* most recent `\.>' or `\.:' relative to |str_start[str_ptr]| */
15774 integer ext_delimiter; /* the relevant `\..', if any */
15775
15776 @ Here now is the first of the system-dependent routines for file name scanning.
15777 @^system dependencies@>
15778
15779 The file name length is limited to |file_name_size|. That is good, because
15780 in the current configuration we cannot call |mp_do_compaction| while a name 
15781 is being scanned, |mp->area_delimiter| and |mp->ext_delimiter| are direct
15782 offsets into |mp->str_pool|. I am not in a great hurry to fix this, because 
15783 calling |str_room()| just once is more efficient anyway. TODO.
15784
15785 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15786 void mp_begin_name (MP mp) { 
15787   xfree(mp->cur_name); 
15788   xfree(mp->cur_area); 
15789   xfree(mp->cur_ext);
15790   mp->area_delimiter=-1; 
15791   mp->ext_delimiter=-1;
15792   str_room(file_name_size); 
15793 }
15794
15795 @ And here's the second.
15796 @^system dependencies@>
15797
15798 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15799 boolean mp_more_name (MP mp, ASCII_code c) {
15800   if (c==' ') {
15801     return false;
15802   } else { 
15803     if ( (c=='>')||(c==':') ) { 
15804       mp->area_delimiter=mp->pool_ptr; 
15805       mp->ext_delimiter=-1;
15806     } else if ( (c=='.')&&(mp->ext_delimiter<0) ) {
15807       mp->ext_delimiter=mp->pool_ptr;
15808     }
15809     append_char(c); /* contribute |c| to the current string */
15810     return true;
15811   }
15812 }
15813
15814 @ The third.
15815 @^system dependencies@>
15816
15817 @d copy_pool_segment(A,B,C) { 
15818       A = xmalloc(C+1,sizeof(char)); 
15819       strncpy(A,(char *)(mp->str_pool+B),C);  
15820       A[C] = 0;}
15821
15822 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15823 void mp_end_name (MP mp) {
15824   pool_pointer s; /* length of area, name, and extension */
15825   unsigned int len;
15826   /* "my/w.mp" */
15827   s = mp->str_start[mp->str_ptr];
15828   if ( mp->area_delimiter<0 ) {    
15829     mp->cur_area=xstrdup("");
15830   } else {
15831     len = (unsigned)(mp->area_delimiter-s); 
15832     copy_pool_segment(mp->cur_area,s,len);
15833     s += len+1;
15834   }
15835   if ( mp->ext_delimiter<0 ) {
15836     mp->cur_ext=xstrdup("");
15837     len = (unsigned)(mp->pool_ptr-s); 
15838   } else {
15839     copy_pool_segment(mp->cur_ext,mp->ext_delimiter,(size_t)(mp->pool_ptr-mp->ext_delimiter));
15840     len = (unsigned)(mp->ext_delimiter-s);
15841   }
15842   copy_pool_segment(mp->cur_name,s,len);
15843   mp->pool_ptr=s; /* don't need this partial string */
15844 }
15845
15846 @ Conversely, here is a routine that takes three strings and prints a file
15847 name that might have produced them. (The routine is system dependent, because
15848 some operating systems put the file area last instead of first.)
15849 @^system dependencies@>
15850
15851 @<Basic printing...@>=
15852 void mp_print_file_name (MP mp, char * n, char * a, char * e) { 
15853   mp_print(mp, a); mp_print(mp, n); mp_print(mp, e);
15854 }
15855
15856 @ Another system-dependent routine is needed to convert three internal
15857 \MP\ strings
15858 to the |name_of_file| value that is used to open files. The present code
15859 allows both lowercase and uppercase letters in the file name.
15860 @^system dependencies@>
15861
15862 @d append_to_name(A) { c=xord((int)(A)); 
15863   if ( k<file_name_size ) {
15864     mp->name_of_file[k]=(char)xchr(c);
15865     incr(k);
15866   }
15867 }
15868
15869 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15870 void mp_pack_file_name (MP mp, const char *n, const char *a, const char *e) {
15871   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
15872   ASCII_code c; /* character being packed */
15873   const char *j; /* a character  index */
15874   k=0;
15875   assert(n!=NULL);
15876   if (a!=NULL) {
15877     for (j=a;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
15878   }
15879   for (j=n;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
15880   if (e!=NULL) {
15881     for (j=e;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
15882   }
15883   mp->name_of_file[k]=0;
15884   mp->name_length=k; 
15885 }
15886
15887 @ @<Internal library declarations@>=
15888 void mp_pack_file_name (MP mp, const char *n, const char *a, const char *e) ;
15889
15890 @ @<Option variables@>=
15891 char *mem_name; /* for commandline */
15892
15893 @ @<Find constant sizes@>=
15894 mp->mem_name = xstrdup(opt->mem_name);
15895 if (mp->mem_name) {
15896   size_t l = strlen(mp->mem_name);
15897   if (l>4) {
15898     char *test = strstr(mp->mem_name,".mem");
15899     if (test == mp->mem_name+l-4) {
15900       *test = 0;
15901     }
15902   }
15903 }
15904
15905
15906 @ @<Dealloc variables@>=
15907 xfree(mp->mem_name);
15908
15909 @ This part of the program becomes active when a ``virgin'' \MP\ is
15910 trying to get going, just after the preliminary initialization, or
15911 when the user is substituting another mem file by typing `\.\&' after
15912 the initial `\.{**}' prompt.  The buffer contains the first line of
15913 input in |buffer[loc..(last-1)]|, where |loc<last| and |buffer[loc]<>""|.
15914
15915 @<Declarations@>=
15916 boolean mp_open_mem_name (MP mp) ;
15917 boolean mp_open_mem_file (MP mp) ;
15918
15919 @ @c
15920 boolean mp_open_mem_name (MP mp) {
15921   if (mp->mem_name!=NULL) {
15922     size_t l = strlen(mp->mem_name);
15923     char *s = xstrdup (mp->mem_name);
15924     if (l>4) {
15925       char *test = strstr(s,".mem");
15926       if (test == NULL || test != s+l-4) {
15927         s = xrealloc (s, l+5, 1);       
15928         strcat (s, ".mem");
15929       }
15930     } else {
15931       s = xrealloc (s, l+5, 1);
15932       strcat (s, ".mem");
15933     }
15934     mp->mem_file = (mp->open_file)(mp,s, "r", mp_filetype_memfile);
15935     xfree(s);
15936     if ( mp->mem_file ) return true;
15937   }
15938   return false;
15939 }
15940 boolean mp_open_mem_file (MP mp) {
15941   if (mp->mem_file != NULL)
15942     return true;
15943   if (mp_open_mem_name(mp)) 
15944     return true;
15945   if (mp_xstrcmp(mp->mem_name, "plain")) {
15946     wake_up_terminal;
15947     wterm_ln("Sorry, I can\'t find that mem file; will try PLAIN.");
15948 @.Sorry, I can't find...@>
15949     update_terminal;
15950     /* now pull out all the stops: try for the system \.{plain} file */
15951     xfree(mp->mem_name);
15952     mp->mem_name = xstrdup("plain");
15953     if (mp_open_mem_name(mp))
15954       return true;
15955   }
15956   wake_up_terminal;
15957   wterm_ln("I can\'t find the PLAIN mem file!");
15958 @.I can't find PLAIN...@>
15959 @.plain@>
15960   return false;
15961 }
15962
15963 @ Operating systems often make it possible to determine the exact name (and
15964 possible version number) of a file that has been opened. The following routine,
15965 which simply makes a \MP\ string from the value of |name_of_file|, should
15966 ideally be changed to deduce the full name of file~|f|, which is the file
15967 most recently opened, if it is possible to do this.
15968 @^system dependencies@>
15969
15970 @<Declarations@>=
15971 #define mp_a_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
15972 #define mp_b_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
15973 #define mp_w_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
15974
15975 @ @c 
15976 str_number mp_make_name_string (MP mp) {
15977   int k; /* index into |name_of_file| */
15978   str_room(mp->name_length);
15979   for (k=0;k<mp->name_length;k++) {
15980     append_char(xord((int)mp->name_of_file[k]));
15981   }
15982   return mp_make_string(mp);
15983 }
15984
15985 @ Now let's consider the ``driver''
15986 routines by which \MP\ deals with file names
15987 in a system-independent manner.  First comes a procedure that looks for a
15988 file name in the input by taking the information from the input buffer.
15989 (We can't use |get_next|, because the conversion to tokens would
15990 destroy necessary information.)
15991
15992 This procedure doesn't allow semicolons or percent signs to be part of
15993 file names, because of other conventions of \MP.
15994 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} doesn't
15995 use semicolons or percents immediately after file names, but some users
15996 no doubt will find it natural to do so; therefore system-dependent
15997 changes to allow such characters in file names should probably
15998 be made with reluctance, and only when an entire file name that
15999 includes special characters is ``quoted'' somehow.
16000 @^system dependencies@>
16001
16002 @c void mp_scan_file_name (MP mp) { 
16003   mp_begin_name(mp);
16004   while ( mp->buffer[loc]==' ' ) incr(loc);
16005   while (1) { 
16006     if ( (mp->buffer[loc]==';')||(mp->buffer[loc]=='%') ) break;
16007     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[loc]) ) break;
16008     incr(loc);
16009   }
16010   mp_end_name(mp);
16011 }
16012
16013 @ Here is another version that takes its input from a string.
16014
16015 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16016 void mp_str_scan_file (MP mp,  str_number s) {
16017   pool_pointer p,q; /* current position and stopping point */
16018   mp_begin_name(mp);
16019   p=mp->str_start[s]; q=str_stop(s);
16020   while ( p<q ){ 
16021     if ( ! mp_more_name(mp, mp->str_pool[p]) ) break;
16022     incr(p);
16023   }
16024   mp_end_name(mp);
16025 }
16026
16027 @ And one that reads from a |char*|.
16028
16029 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16030 void mp_ptr_scan_file (MP mp,  char *s) {
16031   char *p, *q; /* current position and stopping point */
16032   mp_begin_name(mp);
16033   p=s; q=p+strlen(s);
16034   while ( p<q ){ 
16035     if ( ! mp_more_name(mp, xord((int)(*p)))) break;
16036     p++;
16037   }
16038   mp_end_name(mp);
16039 }
16040
16041
16042 @ The global variable |job_name| contains the file name that was first
16043 \&{input} by the user. This name is extended by `\.{.log}' and `\.{ps}' and
16044 `\.{.mem}' and `\.{.tfm}' in order to make the names of \MP's output files.
16045
16046 @<Glob...@>=
16047 boolean log_opened; /* has the transcript file been opened? */
16048 char *log_name; /* full name of the log file */
16049
16050 @ @<Option variables@>=
16051 char *job_name; /* principal file name */
16052
16053 @ Initially |job_name=NULL|; it becomes nonzero as soon as the true name is known.
16054 We have |job_name=NULL| if and only if the `\.{log}' file has not been opened,
16055 except of course for a short time just after |job_name| has become nonzero.
16056
16057 @<Allocate or ...@>=
16058 mp->job_name=mp_xstrdup(mp, opt->job_name); 
16059 if (opt->noninteractive && opt->ini_version) {
16060   if (mp->job_name == NULL)
16061     mp->job_name=mp_xstrdup(mp,mp->mem_name); 
16062   if (mp->job_name != NULL) {
16063     size_t l = strlen(mp->job_name);
16064     if (l>4) {
16065       char *test = strstr(mp->job_name,".mem");
16066       if (test == mp->job_name+l-4)
16067         *test = 0;
16068     }
16069   }
16070 }
16071 mp->log_opened=false;
16072
16073 @ @<Dealloc variables@>=
16074 xfree(mp->job_name);
16075
16076 @ Here is a routine that manufactures the output file names, assuming that
16077 |job_name<>0|. It ignores and changes the current settings of |cur_area|
16078 and |cur_ext|.
16079
16080 @d pack_cur_name mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext)
16081
16082 @<Declarations@>=
16083 void mp_pack_job_name (MP mp, const char *s) ;
16084
16085 @ @c 
16086 void mp_pack_job_name (MP mp, const char  *s) { /* |s = ".log"|, |".mem"|, |".ps"|, or .\\{nnn} */
16087   xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(mp->job_name);
16088   xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16089   xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext=xstrdup(s);
16090   pack_cur_name;
16091 }
16092
16093 @ If some trouble arises when \MP\ tries to open a file, the following
16094 routine calls upon the user to supply another file name. Parameter~|s|
16095 is used in the error message to identify the type of file; parameter~|e|
16096 is the default extension if none is given. Upon exit from the routine,
16097 variables |cur_name|, |cur_area|, |cur_ext|, and |name_of_file| are
16098 ready for another attempt at file opening.
16099
16100 @<Declarations@>=
16101 void mp_prompt_file_name (MP mp, const char * s, const char * e) ;
16102
16103 @ @c void mp_prompt_file_name (MP mp, const char * s, const char * e) {
16104   size_t k; /* index into |buffer| */
16105   char * saved_cur_name;
16106   if ( mp->interaction==mp_scroll_mode ) 
16107         wake_up_terminal;
16108   if (strcmp(s,"input file name")==0) {
16109         print_err("I can\'t find file `");
16110 @.I can't find file x@>
16111   } else {
16112         print_err("I can\'t write on file `");
16113 @.I can't write on file x@>
16114   }
16115   mp_print_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext); 
16116   mp_print(mp, "'.");
16117   if (strcmp(e,"")==0) 
16118         mp_show_context(mp);
16119   mp_print_nl(mp, "Please type another "); mp_print(mp, s);
16120 @.Please type...@>
16121   if (mp->noninteractive || mp->interaction<mp_scroll_mode )
16122     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, file error in nonstop mode)");
16123 @.job aborted, file error...@>
16124   saved_cur_name = xstrdup(mp->cur_name);
16125   clear_terminal; prompt_input(": "); @<Scan file name in the buffer@>;
16126   if (strcmp(mp->cur_ext,"")==0) 
16127         mp->cur_ext=xstrdup(e);
16128   if (strlen(mp->cur_name)==0) {
16129     mp->cur_name=saved_cur_name;
16130   } else {
16131     xfree(saved_cur_name);
16132   }
16133   pack_cur_name;
16134 }
16135
16136 @ @<Scan file name in the buffer@>=
16137
16138   mp_begin_name(mp); k=mp->first;
16139   while ( (mp->buffer[k]==' ')&&(k<mp->last) ) incr(k);
16140   while (1) { 
16141     if ( k==mp->last ) break;
16142     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[k]) ) break;
16143     incr(k);
16144   }
16145   mp_end_name(mp);
16146 }
16147
16148 @ The |open_log_file| routine is used to open the transcript file and to help
16149 it catch up to what has previously been printed on the terminal.
16150
16151 @c void mp_open_log_file (MP mp) {
16152   unsigned old_setting; /* previous |selector| setting */
16153   int k; /* index into |months| and |buffer| */
16154   int l; /* end of first input line */
16155   integer m; /* the current month */
16156   const char *months="JANFEBMARAPRMAYJUNJULAUGSEPOCTNOVDEC"; 
16157     /* abbreviations of month names */
16158   old_setting=mp->selector;
16159   if ( mp->job_name==NULL ) {
16160      mp->job_name=xstrdup("mpout");
16161   }
16162   mp_pack_job_name(mp,".log");
16163   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->log_file, mp_filetype_log) ) {
16164     @<Try to get a different log file name@>;
16165   }
16166   mp->log_name=xstrdup(mp->name_of_file);
16167   mp->selector=log_only; mp->log_opened=true;
16168   @<Print the banner line, including the date and time@>;
16169   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; 
16170     /* make sure bottom level is in memory */
16171   if (!mp->noninteractive) {
16172     mp_print_nl(mp, "**");
16173 @.**@>
16174     l=mp->input_stack[0].limit_field-1; /* last position of first line */
16175     for (k=0;k<=l;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
16176     mp_print_ln(mp); /* now the transcript file contains the first line of input */
16177   }
16178   mp->selector=old_setting+2; /* |log_only| or |term_and_log| */
16179 }
16180
16181 @ @<Dealloc variables@>=
16182 xfree(mp->log_name);
16183
16184 @ Sometimes |open_log_file| is called at awkward moments when \MP\ is
16185 unable to print error messages or even to |show_context|.
16186 The |prompt_file_name| routine can result in a |fatal_error|, but the |error|
16187 routine will not be invoked because |log_opened| will be false.
16188
16189 The normal idea of |mp_batch_mode| is that nothing at all should be written
16190 on the terminal. However, in the unusual case that
16191 no log file could be opened, we make an exception and allow
16192 an explanatory message to be seen.
16193
16194 Incidentally, the program always refers to the log file as a `\.{transcript
16195 file}', because some systems cannot use the extension `\.{.log}' for
16196 this file.
16197
16198 @<Try to get a different log file name@>=
16199 {  
16200   mp->selector=term_only;
16201   mp_prompt_file_name(mp, "transcript file name",".log");
16202 }
16203
16204 @ @<Print the banner...@>=
16205
16206   wlog(mp->banner);
16207   mp_print(mp, mp->mem_ident); mp_print(mp, "  ");
16208   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day])); 
16209   mp_print_char(mp, xord(' '));
16210   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
16211   for (k=3*m-3;k<3*m;k++) { wlog_chr((unsigned char)months[k]); }
16212   mp_print_char(mp, xord(' ')); 
16213   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year])); 
16214   mp_print_char(mp, xord(' '));
16215   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]);
16216   mp_print_dd(mp, m / 60); mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_dd(mp, m % 60);
16217 }
16218
16219 @ The |try_extension| function tries to open an input file determined by
16220 |cur_name|, |cur_area|, and the argument |ext|.  It returns |false| if it
16221 can't find the file in |cur_area| or the appropriate system area.
16222
16223 @c boolean mp_try_extension (MP mp, const char *ext) { 
16224   mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area, ext);
16225   in_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16226   in_area=xstrdup(mp->cur_area);
16227   if ( mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16228     return true;
16229   } else { 
16230     mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,NULL,ext);
16231     return mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program);
16232   }
16233 }
16234
16235 @ Let's turn now to the procedure that is used to initiate file reading
16236 when an `\.{input}' command is being processed.
16237
16238 @c void mp_start_input (MP mp) { /* \MP\ will \.{input} something */
16239   char *fname = NULL;
16240   @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>;
16241   while (1) { 
16242     mp_begin_file_reading(mp); /* set up |cur_file| and new level of input */
16243     if ( strlen(mp->cur_ext)==0 ) {
16244       if ( mp_try_extension(mp, ".mp") ) break;
16245       else if ( mp_try_extension(mp, "") ) break;
16246       else if ( mp_try_extension(mp, ".mf") ) break;
16247       /* |else do_nothing; | */
16248     } else if ( mp_try_extension(mp, mp->cur_ext) ) {
16249       break;
16250     }
16251     mp_end_file_reading(mp); /* remove the level that didn't work */
16252     mp_prompt_file_name(mp, "input file name","");
16253   }
16254   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16255   fname = xstrdup(mp->name_of_file);
16256   if ( mp->job_name==NULL ) {
16257     mp->job_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16258     mp_open_log_file(mp);
16259   } /* |open_log_file| doesn't |show_context|, so |limit|
16260         and |loc| needn't be set to meaningful values yet */
16261   if ( ((int)mp->term_offset+(int)strlen(fname)) > (mp->max_print_line-2)) mp_print_ln(mp);
16262   else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, xord(' '));
16263   mp_print_char(mp, xord('(')); incr(mp->open_parens); mp_print(mp, fname); 
16264   xfree(fname);
16265   update_terminal;
16266   @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>;
16267   @<Read the first line of the new file@>;
16268 }
16269
16270 @ This code should be omitted if |a_make_name_string| returns something other
16271 than just a copy of its argument and the full file name is needed for opening
16272 \.{MPX} files or implementing the switch-to-editor option.
16273 @^system dependencies@>
16274
16275 @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>=
16276 mp_flush_string(mp, name); name=rts(mp->cur_name); xfree(mp->cur_name)
16277
16278 @ If the file is empty, it is considered to contain a single blank line,
16279 so there is no need to test the return value.
16280
16281 @<Read the first line...@>=
16282
16283   line=1;
16284   (void)mp_input_ln(mp, cur_file ); 
16285   mp_firm_up_the_line(mp);
16286   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start;
16287 }
16288
16289 @ @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>=
16290 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp);
16291 if ( token_state ) { 
16292   print_err("File names can't appear within macros");
16293 @.File names can't...@>
16294   help3("Sorry...I've converted what follows to tokens,",
16295     "possibly garbaging the name you gave.",
16296     "Please delete the tokens and insert the name again.");
16297   mp_error(mp);
16298 }
16299 if ( file_state ) {
16300   mp_scan_file_name(mp);
16301 } else { 
16302    xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(""); 
16303    xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext =xstrdup(""); 
16304    xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16305 }
16306
16307 @ The following simple routine starts reading the \.{MPX} file associated
16308 with the current input file.
16309
16310 @c void mp_start_mpx_input (MP mp) {
16311   char *origname = NULL; /* a copy of nameoffile */
16312   mp_pack_file_name(mp, in_name, in_area, ".mpx");
16313   @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16314     |goto not_found| if there is a problem@>;
16315   mp_begin_file_reading(mp);
16316   if ( ! mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16317     mp_end_file_reading(mp);
16318     goto NOT_FOUND;
16319   }
16320   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16321   mp->mpx_name[iindex]=name; add_str_ref(name);
16322   @<Read the first line of the new file@>;
16323   xfree(origname);
16324   return;
16325 NOT_FOUND: 
16326     @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>;
16327   xfree(origname);
16328 }
16329
16330 @ This should ideally be changed to do whatever is necessary to create the
16331 \.{MPX} file given by |name_of_file| if it does not exist or if it is out
16332 of date.  This requires invoking \.{MPtoTeX} on the |origname| and passing
16333 the results through \TeX\ and \.{DVItoMP}.  (It is possible to use a
16334 completely different typesetting program if suitable postprocessor is
16335 available to perform the function of \.{DVItoMP}.)
16336 @^system dependencies@>
16337
16338 @ @<Exported types@>=
16339 typedef int (*mp_run_make_mpx_command)(MP mp, char *origname, char *mtxname);
16340
16341 @ @<Option variables@>=
16342 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16343
16344 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16345 set_callback_option(run_make_mpx);
16346
16347 @ @<Internal library declarations@>=
16348 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname);
16349
16350 @ The default does nothing.
16351 @c 
16352 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname) {
16353   (void)mp;
16354   (void)origname;
16355   (void)mtxname;
16356   return false;
16357 }
16358
16359 @ @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16360   |goto not_found| if there is a problem@>=
16361 origname = mp_xstrdup(mp,mp->name_of_file);
16362 *(origname+strlen(origname)-1)=0; /* drop the x */
16363 if (!(mp->run_make_mpx)(mp, origname, mp->name_of_file))
16364   goto NOT_FOUND 
16365
16366 @ @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>=
16367 if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16368 mp_print_nl(mp, ">> ");
16369 mp_print(mp, origname);
16370 mp_print_nl(mp, ">> ");
16371 mp_print(mp, mp->name_of_file);
16372 mp_print_nl(mp, "! Unable to make mpx file");
16373 help4("The two files given above are one of your source files",
16374   "and an auxiliary file I need to read to find out what your",
16375   "btex..etex blocks mean. If you don't know why I had trouble,",
16376   "try running it manually through MPtoTeX, TeX, and DVItoMP");
16377 succumb;
16378
16379 @ The last file-opening commands are for files accessed via the \&{readfrom}
16380 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
16381 operator and the \&{write} command.  Such files are stored in separate arrays.
16382 @:write_}{\&{write} primitive@>
16383
16384 @<Types in the outer block@>=
16385 typedef unsigned int readf_index; /* |0..max_read_files| */
16386 typedef unsigned int write_index;  /* |0..max_write_files| */
16387
16388 @ @<Glob...@>=
16389 readf_index max_read_files; /* maximum number of simultaneously open \&{readfrom} files */
16390 void ** rd_file; /* \&{readfrom} files */
16391 char ** rd_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16392 readf_index read_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16393 write_index max_write_files; /* maximum number of simultaneously open \&{write} */
16394 void ** wr_file; /* \&{write} files */
16395 char ** wr_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16396 write_index write_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16397
16398 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16399 mp->max_read_files=8;
16400 mp->rd_file = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(void *));
16401 mp->rd_fname = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(char *));
16402 memset(mp->rd_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_read_files+1));
16403 mp->max_write_files=8;
16404 mp->wr_file = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(void *));
16405 mp->wr_fname = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(char *));
16406 memset(mp->wr_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_write_files+1));
16407
16408
16409 @ This routine starts reading the file named by string~|s| without setting
16410 |loc|, |limit|, or |name|.  It returns |false| if the file is empty or cannot
16411 be opened.  Otherwise it updates |rd_file[n]| and |rd_fname[n]|.
16412
16413 @c boolean mp_start_read_input (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16414   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16415   pack_cur_name;
16416   mp_begin_file_reading(mp);
16417   if ( ! mp_a_open_in(mp, &mp->rd_file[n], (int)(mp_filetype_text+n)) ) 
16418         goto NOT_FOUND;
16419   if ( ! mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) {
16420     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[n]); 
16421         goto NOT_FOUND; 
16422   }
16423   mp->rd_fname[n]=xstrdup(s);
16424   return true;
16425 NOT_FOUND: 
16426   mp_end_file_reading(mp);
16427   return false;
16428 }
16429
16430 @ Open |wr_file[n]| using file name~|s| and update |wr_fname[n]|.
16431
16432 @<Declarations@>=
16433 void mp_open_write_file (MP mp, char *s, readf_index  n) ;
16434
16435 @ @c void mp_open_write_file (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16436   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16437   pack_cur_name;
16438   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->wr_file[n], (int)(mp_filetype_text+n)) )
16439     mp_prompt_file_name(mp, "file name for write output","");
16440   mp->wr_fname[n]=xstrdup(s);
16441 }
16442
16443
16444 @* \[36] Introduction to the parsing routines.
16445 We come now to the central nervous system that sparks many of \MP's activities.
16446 By evaluating expressions, from their primary constituents to ever larger
16447 subexpressions, \MP\ builds the structures that ultimately define complete
16448 pictures or fonts of type.
16449
16450 Four mutually recursive subroutines are involved in this process: We call them
16451 $$\hbox{|scan_primary|, |scan_secondary|, |scan_tertiary|,
16452 and |scan_expression|.}$$
16453 @^recursion@>
16454 Each of them is parameterless and begins with the first token to be scanned
16455 already represented in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. After execution,
16456 the value of the primary or secondary or tertiary or expression that was
16457 found will appear in the global variables |cur_type| and |cur_exp|. The
16458 token following the expression will be represented in |cur_cmd|, |cur_mod|,
16459 and |cur_sym|.
16460
16461 Technically speaking, the parsing algorithms are ``LL(1),'' more or less;
16462 backup mechanisms have been added in order to provide reasonable error
16463 recovery.
16464
16465 @<Glob...@>=
16466 quarterword cur_type; /* the type of the expression just found */
16467 integer cur_exp; /* the value of the expression just found */
16468
16469 @ @<Set init...@>=
16470 mp->cur_exp=0;
16471
16472 @ Many different kinds of expressions are possible, so it is wise to have
16473 precise descriptions of what |cur_type| and |cur_exp| mean in all cases:
16474
16475 \smallskip\hang
16476 |cur_type=mp_vacuous| means that this expression didn't turn out to have a
16477 value at all, because it arose from a \&{begingroup}$\,\ldots\,$\&{endgroup}
16478 construction in which there was no expression before the \&{endgroup}.
16479 In this case |cur_exp| has some irrelevant value.
16480
16481 \smallskip\hang
16482 |cur_type=mp_boolean_type| means that |cur_exp| is either |true_code|
16483 or |false_code|.
16484
16485 \smallskip\hang
16486 |cur_type=mp_unknown_boolean| means that |cur_exp| points to a capsule
16487 node that is in 
16488 a ring of equivalent booleans whose value has not yet been defined.
16489
16490 \smallskip\hang
16491 |cur_type=mp_string_type| means that |cur_exp| is a string number (i.e., an
16492 integer in the range |0<=cur_exp<str_ptr|). That string's reference count
16493 includes this particular reference.
16494
16495 \smallskip\hang
16496 |cur_type=mp_unknown_string| means that |cur_exp| points to a capsule
16497 node that is in
16498 a ring of equivalent strings whose value has not yet been defined.
16499
16500 \smallskip\hang
16501 |cur_type=mp_pen_type| means that |cur_exp| points to a node in a pen.  Nobody
16502 else points to any of the nodes in this pen.  The pen may be polygonal or
16503 elliptical.
16504
16505 \smallskip\hang
16506 |cur_type=mp_unknown_pen| means that |cur_exp| points to a capsule
16507 node that is in
16508 a ring of equivalent pens whose value has not yet been defined.
16509
16510 \smallskip\hang
16511 |cur_type=mp_path_type| means that |cur_exp| points to a the first node of
16512 a path; nobody else points to this particular path. The control points of
16513 the path will have been chosen.
16514
16515 \smallskip\hang
16516 |cur_type=mp_unknown_path| means that |cur_exp| points to a capsule
16517 node that is in
16518 a ring of equivalent paths whose value has not yet been defined.
16519
16520 \smallskip\hang
16521 |cur_type=mp_picture_type| means that |cur_exp| points to an edge header node.
16522 There may be other pointers to this particular set of edges.  The header node
16523 contains a reference count that includes this particular reference.
16524
16525 \smallskip\hang
16526 |cur_type=mp_unknown_picture| means that |cur_exp| points to a capsule
16527 node that is in
16528 a ring of equivalent pictures whose value has not yet been defined.
16529
16530 \smallskip\hang
16531 |cur_type=mp_transform_type| means that |cur_exp| points to a |mp_transform_type|
16532 capsule node. The |value| part of this capsule
16533 points to a transform node that contains six numeric values,
16534 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16535
16536 \smallskip\hang
16537 |cur_type=mp_color_type| means that |cur_exp| points to a |color_type|
16538 capsule node. The |value| part of this capsule
16539 points to a color node that contains three numeric values,
16540 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16541
16542 \smallskip\hang
16543 |cur_type=mp_cmykcolor_type| means that |cur_exp| points to a |mp_cmykcolor_type|
16544 capsule node. The |value| part of this capsule
16545 points to a color node that contains four numeric values,
16546 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16547
16548 \smallskip\hang
16549 |cur_type=mp_pair_type| means that |cur_exp| points to a capsule
16550 node whose type is |mp_pair_type|. The |value| part of this capsule
16551 points to a pair node that contains two numeric values,
16552 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16553
16554 \smallskip\hang
16555 |cur_type=mp_known| means that |cur_exp| is a |scaled| value.
16556
16557 \smallskip\hang
16558 |cur_type=mp_dependent| means that |cur_exp| points to a capsule node whose type
16559 is |dependent|. The |dep_list| field in this capsule points to the associated
16560 dependency list.
16561
16562 \smallskip\hang
16563 |cur_type=mp_proto_dependent| means that |cur_exp| points to a |mp_proto_dependent|
16564 capsule node. The |dep_list| field in this capsule
16565 points to the associated dependency list.
16566
16567 \smallskip\hang
16568 |cur_type=independent| means that |cur_exp| points to a capsule node
16569 whose type is |independent|. This somewhat unusual case can arise, for
16570 example, in the expression
16571 `$x+\&{begingroup}\penalty0\,\&{string}\,x; 0\,\&{endgroup}$'.
16572
16573 \smallskip\hang
16574 |cur_type=mp_token_list| means that |cur_exp| points to a linked list of
16575 tokens. 
16576
16577 \smallskip\noindent
16578 The possible settings of |cur_type| have been listed here in increasing
16579 numerical order. Notice that |cur_type| will never be |mp_numeric_type| or
16580 |suffixed_macro| or |mp_unsuffixed_macro|, although variables of those types
16581 are allowed.  Conversely, \MP\ has no variables of type |mp_vacuous| or
16582 |token_list|.
16583
16584 @ Capsules are two-word nodes that have a similar meaning
16585 to |cur_type| and |cur_exp|. Such nodes have |name_type=capsule|,
16586 and their |type| field is one of the possibilities for |cur_type| listed above.
16587 Also |link<=void| in capsules that aren't part of a token list.
16588
16589 The |value| field of a capsule is, in most cases, the value that
16590 corresponds to its |type|, as |cur_exp| corresponds to |cur_type|.
16591 However, when |cur_exp| would point to a capsule,
16592 no extra layer of indirection is present; the |value|
16593 field is what would have been called |value(cur_exp)| if it had not been
16594 encapsulated.  Furthermore, if the type is |dependent| or
16595 |mp_proto_dependent|, the |value| field of a capsule is replaced by
16596 |dep_list| and |prev_dep| fields, since dependency lists in capsules are
16597 always part of the general |dep_list| structure.
16598
16599 The |get_x_next| routine is careful not to change the values of |cur_type|
16600 and |cur_exp| when it gets an expanded token. However, |get_x_next| might
16601 call a macro, which might parse an expression, which might execute lots of
16602 commands in a group; hence it's possible that |cur_type| might change
16603 from, say, |mp_unknown_boolean| to |mp_boolean_type|, or from |dependent| to
16604 |known| or |independent|, during the time |get_x_next| is called. The
16605 programs below are careful to stash sensitive intermediate results in
16606 capsules, so that \MP's generality doesn't cause trouble.
16607
16608 Here's a procedure that illustrates these conventions. It takes
16609 the contents of $(|cur_type|\kern-.3pt,|cur_exp|\kern-.3pt)$
16610 and stashes them away in a
16611 capsule. It is not used when |cur_type=mp_token_list|.
16612 After the operation, |cur_type=mp_vacuous|; hence there is no need to
16613 copy path lists or to update reference counts, etc.
16614
16615 The special link |mp_void| is put on the capsule returned by
16616 |stash_cur_exp|, because this procedure is used to store macro parameters
16617 that must be easily distinguishable from token lists.
16618
16619 @<Declare the stashing/unstashing routines@>=
16620 pointer mp_stash_cur_exp (MP mp) {
16621   pointer p; /* the capsule that will be returned */
16622   switch (mp->cur_type) {
16623   case unknown_types:
16624   case mp_transform_type:
16625   case mp_color_type:
16626   case mp_pair_type:
16627   case mp_dependent:
16628   case mp_proto_dependent:
16629   case mp_independent: 
16630   case mp_cmykcolor_type:
16631     p=mp->cur_exp;
16632     break;
16633   default: 
16634     p=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(p)=mp_capsule;
16635     type(p)=mp->cur_type; value(p)=mp->cur_exp;
16636     break;
16637   }
16638   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_link(p)=mp_void; 
16639   return p;
16640 }
16641
16642 @ The inverse of |stash_cur_exp| is the following procedure, which
16643 deletes an unnecessary capsule and puts its contents into |cur_type|
16644 and |cur_exp|.
16645
16646 The program steps of \MP\ can be divided into two categories: those in
16647 which |cur_type| and |cur_exp| are ``alive'' and those in which they are
16648 ``dead,'' in the sense that |cur_type| and |cur_exp| contain relevant
16649 information or not. It's important not to ignore them when they're alive,
16650 and it's important not to pay attention to them when they're dead.
16651
16652 There's also an intermediate category: If |cur_type=mp_vacuous|, then
16653 |cur_exp| is irrelevant, hence we can proceed without caring if |cur_type|
16654 and |cur_exp| are alive or dead. In such cases we say that |cur_type|
16655 and |cur_exp| are {\sl dormant}. It is permissible to call |get_x_next|
16656 only when they are alive or dormant.
16657
16658 The \\{stash} procedure above assumes that |cur_type| and |cur_exp|
16659 are alive or dormant. The \\{unstash} procedure assumes that they are
16660 dead or dormant; it resuscitates them.
16661
16662 @<Declare the stashing/unstashing...@>=
16663 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) ;
16664
16665 @ @c
16666 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) { 
16667   mp->cur_type=type(p);
16668   switch (mp->cur_type) {
16669   case unknown_types:
16670   case mp_transform_type:
16671   case mp_color_type:
16672   case mp_pair_type:
16673   case mp_dependent: 
16674   case mp_proto_dependent:
16675   case mp_independent:
16676   case mp_cmykcolor_type: 
16677     mp->cur_exp=p;
16678     break;
16679   default:
16680     mp->cur_exp=value(p);
16681     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
16682     break;
16683   }
16684 }
16685
16686 @ The following procedure prints the values of expressions in an
16687 abbreviated format. If its first parameter |p| is null, the value of
16688 |(cur_type,cur_exp)| is displayed; otherwise |p| should be a capsule
16689 containing the desired value. The second parameter controls the amount of
16690 output. If it is~0, dependency lists will be abbreviated to
16691 `\.{linearform}' unless they consist of a single term.  If it is greater
16692 than~1, complicated structures (pens, pictures, and paths) will be displayed
16693 in full.
16694 @.linearform@>
16695
16696 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16697 @<Declare the procedure called |print_dp|@>
16698 @<Declare the stashing/unstashing routines@>
16699 void mp_print_exp (MP mp,pointer p, quarterword verbosity) {
16700   boolean restore_cur_exp; /* should |cur_exp| be restored? */
16701   quarterword t; /* the type of the expression */
16702   pointer q; /* a big node being displayed */
16703   integer v=0; /* the value of the expression */
16704   if ( p!=null ) {
16705     restore_cur_exp=false;
16706   } else { 
16707     p=mp_stash_cur_exp(mp); restore_cur_exp=true;
16708   }
16709   t=type(p);
16710   if ( t<mp_dependent ) v=value(p); else if ( t<mp_independent ) v=dep_list(p);
16711   @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>;
16712   if ( restore_cur_exp ) mp_unstash_cur_exp(mp, p);
16713 }
16714
16715 @ @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>=
16716 switch (t) {
16717 case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
16718 case mp_boolean_type:
16719   if ( v==true_code ) mp_print(mp, "true"); else mp_print(mp, "false");
16720   break;
16721 case unknown_types: case mp_numeric_type:
16722   @<Display a variable that's been declared but not defined@>;
16723   break;
16724 case mp_string_type:
16725   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp, v); mp_print_char(mp, xord('"'));
16726   break;
16727 case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
16728   @<Display a complex type@>;
16729   break;
16730 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type: case mp_cmykcolor_type:
16731   if ( v==null ) mp_print_type(mp, t);
16732   else @<Display a big node@>;
16733   break;
16734 case mp_known:mp_print_scaled(mp, v); break;
16735 case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16736   mp_print_dp(mp, t,v,verbosity);
16737   break;
16738 case mp_independent:mp_print_variable_name(mp, p); break;
16739 default: mp_confusion(mp, "exp"); break;
16740 @:this can't happen exp}{\quad exp@>
16741 }
16742
16743 @ @<Display a big node@>=
16744
16745   mp_print_char(mp, xord('(')); q=v+mp->big_node_size[t];
16746   do {  
16747     if ( type(v)==mp_known ) mp_print_scaled(mp, value(v));
16748     else if ( type(v)==mp_independent ) mp_print_variable_name(mp, v);
16749     else mp_print_dp(mp, type(v),dep_list(v),verbosity);
16750     v=v+2;
16751     if ( v!=q ) mp_print_char(mp, xord(','));
16752   } while (v!=q);
16753   mp_print_char(mp, xord(')'));
16754 }
16755
16756 @ Values of type \&{picture}, \&{path}, and \&{pen} are displayed verbosely
16757 in the log file only, unless the user has given a positive value to
16758 \\{tracingonline}.
16759
16760 @<Display a complex type@>=
16761 if ( verbosity<=1 ) {
16762   mp_print_type(mp, t);
16763 } else { 
16764   if ( mp->selector==term_and_log )
16765    if ( mp->internal[mp_tracing_online]<=0 ) {
16766     mp->selector=term_only;
16767     mp_print_type(mp, t); mp_print(mp, " (see the transcript file)");
16768     mp->selector=term_and_log;
16769   };
16770   switch (t) {
16771   case mp_pen_type:mp_print_pen(mp, v,"",false); break;
16772   case mp_path_type:mp_print_path(mp, v,"",false); break;
16773   case mp_picture_type:mp_print_edges(mp, v,"",false); break;
16774   } /* there are no other cases */
16775 }
16776
16777 @ @<Declare the procedure called |print_dp|@>=
16778 void mp_print_dp (MP mp, quarterword t, pointer p, 
16779                   quarterword verbosity)  {
16780   pointer q; /* the node following |p| */
16781   q=mp_link(p);
16782   if ( (info(q)==null) || (verbosity>0) ) mp_print_dependency(mp, p,t);
16783   else mp_print(mp, "linearform");
16784 }
16785
16786 @ The displayed name of a variable in a ring will not be a capsule unless
16787 the ring consists entirely of capsules.
16788
16789 @<Display a variable that's been declared but not defined@>=
16790 { mp_print_type(mp, t);
16791 if ( v!=null )
16792   { mp_print_char(mp, xord(' '));
16793   while ( (name_type(v)==mp_capsule) && (v!=p) ) v=value(v);
16794   mp_print_variable_name(mp, v);
16795   };
16796 }
16797
16798 @ When errors are detected during parsing, it is often helpful to
16799 display an expression just above the error message, using |exp_err|
16800 or |disp_err| instead of |print_err|.
16801
16802 @d exp_err(A) mp_disp_err(mp, null,(A)) /* displays the current expression */
16803
16804 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16805 void mp_disp_err (MP mp,pointer p, const char *s) { 
16806   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16807   mp_print_nl(mp, ">> ");
16808 @.>>@>
16809   mp_print_exp(mp, p,1); /* ``medium verbose'' printing of the expression */
16810   if (strlen(s)>0) { 
16811     mp_print_nl(mp, "! "); mp_print(mp, s);
16812 @.!\relax@>
16813   }
16814 }
16815
16816 @ If |cur_type| and |cur_exp| contain relevant information that should
16817 be recycled, we will use the following procedure, which changes |cur_type|
16818 to |known| and stores a given value in |cur_exp|. We can think of |cur_type|
16819 and |cur_exp| as either alive or dormant after this has been done,
16820 because |cur_exp| will not contain a pointer value.
16821
16822 @ @c void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) { 
16823   switch (mp->cur_type) {
16824   case unknown_types: case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type:
16825   case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent: case mp_cmykcolor_type:
16826     mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp); 
16827     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
16828     break;
16829   case mp_string_type:
16830     delete_str_ref(mp->cur_exp); break;
16831   case mp_pen_type: case mp_path_type: 
16832     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); break;
16833   case mp_picture_type:
16834     delete_edge_ref(mp->cur_exp); break;
16835   default: 
16836     break;
16837   }
16838   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=v;
16839 }
16840
16841 @ There's a much more general procedure that is capable of releasing
16842 the storage associated with any two-word value packet.
16843
16844 @<Declare the recycling subroutines@>=
16845 void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) ;
16846
16847 @ @c void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) {
16848   quarterword t; /* a type code */
16849   integer vv; /* another value */
16850   pointer q,r,s,pp; /* link manipulation registers */
16851   integer v=0; /* a value */
16852   t=type(p);
16853   if ( t<mp_dependent ) v=value(p);
16854   switch (t) {
16855   case undefined: case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
16856   case mp_numeric_type:
16857     break;
16858   case unknown_types:
16859     mp_ring_delete(mp, p); break;
16860   case mp_string_type:
16861     delete_str_ref(v); break;
16862   case mp_path_type: case mp_pen_type:
16863     mp_toss_knot_list(mp, v); break;
16864   case mp_picture_type:
16865     delete_edge_ref(v); break;
16866   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
16867   case mp_transform_type:
16868     @<Recycle a big node@>; break; 
16869   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16870     @<Recycle a dependency list@>; break;
16871   case mp_independent:
16872     @<Recycle an independent variable@>; break;
16873   case mp_token_list: case mp_structured:
16874     mp_confusion(mp, "recycle"); break;
16875 @:this can't happen recycle}{\quad recycle@>
16876   case mp_unsuffixed_macro: case mp_suffixed_macro:
16877     mp_delete_mac_ref(mp, value(p)); break;
16878   } /* there are no other cases */
16879   type(p)=undefined;
16880 }
16881
16882 @ @<Recycle a big node@>=
16883 if ( v!=null ){ 
16884   q=v+mp->big_node_size[t];
16885   do {  
16886     q=q-2; mp_recycle_value(mp, q);
16887   } while (q!=v);
16888   mp_free_node(mp, v,mp->big_node_size[t]);
16889 }
16890
16891 @ @<Recycle a dependency list@>=
16892
16893   q=dep_list(p);
16894   while ( info(q)!=null ) q=mp_link(q);
16895   mp_link(prev_dep(p))=mp_link(q);
16896   prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(p);
16897   mp_link(q)=null; mp_flush_node_list(mp, dep_list(p));
16898 }
16899
16900 @ When an independent variable disappears, it simply fades away, unless
16901 something depends on it. In the latter case, a dependent variable whose
16902 coefficient of dependence is maximal will take its place.
16903 The relevant algorithm is due to Ignacio~A. Zabala, who implemented it
16904 as part of his Ph.D. thesis (Stanford University, December 1982).
16905 @^Zabala Salelles, Ignacio Andr\'es@>
16906
16907 For example, suppose that variable $x$ is being recycled, and that the
16908 only variables depending on~$x$ are $y=2x+a$ and $z=x+b$. In this case
16909 we want to make $y$ independent and $z=.5y-.5a+b$; no other variables
16910 will depend on~$y$. If $\\{tracingequations}>0$ in this situation,
16911 we will print `\.{\#\#\# -2x=-y+a}'.
16912
16913 There's a slight complication, however: An independent variable $x$
16914 can occur both in dependency lists and in proto-dependency lists.
16915 This makes it necessary to be careful when deciding which coefficient
16916 is maximal.
16917
16918 Furthermore, this complication is not so slight when
16919 a proto-dependent variable is chosen to become independent. For example,
16920 suppose that $y=2x+100a$ is proto-dependent while $z=x+b$ is dependent;
16921 then we must change $z=.5y-50a+b$ to a proto-dependency, because of the
16922 large coefficient `50'.
16923
16924 In order to deal with these complications without wasting too much time,
16925 we shall link together the occurrences of~$x$ among all the linear
16926 dependencies, maintaining separate lists for the dependent and
16927 proto-dependent cases.
16928
16929 @<Recycle an independent variable@>=
16930
16931   mp->max_c[mp_dependent]=0; mp->max_c[mp_proto_dependent]=0;
16932   mp->max_link[mp_dependent]=null; mp->max_link[mp_proto_dependent]=null;
16933   q=mp_link(dep_head);
16934   while ( q!=dep_head ) { 
16935     s=value_loc(q); /* now |mp_link(s)=dep_list(q)| */
16936     while (1) { 
16937       r=mp_link(s);
16938       if ( info(r)==null ) break;
16939       if ( info(r)!=p ) { 
16940         s=r;
16941       } else  { 
16942         t=type(q); mp_link(s)=mp_link(r); info(r)=q;
16943         if ( abs(value(r))>mp->max_c[t] ) {
16944           @<Record a new maximum coefficient of type |t|@>;
16945         } else { 
16946           mp_link(r)=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=r;
16947         }
16948       }
16949     } 
16950     q=mp_link(r);
16951   }
16952   if ( (mp->max_c[mp_dependent]>0)||(mp->max_c[mp_proto_dependent]>0) ) {
16953     @<Choose a dependent variable to take the place of the disappearing
16954     independent variable, and change all remaining dependencies
16955     accordingly@>;
16956   }
16957 }
16958
16959 @ The code for independency removal makes use of three two-word arrays.
16960
16961 @<Glob...@>=
16962 integer max_c[mp_proto_dependent+1];  /* max coefficient magnitude */
16963 pointer max_ptr[mp_proto_dependent+1]; /* where |p| occurs with |max_c| */
16964 pointer max_link[mp_proto_dependent+1]; /* other occurrences of |p| */
16965
16966 @ @<Record a new maximum coefficient...@>=
16967
16968   if ( mp->max_c[t]>0 ) {
16969     mp_link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
16970   }
16971   mp->max_c[t]=abs(value(r)); mp->max_ptr[t]=r;
16972 }
16973
16974 @ @<Choose a dependent...@>=
16975
16976   if ( (mp->max_c[mp_dependent] / 010000) >= mp->max_c[mp_proto_dependent] )
16977     t=mp_dependent;
16978   else 
16979     t=mp_proto_dependent;
16980   @<Determine the dependency list |s| to substitute for the independent
16981     variable~|p|@>;
16982   t=mp_dependent+mp_proto_dependent-t; /* complement |t| */
16983   if ( mp->max_c[t]>0 ) { /* we need to pick up an unchosen dependency */ 
16984     mp_link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
16985   }
16986   if ( t!=mp_dependent ) { @<Substitute new dependencies in place of |p|@>; }
16987   else { @<Substitute new proto-dependencies in place of |p|@>;}
16988   mp_flush_node_list(mp, s);
16989   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
16990   check_arith;
16991 }
16992
16993 @ Let |s=max_ptr[t]|. At this point we have $|value|(s)=\pm|max_c|[t]$,
16994 and |info(s)| points to the dependent variable~|pp| of type~|t| from
16995 whose dependency list we have removed node~|s|. We must reinsert
16996 node~|s| into the dependency list, with coefficient $-1.0$, and with
16997 |pp| as the new independent variable. Since |pp| will have a larger serial
16998 number than any other variable, we can put node |s| at the head of the
16999 list.
17000
17001 @<Determine the dep...@>=
17002 s=mp->max_ptr[t]; pp=info(s); v=value(s);
17003 if ( t==mp_dependent ) value(s)=-fraction_one; else value(s)=-unity;
17004 r=dep_list(pp); mp_link(s)=r;
17005 while ( info(r)!=null ) r=mp_link(r);
17006 q=mp_link(r); mp_link(r)=null;
17007 prev_dep(q)=prev_dep(pp); mp_link(prev_dep(pp))=q;
17008 new_indep(pp);
17009 if ( mp->cur_exp==pp ) if ( mp->cur_type==t ) mp->cur_type=mp_independent;
17010 if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) { 
17011   @<Show the transformed dependency@>; 
17012 }
17013
17014 @ Now $(-v)$ times the formerly independent variable~|p| is being replaced
17015 by the dependency list~|s|.
17016
17017 @<Show the transformed...@>=
17018 if ( mp_interesting(mp, p) ) {
17019   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "### ");
17020 @:]]]\#\#\#_}{\.{\#\#\#}@>
17021   if ( v>0 ) mp_print_char(mp, xord('-'));
17022   if ( t==mp_dependent ) vv=mp_round_fraction(mp, mp->max_c[mp_dependent]);
17023   else vv=mp->max_c[mp_proto_dependent];
17024   if ( vv!=unity ) mp_print_scaled(mp, vv);
17025   mp_print_variable_name(mp, p);
17026   while ( value(p) % s_scale>0 ) {
17027     mp_print(mp, "*4"); value(p)=value(p)-2;
17028   }
17029   if ( t==mp_dependent ) mp_print_char(mp, xord('=')); else mp_print(mp, " = ");
17030   mp_print_dependency(mp, s,t);
17031   mp_end_diagnostic(mp, false);
17032 }
17033
17034 @ Finally, there are dependent and proto-dependent variables whose
17035 dependency lists must be brought up to date.
17036
17037 @<Substitute new dependencies...@>=
17038 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++){ 
17039   r=mp->max_link[t];
17040   while ( r!=null ) {
17041     q=info(r);
17042     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17043      mp_make_fraction(mp, value(r),-v),s,t,mp_dependent);
17044     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17045     q=r; r=mp_link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17046   }
17047 }
17048
17049 @ @<Substitute new proto...@>=
17050 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++) {
17051   r=mp->max_link[t];
17052   while ( r!=null ) {
17053     q=info(r);
17054     if ( t==mp_dependent ) { /* for safety's sake, we change |q| to |mp_proto_dependent| */
17055       if ( mp->cur_exp==q ) if ( mp->cur_type==mp_dependent )
17056         mp->cur_type=mp_proto_dependent;
17057       dep_list(q)=mp_p_over_v(mp, dep_list(q),unity,
17058          mp_dependent,mp_proto_dependent);
17059       type(q)=mp_proto_dependent; 
17060       value(r)=mp_round_fraction(mp, value(r));
17061     }
17062     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17063        mp_make_scaled(mp, value(r),-v),s,
17064        mp_proto_dependent,mp_proto_dependent);
17065     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) 
17066        mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17067     q=r; r=mp_link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17068   }
17069 }
17070
17071 @ Here are some routines that provide handy combinations of actions
17072 that are often needed during error recovery. For example,
17073 `|flush_error|' flushes the current expression, replaces it by
17074 a given value, and calls |error|.
17075
17076 Errors often are detected after an extra token has already been scanned.
17077 The `\\{put\_get}' routines put that token back before calling |error|;
17078 then they get it back again. (Or perhaps they get another token, if
17079 the user has changed things.)
17080
17081 @<Declarations@>=
17082 void mp_flush_error (MP mp,scaled v);
17083 void mp_put_get_error (MP mp);
17084 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) ;
17085
17086 @ @c
17087 void mp_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17088   mp_error(mp); mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17089 }
17090 void mp_put_get_error (MP mp) { 
17091   mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp); 
17092 }
17093 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17094   mp_put_get_error(mp);
17095   mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17096 }
17097
17098 @ A global variable |var_flag| is set to a special command code
17099 just before \MP\ calls |scan_expression|, if the expression should be
17100 treated as a variable when this command code immediately follows. For
17101 example, |var_flag| is set to |assignment| at the beginning of a
17102 statement, because we want to know the {\sl location\/} of a variable at
17103 the left of `\.{:=}', not the {\sl value\/} of that variable.
17104
17105 The |scan_expression| subroutine calls |scan_tertiary|,
17106 which calls |scan_secondary|, which calls |scan_primary|, which sets
17107 |var_flag:=0|. In this way each of the scanning routines ``knows''
17108 when it has been called with a special |var_flag|, but |var_flag| is
17109 usually zero.
17110
17111 A variable preceding a command that equals |var_flag| is converted to a
17112 token list rather than a value. Furthermore, an `\.{=}' sign following an
17113 expression with |var_flag=assignment| is not considered to be a relation
17114 that produces boolean expressions.
17115
17116
17117 @<Glob...@>=
17118 int var_flag; /* command that wants a variable */
17119
17120 @ @<Set init...@>=
17121 mp->var_flag=0;
17122
17123 @* \[37] Parsing primary expressions.
17124 The first parsing routine, |scan_primary|, is also the most complicated one,
17125 since it involves so many different cases. But each case---with one
17126 exception---is fairly simple by itself.
17127
17128 When |scan_primary| begins, the first token of the primary to be scanned
17129 should already appear in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. The values
17130 of |cur_type| and |cur_exp| should be either dead or dormant, as explained
17131 earlier. If |cur_cmd| is not between |min_primary_command| and
17132 |max_primary_command|, inclusive, a syntax error will be signaled.
17133
17134 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17135 void mp_scan_primary (MP mp) {
17136   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
17137   quarterword c; /* a primitive operation code */
17138   int my_var_flag; /* initial value of |my_var_flag| */
17139   pointer l_delim,r_delim; /* hash addresses of a delimiter pair */
17140   @<Other local variables for |scan_primary|@>;
17141   my_var_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0;
17142 RESTART:
17143   check_arith;
17144   @<Supply diagnostic information, if requested@>;
17145   switch (mp->cur_cmd) {
17146   case left_delimiter:
17147     @<Scan a delimited primary@>; break;
17148   case begin_group:
17149     @<Scan a grouped primary@>; break;
17150   case string_token:
17151     @<Scan a string constant@>; break;
17152   case numeric_token:
17153     @<Scan a primary that starts with a numeric token@>; break;
17154   case nullary:
17155     @<Scan a nullary operation@>; break;
17156   case unary: case type_name: case cycle: case plus_or_minus:
17157     @<Scan a unary operation@>; break;
17158   case primary_binary:
17159     @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>; break;
17160   case str_op:
17161     @<Convert a suffix to a string@>; break;
17162   case internal_quantity:
17163     @<Scan an internal numeric quantity@>; break;
17164   case capsule_token:
17165     mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); break;
17166   case tag_token:
17167     @<Scan a variable primary; |goto restart| if it turns out to be a macro@>; break;
17168   default: 
17169     mp_bad_exp(mp, "A primary"); goto RESTART; break;
17170 @.A primary expression...@>
17171   }
17172   mp_get_x_next(mp); /* the routines |goto done| if they don't want this */
17173 DONE: 
17174   if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17175     if ( mp->cur_type>=mp_known ) {
17176       @<Scan a mediation construction@>;
17177     }
17178   }
17179 }
17180
17181
17182
17183 @ Errors at the beginning of expressions are flagged by |bad_exp|.
17184
17185 @c void mp_bad_exp (MP mp, const char * s) {
17186   int save_flag;
17187   print_err(s); mp_print(mp, " expression can't begin with `");
17188   mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); 
17189   mp_print_char(mp, xord('\''));
17190   help4("I'm afraid I need some sort of value in order to continue,",
17191     "so I've tentatively inserted `0'. You may want to",
17192     "delete this zero and insert something else;",
17193     "see Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.");
17194 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
17195   mp_back_input(mp); mp->cur_sym=0; mp->cur_cmd=numeric_token; 
17196   mp->cur_mod=0; mp_ins_error(mp);
17197   save_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0; mp_get_x_next(mp);
17198   mp->var_flag=save_flag;
17199 }
17200
17201 @ @<Supply diagnostic information, if requested@>=
17202 #ifdef DEBUG
17203 if ( mp->panicking ) mp_check_mem(mp, false);
17204 #endif
17205 if ( mp->interrupt!=0 ) if ( mp->OK_to_interrupt ) {
17206   mp_back_input(mp); check_interrupt; mp_get_x_next(mp);
17207 }
17208
17209 @ @<Scan a delimited primary@>=
17210
17211   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; 
17212   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17213   if ( (mp->cur_cmd==comma) && (mp->cur_type>=mp_known) ) {
17214     @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>;
17215   } else {
17216     mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17217   }
17218 }
17219
17220 @ The |stash_in| subroutine puts the current (numeric) expression into a field
17221 within a ``big node.''
17222
17223 @c void mp_stash_in (MP mp,pointer p) {
17224   pointer q; /* temporary register */
17225   type(p)=mp->cur_type;
17226   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
17227     value(p)=mp->cur_exp;
17228   } else { 
17229     if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
17230       @<Stash an independent |cur_exp| into a big node@>;
17231     } else { 
17232       mp->mem[value_loc(p)]=mp->mem[value_loc(mp->cur_exp)];
17233       /* |dep_list(p):=dep_list(cur_exp)| and |prev_dep(p):=prev_dep(cur_exp)| */
17234       mp_link(prev_dep(p))=p;
17235     }
17236     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
17237   }
17238   mp->cur_type=mp_vacuous;
17239 }
17240
17241 @ In rare cases the current expression can become |independent|. There
17242 may be many dependency lists pointing to such an independent capsule,
17243 so we can't simply move it into place within a big node. Instead,
17244 we copy it, then recycle it.
17245
17246 @ @<Stash an independent |cur_exp|...@>=
17247
17248   q=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
17249   if ( q==mp->dep_final ){ 
17250     type(p)=mp_known; value(p)=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17251   } else { 
17252     type(p)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, p,q);
17253   }
17254   mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp);
17255 }
17256
17257 @ This code uses the fact that |red_part_loc| and |green_part_loc|
17258 are synonymous with |x_part_loc| and |y_part_loc|.
17259
17260 @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>=
17261
17262 p=mp_stash_cur_exp(mp);
17263 mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17264 @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>;
17265 q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
17266 if ( mp->cur_cmd==comma ) type(q)=mp_color_type;
17267 else type(q)=mp_pair_type;
17268 mp_init_big_node(mp, q); r=value(q);
17269 mp_stash_in(mp, y_part_loc(r));
17270 mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17271 mp_stash_in(mp, x_part_loc(r));
17272 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17273   @<Scan the last of a triplet of numerics@>;
17274 }
17275 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17276   type(q)=mp_cmykcolor_type;
17277   mp_init_big_node(mp, q); t=value(q);
17278   mp->mem[cyan_part_loc(t)]=mp->mem[red_part_loc(r)];
17279   value(cyan_part_loc(t))=value(red_part_loc(r));
17280   mp->mem[magenta_part_loc(t)]=mp->mem[green_part_loc(r)];
17281   value(magenta_part_loc(t))=value(green_part_loc(r));
17282   mp->mem[yellow_part_loc(t)]=mp->mem[blue_part_loc(r)];
17283   value(yellow_part_loc(t))=value(blue_part_loc(r));
17284   mp_recycle_value(mp, r);
17285   r=t;
17286   @<Scan the last of a quartet of numerics@>;
17287 }
17288 mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17289 mp->cur_type=type(q);
17290 mp->cur_exp=q;
17291 }
17292
17293 @ @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>=
17294 if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17295   exp_err("Nonnumeric ypart has been replaced by 0");
17296 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17297   help4("I've started to scan a pair `(a,b)' or a color `(a,b,c)';",
17298     "but after finding a nice `a' I found a `b' that isn't",
17299     "of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17300     "(The b that I didn't like appears above the error message.)");
17301   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17302 }
17303
17304 @ @<Scan the last of a triplet of numerics@>=
17305
17306   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17307   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17308     exp_err("Nonnumeric third part has been replaced by 0");
17309 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17310     help3("I've just scanned a color `(a,b,c)' or cmykcolor(a,b,c,d); but the `c'",
17311       "isn't of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17312       "(The c that I didn't like appears above the error message.)");
17313     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17314   }
17315   mp_stash_in(mp, blue_part_loc(r));
17316 }
17317
17318 @ @<Scan the last of a quartet of numerics@>=
17319
17320   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17321   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17322     exp_err("Nonnumeric blackpart has been replaced by 0");
17323 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17324     help3("I've just scanned a cmykcolor `(c,m,y,k)'; but the `k' isn't",
17325       "of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17326       "(The k that I didn't like appears above the error message.)");
17327     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17328   }
17329   mp_stash_in(mp, black_part_loc(r));
17330 }
17331
17332 @ The local variable |group_line| keeps track of the line
17333 where a \&{begingroup} command occurred; this will be useful
17334 in an error message if the group doesn't actually end.
17335
17336 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17337 integer group_line; /* where a group began */
17338
17339 @ @<Scan a grouped primary@>=
17340
17341   group_line=mp_true_line(mp);
17342   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17343   save_boundary_item(p);
17344   do {  
17345     mp_do_statement(mp); /* ends with |cur_cmd>=semicolon| */
17346   } while (mp->cur_cmd==semicolon);
17347   if ( mp->cur_cmd!=end_group ) {
17348     print_err("A group begun on line ");
17349 @.A group...never ended@>
17350     mp_print_int(mp, group_line);
17351     mp_print(mp, " never ended");
17352     help2("I saw a `begingroup' back there that hasn't been matched",
17353           "by `endgroup'. So I've inserted `endgroup' now.");
17354     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=end_group;
17355   }
17356   mp_unsave(mp); 
17357     /* this might change |cur_type|, if independent variables are recycled */
17358   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17359 }
17360
17361 @ @<Scan a string constant@>=
17362
17363   mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=mp->cur_mod;
17364 }
17365
17366 @ Later we'll come to procedures that perform actual operations like
17367 addition, square root, and so on; our purpose now is to do the parsing.
17368 But we might as well mention those future procedures now, so that the
17369 suspense won't be too bad:
17370
17371 \smallskip
17372 |do_nullary(c)| does primitive operations that have no operands (e.g.,
17373 `\&{true}' or `\&{pencircle}');
17374
17375 \smallskip
17376 |do_unary(c)| applies a primitive operation to the current expression;
17377
17378 \smallskip
17379 |do_binary(p,c)| applies a primitive operation to the capsule~|p|
17380 and the current expression.
17381
17382 @<Scan a nullary operation@>=mp_do_nullary(mp, mp->cur_mod)
17383
17384 @ @<Scan a unary operation@>=
17385
17386   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17387   mp_do_unary(mp, c); goto DONE;
17388 }
17389
17390 @ A numeric token might be a primary by itself, or it might be the
17391 numerator of a fraction composed solely of numeric tokens, or it might
17392 multiply the primary that follows (provided that the primary doesn't begin
17393 with a plus sign or a minus sign). The code here uses the facts that
17394 |max_primary_command=plus_or_minus| and
17395 |max_primary_command-1=numeric_token|. If a fraction is found that is less
17396 than unity, we try to retain higher precision when we use it in scalar
17397 multiplication.
17398
17399 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17400 scaled num,denom; /* for primaries that are fractions, like `1/2' */
17401
17402 @ @<Scan a primary that starts with a numeric token@>=
17403
17404   mp->cur_exp=mp->cur_mod; mp->cur_type=mp_known; mp_get_x_next(mp);
17405   if ( mp->cur_cmd!=slash ) { 
17406     num=0; denom=0;
17407   } else { 
17408     mp_get_x_next(mp);
17409     if ( mp->cur_cmd!=numeric_token ) { 
17410       mp_back_input(mp);
17411       mp->cur_cmd=slash; mp->cur_mod=over; mp->cur_sym=frozen_slash;
17412       goto DONE;
17413     }
17414     num=mp->cur_exp; denom=mp->cur_mod;
17415     if ( denom==0 ) { @<Protest division by zero@>; }
17416     else { mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, num,denom); }
17417     check_arith; mp_get_x_next(mp);
17418   }
17419   if ( mp->cur_cmd>=min_primary_command ) {
17420    if ( mp->cur_cmd<numeric_token ) { /* in particular, |cur_cmd<>plus_or_minus| */
17421      p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_scan_primary(mp);
17422      if ( (abs(num)>=abs(denom))||(mp->cur_type<mp_color_type) ) {
17423        mp_do_binary(mp, p,times);
17424      } else {
17425        mp_frac_mult(mp, num,denom);
17426        mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17427      }
17428     }
17429   }
17430   goto DONE;
17431 }
17432
17433 @ @<Protest division...@>=
17434
17435   print_err("Division by zero");
17436 @.Division by zero@>
17437   help1("I'll pretend that you meant to divide by 1."); mp_error(mp);
17438 }
17439
17440 @ @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>=
17441
17442   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17443   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
17444     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for "); 
17445     mp_print_cmd_mod(mp, primary_binary,c);
17446 @.Missing `of'@>
17447     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
17448     mp_back_error(mp);
17449   }
17450   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17451   mp_do_binary(mp, p,c); goto DONE;
17452 }
17453
17454 @ @<Convert a suffix to a string@>=
17455
17456   mp_get_x_next(mp); mp_scan_suffix(mp); 
17457   mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
17458   mp_show_token_list(mp, mp->cur_exp,null,100000,0); 
17459   mp_flush_token_list(mp, mp->cur_exp);
17460   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); mp->selector=mp->old_setting; 
17461   mp->cur_type=mp_string_type;
17462   goto DONE;
17463 }
17464
17465 @ If an internal quantity appears all by itself on the left of an
17466 assignment, we return a token list of length one, containing the address
17467 of the internal quantity plus |hash_end|. (This accords with the conventions
17468 of the save stack, as described earlier.)
17469
17470 @<Scan an internal...@>=
17471
17472   q=mp->cur_mod;
17473   if ( my_var_flag==assignment ) {
17474     mp_get_x_next(mp);
17475     if ( mp->cur_cmd==assignment ) {
17476       mp->cur_exp=mp_get_avail(mp);
17477       info(mp->cur_exp)=q+hash_end; mp->cur_type=mp_token_list; 
17478       goto DONE;
17479     }
17480     mp_back_input(mp);
17481   }
17482   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp->internal[q];
17483 }
17484
17485 @ The most difficult part of |scan_primary| has been saved for last, since
17486 it was necessary to build up some confidence first. We can now face the task
17487 of scanning a variable.
17488
17489 As we scan a variable, we build a token list containing the relevant
17490 names and subscript values, simultaneously following along in the
17491 ``collective'' structure to see if we are actually dealing with a macro
17492 instead of a value.
17493
17494 The local variables |pre_head| and |post_head| will point to the beginning
17495 of the prefix and suffix lists; |tail| will point to the end of the list
17496 that is currently growing.
17497
17498 Another local variable, |tt|, contains partial information about the
17499 declared type of the variable-so-far. If |tt>=mp_unsuffixed_macro|, the
17500 relation |tt=type(q)| will always hold. If |tt=undefined|, the routine
17501 doesn't bother to update its information about type. And if
17502 |undefined<tt<mp_unsuffixed_macro|, the precise value of |tt| isn't critical.
17503
17504 @ @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17505 pointer pre_head,post_head,tail;
17506   /* prefix and suffix list variables */
17507 quarterword tt; /* approximation to the type of the variable-so-far */
17508 pointer t; /* a token */
17509 pointer macro_ref = 0; /* reference count for a suffixed macro */
17510
17511 @ @<Scan a variable primary...@>=
17512
17513   fast_get_avail(pre_head); tail=pre_head; post_head=null; tt=mp_vacuous;
17514   while (1) { 
17515     t=mp_cur_tok(mp); mp_link(tail)=t;
17516     if ( tt!=undefined ) {
17517        @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>;
17518       if ( tt>=mp_unsuffixed_macro ) {
17519         @<Either begin an unsuffixed macro call or
17520           prepare for a suffixed one@>;
17521       }
17522     }
17523     mp_get_x_next(mp); tail=t;
17524     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17525       @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>;
17526     }
17527     if ( mp->cur_cmd>max_suffix_token ) break;
17528     if ( mp->cur_cmd<min_suffix_token ) break;
17529   } /* now |cur_cmd| is |internal_quantity|, |tag_token|, or |numeric_token| */
17530   @<Handle unusual cases that masquerade as variables, and |goto restart|
17531     or |goto done| if appropriate;
17532     otherwise make a copy of the variable and |goto done|@>;
17533 }
17534
17535 @ @<Either begin an unsuffixed macro call or...@>=
17536
17537   mp_link(tail)=null;
17538   if ( tt>mp_unsuffixed_macro ) { /* |tt=mp_suffixed_macro| */
17539     post_head=mp_get_avail(mp); tail=post_head; mp_link(tail)=t;
17540     tt=undefined; macro_ref=value(q); add_mac_ref(macro_ref);
17541   } else {
17542     @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>;
17543   }
17544 }
17545
17546 @ @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>=
17547
17548   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17549   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17550     @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>;
17551   } else { 
17552     if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17553     mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp; mp->cur_sym=0;
17554   }
17555 }
17556
17557 @ The left bracket that we thought was introducing a subscript might have
17558 actually been the left bracket in a mediation construction like `\.{x[a,b]}'.
17559 So we don't issue an error message at this point; but we do want to back up
17560 so as to avoid any embarrassment about our incorrect assumption.
17561
17562 @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>=
17563
17564   mp_back_input(mp); /* that was the token following the current expression */
17565   mp_back_expr(mp); mp->cur_cmd=left_bracket; 
17566   mp->cur_mod=0; mp->cur_sym=frozen_left_bracket;
17567 }
17568
17569 @ Here's a routine that puts the current expression back to be read again.
17570
17571 @c void mp_back_expr (MP mp) {
17572   pointer p; /* capsule token */
17573   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_link(p)=null; back_list(p);
17574 }
17575
17576 @ Unknown subscripts lead to the following error message.
17577
17578 @c void mp_bad_subscript (MP mp) { 
17579   exp_err("Improper subscript has been replaced by zero");
17580 @.Improper subscript...@>
17581   help3("A bracketed subscript must have a known numeric value;",
17582     "unfortunately, what I found was the value that appears just",
17583     "above this error message. So I'll try a zero subscript.");
17584   mp_flush_error(mp, 0);
17585 }
17586
17587 @ Every time we call |get_x_next|, there's a chance that the variable we've
17588 been looking at will disappear. Thus, we cannot safely keep |q| pointing
17589 into the variable structure; we need to start searching from the root each time.
17590
17591 @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>=
17592 @^inner loop@>
17593
17594   p=mp_link(pre_head); q=info(p); tt=undefined;
17595   if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
17596     q=equiv(q);
17597     if ( q==null ) goto DONE2;
17598     while (1) { 
17599       p=mp_link(p);
17600       if ( p==null ) {
17601         tt=type(q); goto DONE2;
17602       };
17603       if ( type(q)!=mp_structured ) goto DONE2;
17604       q=mp_link(attr_head(q)); /* the |collective_subscript| attribute */
17605       if ( p>=mp->hi_mem_min ) { /* it's not a subscript */
17606         do {  q=mp_link(q); } while (! (attr_loc(q)>=info(p)));
17607         if ( attr_loc(q)>info(p) ) goto DONE2;
17608       }
17609     }
17610   }
17611 DONE2:
17612   ;
17613 }
17614
17615 @ How do things stand now? Well, we have scanned an entire variable name,
17616 including possible subscripts and/or attributes; |cur_cmd|, |cur_mod|, and
17617 |cur_sym| represent the token that follows. If |post_head=null|, a
17618 token list for this variable name starts at |mp_link(pre_head)|, with all
17619 subscripts evaluated. But if |post_head<>null|, the variable turned out
17620 to be a suffixed macro; |pre_head| is the head of the prefix list, while
17621 |post_head| is the head of a token list containing both `\.{\AT!}' and
17622 the suffix.
17623
17624 Our immediate problem is to see if this variable still exists. (Variable
17625 structures can change drastically whenever we call |get_x_next|; users
17626 aren't supposed to do this, but the fact that it is possible means that
17627 we must be cautious.)
17628
17629 The following procedure prints an error message when a variable
17630 unexpectedly disappears. Its help message isn't quite right for
17631 our present purposes, but we'll be able to fix that up.
17632
17633 @c 
17634 void mp_obliterated (MP mp,pointer q) { 
17635   print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
17636   mp_print(mp, " has been obliterated");
17637 @.Variable...obliterated@>
17638   help5("It seems you did a nasty thing---probably by accident,",
17639      "but nevertheless you nearly hornswoggled me...",
17640      "While I was evaluating the right-hand side of this",
17641      "command, something happened, and the left-hand side",
17642      "is no longer a variable! So I won't change anything.");
17643 }
17644
17645 @ If the variable does exist, we also need to check
17646 for a few other special cases before deciding that a plain old ordinary
17647 variable has, indeed, been scanned.
17648
17649 @<Handle unusual cases that masquerade as variables...@>=
17650 if ( post_head!=null ) {
17651   @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>;
17652 }
17653 q=mp_link(pre_head); free_avail(pre_head);
17654 if ( mp->cur_cmd==my_var_flag ) { 
17655   mp->cur_type=mp_token_list; mp->cur_exp=q; goto DONE;
17656 }
17657 p=mp_find_variable(mp, q);
17658 if ( p!=null ) {
17659   mp_make_exp_copy(mp, p);
17660 } else { 
17661   mp_obliterated(mp, q);
17662   mp->help_line[2]="While I was evaluating the suffix of this variable,";
17663   mp->help_line[1]="something was redefined, and it's no longer a variable!";
17664   mp->help_line[0]="In order to get back on my feet, I've inserted `0' instead.";
17665   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17666 }
17667 mp_flush_node_list(mp, q); 
17668 goto DONE
17669
17670 @ The only complication associated with macro calling is that the prefix
17671 and ``at'' parameters must be packaged in an appropriate list of lists.
17672
17673 @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>=
17674
17675   p=mp_get_avail(mp); info(pre_head)=mp_link(pre_head); mp_link(pre_head)=p;
17676   info(p)=t; mp_macro_call(mp, value(q),pre_head,null);
17677   mp_get_x_next(mp); 
17678   goto RESTART;
17679 }
17680
17681 @ If the ``variable'' that turned out to be a suffixed macro no longer exists,
17682 we don't care, because we have reserved a pointer (|macro_ref|) to its
17683 token list.
17684
17685 @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>=
17686
17687   mp_back_input(mp); p=mp_get_avail(mp); q=mp_link(post_head);
17688   info(pre_head)=mp_link(pre_head); mp_link(pre_head)=post_head;
17689   info(post_head)=q; mp_link(post_head)=p; info(p)=mp_link(q); mp_link(q)=null;
17690   mp_macro_call(mp, macro_ref,pre_head,null); decr(ref_count(macro_ref));
17691   mp_get_x_next(mp); goto RESTART;
17692 }
17693
17694 @ Our remaining job is simply to make a copy of the value that has been
17695 found. Some cases are harder than others, but complexity arises solely
17696 because of the multiplicity of possible cases.
17697
17698 @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>=
17699 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>
17700 void mp_make_exp_copy (MP mp,pointer p) {
17701   pointer q,r,t; /* registers for list manipulation */
17702 RESTART: 
17703   mp->cur_type=type(p);
17704   switch (mp->cur_type) {
17705   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
17706     mp->cur_exp=value(p); break;
17707   case unknown_types:
17708     mp->cur_exp=mp_new_ring_entry(mp, p);
17709     break;
17710   case mp_string_type: 
17711     mp->cur_exp=value(p); add_str_ref(mp->cur_exp);
17712     break;
17713   case mp_picture_type:
17714     mp->cur_exp=value(p);add_edge_ref(mp->cur_exp);
17715     break;
17716   case mp_pen_type:
17717     mp->cur_exp=copy_pen(value(p));
17718     break; 
17719   case mp_path_type:
17720     mp->cur_exp=mp_copy_path(mp, value(p));
17721     break;
17722   case mp_transform_type: case mp_color_type: 
17723   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
17724     @<Copy the big node |p|@>;
17725     break;
17726   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
17727     mp_encapsulate(mp, mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
17728     break;
17729   case mp_numeric_type: 
17730     new_indep(p); goto RESTART;
17731     break;
17732   case mp_independent: 
17733     q=mp_single_dependency(mp, p);
17734     if ( q==mp->dep_final ){ 
17735       mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17736     } else { 
17737       mp->cur_type=mp_dependent; mp_encapsulate(mp, q);
17738     }
17739     break;
17740   default: 
17741     mp_confusion(mp, "copy");
17742 @:this can't happen copy}{\quad copy@>
17743     break;
17744   }
17745 }
17746
17747 @ The |encapsulate| subroutine assumes that |dep_final| is the
17748 tail of dependency list~|p|.
17749
17750 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17751 void mp_encapsulate (MP mp,pointer p) { 
17752   mp->cur_exp=mp_get_node(mp, value_node_size); type(mp->cur_exp)=mp->cur_type;
17753   name_type(mp->cur_exp)=mp_capsule; mp_new_dep(mp, mp->cur_exp,p);
17754 }
17755
17756 @ The most tedious case arises when the user refers to a
17757 \&{pair}, \&{color}, or \&{transform} variable; we must copy several fields,
17758 each of which can be |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|,
17759 or |known|.
17760
17761 @<Copy the big node |p|@>=
17762
17763   if ( value(p)==null ) 
17764     mp_init_big_node(mp, p);
17765   t=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(t)=mp_capsule; type(t)=mp->cur_type;
17766   mp_init_big_node(mp, t);
17767   q=value(p)+mp->big_node_size[mp->cur_type]; 
17768   r=value(t)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
17769   do {  
17770     q=q-2; r=r-2; mp_install(mp, r,q);
17771   } while (q!=value(p));
17772   mp->cur_exp=t;
17773 }
17774
17775 @ The |install| procedure copies a numeric field~|q| into field~|r| of
17776 a big node that will be part of a capsule.
17777
17778 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17779 void mp_install (MP mp,pointer r, pointer q) {
17780   pointer p; /* temporary register */
17781   if ( type(q)==mp_known ){ 
17782     value(r)=value(q); type(r)=mp_known;
17783   } else  if ( type(q)==mp_independent ) {
17784     p=mp_single_dependency(mp, q);
17785     if ( p==mp->dep_final ) {
17786       type(r)=mp_known; value(r)=0; mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
17787     } else  { 
17788       type(r)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, r,p);
17789     }
17790   } else {
17791     type(r)=type(q); mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(q)));
17792   }
17793 }
17794
17795 @ Expressions of the form `\.{a[b,c]}' are converted into
17796 `\.{b+a*(c-b)}', without checking the types of \.b~or~\.c,
17797 provided that \.a is numeric.
17798
17799 @<Scan a mediation...@>=
17800
17801   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17802   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
17803     @<Put the left bracket and the expression back...@>;
17804     mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17805   } else { 
17806     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17807     if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17808       mp_missing_err(mp, "]");
17809 @.Missing `]'@>
17810       help3("I've scanned an expression of the form `a[b,c',",
17811       "so a right bracket should have come next.",
17812       "I shall pretend that one was there.");
17813       mp_back_error(mp);
17814     }
17815     r=mp_stash_cur_exp(mp); mp_make_exp_copy(mp, q);
17816     mp_do_binary(mp, r,minus); mp_do_binary(mp, p,times); 
17817     mp_do_binary(mp, q,plus); mp_get_x_next(mp);
17818   }
17819 }
17820
17821 @ Here is a comparatively simple routine that is used to scan the
17822 \&{suffix} parameters of a macro.
17823
17824 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17825 void mp_scan_suffix (MP mp) {
17826   pointer h,t; /* head and tail of the list being built */
17827   pointer p; /* temporary register */
17828   h=mp_get_avail(mp); t=h;
17829   while (1) { 
17830     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17831       @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>;
17832     }
17833     if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
17834       p=mp_new_num_tok(mp, mp->cur_mod);
17835     } else if ((mp->cur_cmd==tag_token)||(mp->cur_cmd==internal_quantity) ) {
17836        p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
17837     } else {
17838       break;
17839     }
17840     mp_link(t)=p; t=p; mp_get_x_next(mp);
17841   }
17842   mp->cur_exp=mp_link(h); free_avail(h); mp->cur_type=mp_token_list;
17843 }
17844
17845 @ @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>=
17846
17847   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17848   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17849   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17850      mp_missing_err(mp, "]");
17851 @.Missing `]'@>
17852     help3("I've seen a `[' and a subscript value, in a suffix,",
17853       "so a right bracket should have come next.",
17854       "I shall pretend that one was there.");
17855     mp_back_error(mp);
17856   }
17857   mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp;
17858 }
17859
17860 @* \[38] Parsing secondary and higher expressions.
17861
17862 After the intricacies of |scan_primary|\kern-1pt,
17863 the |scan_secondary| routine is
17864 refreshingly simple. It's not trivial, but the operations are relatively
17865 straightforward; the main difficulty is, again, that expressions and data
17866 structures might change drastically every time we call |get_x_next|, so a
17867 cautious approach is mandatory. For example, a macro defined by
17868 \&{primarydef} might have disappeared by the time its second argument has
17869 been scanned; we solve this by increasing the reference count of its token
17870 list, so that the macro can be called even after it has been clobbered.
17871
17872 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17873 void mp_scan_secondary (MP mp) {
17874   pointer p; /* for list manipulation */
17875   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17876   pointer mac_name; /* token defined with \&{primarydef} */
17877 RESTART:
17878   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17879       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17880     mp_bad_exp(mp, "A secondary");
17881 @.A secondary expression...@>
17882   mp_scan_primary(mp);
17883 CONTINUE: 
17884   if ( mp->cur_cmd<=max_secondary_command &&
17885        mp->cur_cmd>=min_secondary_command ) {
17886     p=mp_stash_cur_exp(mp); 
17887     c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17888     if ( d==secondary_primary_macro ) { 
17889       mac_name=mp->cur_sym; 
17890       add_mac_ref(c);
17891     }
17892     mp_get_x_next(mp); 
17893     mp_scan_primary(mp);
17894     if ( d!=secondary_primary_macro ) {
17895       mp_do_binary(mp, p,c);
17896     } else { 
17897       mp_back_input(mp); 
17898       mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
17899       decr(ref_count(c)); 
17900       mp_get_x_next(mp); 
17901       goto RESTART;
17902     }
17903     goto CONTINUE;
17904   }
17905 }
17906
17907 @ The following procedure calls a macro that has two parameters,
17908 |p| and |cur_exp|.
17909
17910 @c void mp_binary_mac (MP mp,pointer p, pointer c, pointer n) {
17911   pointer q,r; /* nodes in the parameter list */
17912   q=mp_get_avail(mp); r=mp_get_avail(mp); mp_link(q)=r;
17913   info(q)=p; info(r)=mp_stash_cur_exp(mp);
17914   mp_macro_call(mp, c,q,n);
17915 }
17916
17917 @ The next procedure, |scan_tertiary|, is pretty much the same deal.
17918
17919 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17920 void mp_scan_tertiary (MP mp) {
17921   pointer p; /* for list manipulation */
17922   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17923   pointer mac_name; /* token defined with \&{secondarydef} */
17924 RESTART:
17925   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17926       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17927     mp_bad_exp(mp, "A tertiary");
17928 @.A tertiary expression...@>
17929   mp_scan_secondary(mp);
17930 CONTINUE: 
17931   if ( mp->cur_cmd<=max_tertiary_command ) {
17932     if ( mp->cur_cmd>=min_tertiary_command ) {
17933       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17934       if ( d==tertiary_secondary_macro ) { 
17935         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
17936       };
17937       mp_get_x_next(mp); mp_scan_secondary(mp);
17938       if ( d!=tertiary_secondary_macro ) {
17939         mp_do_binary(mp, p,c);
17940       } else { 
17941         mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
17942         decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
17943         goto RESTART;
17944       }
17945       goto CONTINUE;
17946     }
17947   }
17948 }
17949
17950 @ Finally we reach the deepest level in our quartet of parsing routines.
17951 This one is much like the others; but it has an extra complication from
17952 paths, which materialize here.
17953
17954 @d continue_path 25 /* a label inside of |scan_expression| */
17955 @d finish_path 26 /* another */
17956
17957 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17958 void mp_scan_expression (MP mp) {
17959   pointer p,q,r,pp,qq; /* for list manipulation */
17960   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17961   int my_var_flag; /* initial value of |var_flag| */
17962   pointer mac_name; /* token defined with \&{tertiarydef} */
17963   boolean cycle_hit; /* did a path expression just end with `\&{cycle}'? */
17964   scaled x,y; /* explicit coordinates or tension at a path join */
17965   int t; /* knot type following a path join */
17966   t=0; y=0; x=0;
17967   my_var_flag=mp->var_flag; mac_name=null;
17968 RESTART:
17969   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17970       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17971     mp_bad_exp(mp, "An");
17972 @.An expression...@>
17973   mp_scan_tertiary(mp);
17974 CONTINUE: 
17975   if ( mp->cur_cmd<=max_expression_command )
17976     if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command ) {
17977       if ( (mp->cur_cmd!=equals)||(my_var_flag!=assignment) ) {
17978         p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17979         if ( d==expression_tertiary_macro ) {
17980           mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
17981         }
17982         if ( (d<ampersand)||((d==ampersand)&&
17983              ((type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_path_type))) ) {
17984           @<Scan a path construction operation;
17985             but |return| if |p| has the wrong type@>;
17986         } else { 
17987           mp_get_x_next(mp); mp_scan_tertiary(mp);
17988           if ( d!=expression_tertiary_macro ) {
17989             mp_do_binary(mp, p,c);
17990           } else  { 
17991             mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
17992             decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
17993             goto RESTART;
17994           }
17995         }
17996         goto CONTINUE;
17997      }
17998   }
17999 }
18000
18001 @ The reader should review the data structure conventions for paths before
18002 hoping to understand the next part of this code.
18003
18004 @<Scan a path construction operation...@>=
18005
18006   cycle_hit=false;
18007   @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|;
18008     but |return| if |p| doesn't have a suitable type@>;
18009 CONTINUE_PATH: 
18010   @<Determine the path join parameters;
18011     but |goto finish_path| if there's only a direction specifier@>;
18012   if ( mp->cur_cmd==cycle ) {
18013     @<Get ready to close a cycle@>;
18014   } else { 
18015     mp_scan_tertiary(mp);
18016     @<Convert the right operand, |cur_exp|,
18017       into a partial path from |pp| to~|qq|@>;
18018   }
18019   @<Join the partial paths and reset |p| and |q| to the head and tail
18020     of the result@>;
18021   if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command )
18022     if ( mp->cur_cmd<=ampersand ) if ( ! cycle_hit ) goto CONTINUE_PATH;
18023 FINISH_PATH:
18024   @<Choose control points for the path and put the result into |cur_exp|@>;
18025 }
18026
18027 @ @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|...@>=
18028
18029   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
18030   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) p=mp_new_knot(mp);
18031   else if ( mp->cur_type==mp_path_type ) p=mp->cur_exp;
18032   else return;
18033   q=p;
18034   while ( mp_link(q)!=p ) q=mp_link(q);
18035   if ( left_type(p)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18036     r=mp_copy_knot(mp, p); mp_link(q)=r; q=r;
18037   }
18038   left_type(p)=mp_open; right_type(q)=mp_open;
18039 }
18040
18041 @ A pair of numeric values is changed into a knot node for a one-point path
18042 when \MP\ discovers that the pair is part of a path.
18043
18044 @c @<Declare the procedure called |known_pair|@>
18045 pointer mp_new_knot (MP mp) { /* convert a pair to a knot with two endpoints */
18046   pointer q; /* the new node */
18047   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); left_type(q)=mp_endpoint;
18048   right_type(q)=mp_endpoint; originator(q)=mp_metapost_user; mp_link(q)=q;
18049   mp_known_pair(mp); x_coord(q)=mp->cur_x; y_coord(q)=mp->cur_y;
18050   return q;
18051 }
18052
18053 @ The |known_pair| subroutine sets |cur_x| and |cur_y| to the components
18054 of the current expression, assuming that the current expression is a
18055 pair of known numerics. Unknown components are zeroed, and the
18056 current expression is flushed.
18057
18058 @<Declare the procedure called |known_pair|@>=
18059 void mp_known_pair (MP mp) {
18060   pointer p; /* the pair node */
18061   if ( mp->cur_type!=mp_pair_type ) {
18062     exp_err("Undefined coordinates have been replaced by (0,0)");
18063 @.Undefined coordinates...@>
18064     help5("I need x and y numbers for this part of the path.",
18065        "The value I found (see above) was no good;",
18066        "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18067        "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18068 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18069        "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18070     mp_put_get_flush_error(mp, 0); mp->cur_x=0; mp->cur_y=0;
18071   } else { 
18072     p=value(mp->cur_exp);
18073      @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known;
18074        copy them into |cur_x| and |cur_y|@>;
18075     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
18076   }
18077 }
18078
18079 @ @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known...@>=
18080 if ( type(x_part_loc(p))==mp_known ) {
18081   mp->cur_x=value(x_part_loc(p));
18082 } else { 
18083   mp_disp_err(mp, x_part_loc(p),
18084     "Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18085 @.Undefined coordinates...@>
18086   help5("I need a `known' x value for this part of the path.",
18087     "The value I found (see above) was no good;",
18088     "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18089     "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18090 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18091     "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18092   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, x_part_loc(p)); mp->cur_x=0;
18093 }
18094 if ( type(y_part_loc(p))==mp_known ) {
18095   mp->cur_y=value(y_part_loc(p));
18096 } else { 
18097   mp_disp_err(mp, y_part_loc(p),
18098     "Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18099   help5("I need a `known' y value for this part of the path.",
18100     "The value I found (see above) was no good;",
18101     "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18102     "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18103     "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18104   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, y_part_loc(p)); mp->cur_y=0;
18105 }
18106
18107 @ At this point |cur_cmd| is either |ampersand|, |left_brace|, or |path_join|.
18108
18109 @<Determine the path join parameters...@>=
18110 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18111   @<Put the pre-join direction information into node |q|@>;
18112 }
18113 d=mp->cur_cmd;
18114 if ( d==path_join ) {
18115   @<Determine the tension and/or control points@>;
18116 } else if ( d!=ampersand ) {
18117   goto FINISH_PATH;
18118 }
18119 mp_get_x_next(mp);
18120 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18121   @<Put the post-join direction information into |x| and |t|@>;
18122 } else if ( right_type(q)!=mp_explicit ) {
18123   t=mp_open; x=0;
18124 }
18125
18126 @ The |scan_direction| subroutine looks at the directional information
18127 that is enclosed in braces, and also scans ahead to the following character.
18128 A type code is returned, either |open| (if the direction was $(0,0)$),
18129 or |curl| (if the direction was a curl of known value |cur_exp|), or
18130 |given| (if the direction is given by the |angle| value that now
18131 appears in |cur_exp|).
18132
18133 There's nothing difficult about this subroutine, but the program is rather
18134 lengthy because a variety of potential errors need to be nipped in the bud.
18135
18136 @c quarterword mp_scan_direction (MP mp) {
18137   int t; /* the type of information found */
18138   scaled x; /* an |x| coordinate */
18139   mp_get_x_next(mp);
18140   if ( mp->cur_cmd==curl_command ) {
18141      @<Scan a curl specification@>;
18142   } else {
18143     @<Scan a given direction@>;
18144   }
18145   if ( mp->cur_cmd!=right_brace ) {
18146     mp_missing_err(mp, "}");
18147 @.Missing `\char`\}'@>
18148     help3("I've scanned a direction spec for part of a path,",
18149       "so a right brace should have come next.",
18150       "I shall pretend that one was there.");
18151     mp_back_error(mp);
18152   }
18153   mp_get_x_next(mp); 
18154   return t;
18155 }
18156
18157 @ @<Scan a curl specification@>=
18158 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18159 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<0) ){ 
18160   exp_err("Improper curl has been replaced by 1");
18161 @.Improper curl@>
18162   help1("A curl must be a known, nonnegative number.");
18163   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18164 }
18165 t=mp_curl;
18166 }
18167
18168 @ @<Scan a given direction@>=
18169 { mp_scan_expression(mp);
18170   if ( mp->cur_type>mp_pair_type ) {
18171     @<Get given directions separated by commas@>;
18172   } else {
18173     mp_known_pair(mp);
18174   }
18175   if ( (mp->cur_x==0)&&(mp->cur_y==0) )  t=mp_open;
18176   else  { t=mp_given; mp->cur_exp=mp_n_arg(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);}
18177 }
18178
18179 @ @<Get given directions separated by commas@>=
18180
18181   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18182     exp_err("Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18183 @.Undefined coordinates...@>
18184     help5("I need a `known' x value for this part of the path.",
18185       "The value I found (see above) was no good;",
18186       "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18187       "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18188 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18189       "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18190     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18191   }
18192   x=mp->cur_exp;
18193   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
18194     mp_missing_err(mp, ",");
18195 @.Missing `,'@>
18196     help2("I've got the x coordinate of a path direction;",
18197           "will look for the y coordinate next.");
18198     mp_back_error(mp);
18199   }
18200   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18201   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18202      exp_err("Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18203     help5("I need a `known' y value for this part of the path.",
18204       "The value I found (see above) was no good;",
18205       "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18206       "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18207       "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18208     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18209   }
18210   mp->cur_y=mp->cur_exp; mp->cur_x=x;
18211 }
18212
18213 @ At this point |right_type(q)| is usually |open|, but it may have been
18214 set to some other value by a previous operation. We must maintain
18215 the value of |right_type(q)| in cases such as
18216 `\.{..\{curl2\}z\{0,0\}..}'.
18217
18218 @<Put the pre-join...@>=
18219
18220   t=mp_scan_direction(mp);
18221   if ( t!=mp_open ) {
18222     right_type(q)=t; right_given(q)=mp->cur_exp;
18223     if ( left_type(q)==mp_open ) {
18224       left_type(q)=t; left_given(q)=mp->cur_exp;
18225     } /* note that |left_given(q)=left_curl(q)| */
18226   }
18227 }
18228
18229 @ Since |left_tension| and |left_y| share the same position in knot nodes,
18230 and since |left_given| is similarly equivalent to |left_x|, we use
18231 |x| and |y| to hold the given direction and tension information when
18232 there are no explicit control points.
18233
18234 @<Put the post-join...@>=
18235
18236   t=mp_scan_direction(mp);
18237   if ( right_type(q)!=mp_explicit ) x=mp->cur_exp;
18238   else t=mp_explicit; /* the direction information is superfluous */
18239 }
18240
18241 @ @<Determine the tension and/or...@>=
18242
18243   mp_get_x_next(mp);
18244   if ( mp->cur_cmd==tension ) {
18245     @<Set explicit tensions@>;
18246   } else if ( mp->cur_cmd==controls ) {
18247     @<Set explicit control points@>;
18248   } else  { 
18249     right_tension(q)=unity; y=unity; mp_back_input(mp); /* default tension */
18250     goto DONE;
18251   };
18252   if ( mp->cur_cmd!=path_join ) {
18253      mp_missing_err(mp, "..");
18254 @.Missing `..'@>
18255     help1("A path join command should end with two dots.");
18256     mp_back_error(mp);
18257   }
18258 DONE:
18259   ;
18260 }
18261
18262 @ @<Set explicit tensions@>=
18263
18264   mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18265   if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18266   mp_scan_primary(mp);
18267   @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18268   if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18269   right_tension(q)=mp->cur_exp;
18270   if ( mp->cur_cmd==and_command ) {
18271     mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18272     if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18273     mp_scan_primary(mp);
18274     @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18275     if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18276   }
18277   y=mp->cur_exp;
18278 }
18279
18280 @ @d min_tension three_quarter_unit
18281
18282 @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>=
18283 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<min_tension) ) {
18284   exp_err("Improper tension has been set to 1");
18285 @.Improper tension@>
18286   help1("The expression above should have been a number >=3/4.");
18287   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18288 }
18289
18290 @ @<Set explicit control points@>=
18291
18292   right_type(q)=mp_explicit; t=mp_explicit; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18293   mp_known_pair(mp); right_x(q)=mp->cur_x; right_y(q)=mp->cur_y;
18294   if ( mp->cur_cmd!=and_command ) {
18295     x=right_x(q); y=right_y(q);
18296   } else { 
18297     mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18298     mp_known_pair(mp); x=mp->cur_x; y=mp->cur_y;
18299   }
18300 }
18301
18302 @ @<Convert the right operand, |cur_exp|, into a partial path...@>=
18303
18304   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) pp=mp_new_knot(mp);
18305   else pp=mp->cur_exp;
18306   qq=pp;
18307   while ( mp_link(qq)!=pp ) qq=mp_link(qq);
18308   if ( left_type(pp)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18309     r=mp_copy_knot(mp, pp); mp_link(qq)=r; qq=r;
18310   }
18311   left_type(pp)=mp_open; right_type(qq)=mp_open;
18312 }
18313
18314 @ If a person tries to define an entire path by saying `\.{(x,y)\&cycle}',
18315 we silently change the specification to `\.{(x,y)..cycle}', since a cycle
18316 shouldn't have length zero.
18317
18318 @<Get ready to close a cycle@>=
18319
18320   cycle_hit=true; mp_get_x_next(mp); pp=p; qq=p;
18321   if ( d==ampersand ) if ( p==q ) {
18322     d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18323   }
18324 }
18325
18326 @ @<Join the partial paths and reset |p| and |q|...@>=
18327
18328 if ( d==ampersand ) {
18329   if ( (x_coord(q)!=x_coord(pp))||(y_coord(q)!=y_coord(pp)) ) {
18330     print_err("Paths don't touch; `&' will be changed to `..'");
18331 @.Paths don't touch@>
18332     help3("When you join paths `p&q', the ending point of p",
18333       "must be exactly equal to the starting point of q.",
18334       "So I'm going to pretend that you said `p..q' instead.");
18335     mp_put_get_error(mp); d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18336   }
18337 }
18338 @<Plug an opening in |right_type(pp)|, if possible@>;
18339 if ( d==ampersand ) {
18340   @<Splice independent paths together@>;
18341 } else  { 
18342   @<Plug an opening in |right_type(q)|, if possible@>;
18343   mp_link(q)=pp; left_y(pp)=y;
18344   if ( t!=mp_open ) { left_x(pp)=x; left_type(pp)=t;  };
18345 }
18346 q=qq;
18347 }
18348
18349 @ @<Plug an opening in |right_type(q)|...@>=
18350 if ( right_type(q)==mp_open ) {
18351   if ( (left_type(q)==mp_curl)||(left_type(q)==mp_given) ) {
18352     right_type(q)=left_type(q); right_given(q)=left_given(q);
18353   }
18354 }
18355
18356 @ @<Plug an opening in |right_type(pp)|...@>=
18357 if ( right_type(pp)==mp_open ) {
18358   if ( (t==mp_curl)||(t==mp_given) ) {
18359     right_type(pp)=t; right_given(pp)=x;
18360   }
18361 }
18362
18363 @ @<Splice independent paths together@>=
18364
18365   if ( left_type(q)==mp_open ) if ( right_type(q)==mp_open ) {
18366     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18367   }
18368   if ( right_type(pp)==mp_open ) if ( t==mp_open ) {
18369     right_type(pp)=mp_curl; right_curl(pp)=unity;
18370   }
18371   right_type(q)=right_type(pp); mp_link(q)=mp_link(pp);
18372   right_x(q)=right_x(pp); right_y(q)=right_y(pp);
18373   mp_free_node(mp, pp,knot_node_size);
18374   if ( qq==pp ) qq=q;
18375 }
18376
18377 @ @<Choose control points for the path...@>=
18378 if ( cycle_hit ) { 
18379   if ( d==ampersand ) p=q;
18380 } else  { 
18381   left_type(p)=mp_endpoint;
18382   if ( right_type(p)==mp_open ) { 
18383     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
18384   }
18385   right_type(q)=mp_endpoint;
18386   if ( left_type(q)==mp_open ) { 
18387     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18388   }
18389   mp_link(q)=p;
18390 }
18391 mp_make_choices(mp, p);
18392 mp->cur_type=mp_path_type; mp->cur_exp=p
18393
18394 @ Finally, we sometimes need to scan an expression whose value is
18395 supposed to be either |true_code| or |false_code|.
18396
18397 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18398 void mp_get_boolean (MP mp) { 
18399   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18400   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) {
18401     exp_err("Undefined condition will be treated as `false'");
18402 @.Undefined condition...@>
18403     help2("The expression shown above should have had a definite",
18404           "true-or-false value. I'm changing it to `false'.");
18405     mp_put_get_flush_error(mp, false_code); mp->cur_type=mp_boolean_type;
18406   }
18407 }
18408
18409 @* \[39] Doing the operations.
18410 The purpose of parsing is primarily to permit people to avoid piles of
18411 parentheses. But the real work is done after the structure of an expression
18412 has been recognized; that's when new expressions are generated. We
18413 turn now to the guts of \MP, which handles individual operators that
18414 have come through the parsing mechanism.
18415
18416 We'll start with the easy ones that take no operands, then work our way
18417 up to operators with one and ultimately two arguments. In other words,
18418 we will write the three procedures |do_nullary|, |do_unary|, and |do_binary|
18419 that are invoked periodically by the expression scanners.
18420
18421 First let's make sure that all of the primitive operators are in the
18422 hash table. Although |scan_primary| and its relatives made use of the
18423 \\{cmd} code for these operators, the \\{do} routines base everything
18424 on the \\{mod} code. For example, |do_binary| doesn't care whether the
18425 operation it performs is a |primary_binary| or |secondary_binary|, etc.
18426
18427 @<Put each...@>=
18428 mp_primitive(mp, "true",nullary,true_code);
18429 @:true_}{\&{true} primitive@>
18430 mp_primitive(mp, "false",nullary,false_code);
18431 @:false_}{\&{false} primitive@>
18432 mp_primitive(mp, "nullpicture",nullary,null_picture_code);
18433 @:null_picture_}{\&{nullpicture} primitive@>
18434 mp_primitive(mp, "nullpen",nullary,null_pen_code);
18435 @:null_pen_}{\&{nullpen} primitive@>
18436 mp_primitive(mp, "jobname",nullary,job_name_op);
18437 @:job_name_}{\&{jobname} primitive@>
18438 mp_primitive(mp, "readstring",nullary,read_string_op);
18439 @:read_string_}{\&{readstring} primitive@>
18440 mp_primitive(mp, "pencircle",nullary,pen_circle);
18441 @:pen_circle_}{\&{pencircle} primitive@>
18442 mp_primitive(mp, "normaldeviate",nullary,normal_deviate);
18443 @:normal_deviate_}{\&{normaldeviate} primitive@>
18444 mp_primitive(mp, "readfrom",unary,read_from_op);
18445 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
18446 mp_primitive(mp, "closefrom",unary,close_from_op);
18447 @:close_from_}{\&{closefrom} primitive@>
18448 mp_primitive(mp, "odd",unary,odd_op);
18449 @:odd_}{\&{odd} primitive@>
18450 mp_primitive(mp, "known",unary,known_op);
18451 @:known_}{\&{known} primitive@>
18452 mp_primitive(mp, "unknown",unary,unknown_op);
18453 @:unknown_}{\&{unknown} primitive@>
18454 mp_primitive(mp, "not",unary,not_op);
18455 @:not_}{\&{not} primitive@>
18456 mp_primitive(mp, "decimal",unary,decimal);
18457 @:decimal_}{\&{decimal} primitive@>
18458 mp_primitive(mp, "reverse",unary,reverse);
18459 @:reverse_}{\&{reverse} primitive@>
18460 mp_primitive(mp, "makepath",unary,make_path_op);
18461 @:make_path_}{\&{makepath} primitive@>
18462 mp_primitive(mp, "makepen",unary,make_pen_op);
18463 @:make_pen_}{\&{makepen} primitive@>
18464 mp_primitive(mp, "oct",unary,oct_op);
18465 @:oct_}{\&{oct} primitive@>
18466 mp_primitive(mp, "hex",unary,hex_op);
18467 @:hex_}{\&{hex} primitive@>
18468 mp_primitive(mp, "ASCII",unary,ASCII_op);
18469 @:ASCII_}{\&{ASCII} primitive@>
18470 mp_primitive(mp, "char",unary,char_op);
18471 @:char_}{\&{char} primitive@>
18472 mp_primitive(mp, "length",unary,length_op);
18473 @:length_}{\&{length} primitive@>
18474 mp_primitive(mp, "turningnumber",unary,turning_op);
18475 @:turning_number_}{\&{turningnumber} primitive@>
18476 mp_primitive(mp, "xpart",unary,x_part);
18477 @:x_part_}{\&{xpart} primitive@>
18478 mp_primitive(mp, "ypart",unary,y_part);
18479 @:y_part_}{\&{ypart} primitive@>
18480 mp_primitive(mp, "xxpart",unary,xx_part);
18481 @:xx_part_}{\&{xxpart} primitive@>
18482 mp_primitive(mp, "xypart",unary,xy_part);
18483 @:xy_part_}{\&{xypart} primitive@>
18484 mp_primitive(mp, "yxpart",unary,yx_part);
18485 @:yx_part_}{\&{yxpart} primitive@>
18486 mp_primitive(mp, "yypart",unary,yy_part);
18487 @:yy_part_}{\&{yypart} primitive@>
18488 mp_primitive(mp, "redpart",unary,red_part);
18489 @:red_part_}{\&{redpart} primitive@>
18490 mp_primitive(mp, "greenpart",unary,green_part);
18491 @:green_part_}{\&{greenpart} primitive@>
18492 mp_primitive(mp, "bluepart",unary,blue_part);
18493 @:blue_part_}{\&{bluepart} primitive@>
18494 mp_primitive(mp, "cyanpart",unary,cyan_part);
18495 @:cyan_part_}{\&{cyanpart} primitive@>
18496 mp_primitive(mp, "magentapart",unary,magenta_part);
18497 @:magenta_part_}{\&{magentapart} primitive@>
18498 mp_primitive(mp, "yellowpart",unary,yellow_part);
18499 @:yellow_part_}{\&{yellowpart} primitive@>
18500 mp_primitive(mp, "blackpart",unary,black_part);
18501 @:black_part_}{\&{blackpart} primitive@>
18502 mp_primitive(mp, "greypart",unary,grey_part);
18503 @:grey_part_}{\&{greypart} primitive@>
18504 mp_primitive(mp, "colormodel",unary,color_model_part);
18505 @:color_model_part_}{\&{colormodel} primitive@>
18506 mp_primitive(mp, "fontpart",unary,font_part);
18507 @:font_part_}{\&{fontpart} primitive@>
18508 mp_primitive(mp, "textpart",unary,text_part);
18509 @:text_part_}{\&{textpart} primitive@>
18510 mp_primitive(mp, "pathpart",unary,path_part);
18511 @:path_part_}{\&{pathpart} primitive@>
18512 mp_primitive(mp, "penpart",unary,pen_part);
18513 @:pen_part_}{\&{penpart} primitive@>
18514 mp_primitive(mp, "dashpart",unary,dash_part);
18515 @:dash_part_}{\&{dashpart} primitive@>
18516 mp_primitive(mp, "sqrt",unary,sqrt_op);
18517 @:sqrt_}{\&{sqrt} primitive@>
18518 mp_primitive(mp, "mexp",unary,mp_m_exp_op);
18519 @:m_exp_}{\&{mexp} primitive@>
18520 mp_primitive(mp, "mlog",unary,mp_m_log_op);
18521 @:m_log_}{\&{mlog} primitive@>
18522 mp_primitive(mp, "sind",unary,sin_d_op);
18523 @:sin_d_}{\&{sind} primitive@>
18524 mp_primitive(mp, "cosd",unary,cos_d_op);
18525 @:cos_d_}{\&{cosd} primitive@>
18526 mp_primitive(mp, "floor",unary,floor_op);
18527 @:floor_}{\&{floor} primitive@>
18528 mp_primitive(mp, "uniformdeviate",unary,uniform_deviate);
18529 @:uniform_deviate_}{\&{uniformdeviate} primitive@>
18530 mp_primitive(mp, "charexists",unary,char_exists_op);
18531 @:char_exists_}{\&{charexists} primitive@>
18532 mp_primitive(mp, "fontsize",unary,font_size);
18533 @:font_size_}{\&{fontsize} primitive@>
18534 mp_primitive(mp, "llcorner",unary,ll_corner_op);
18535 @:ll_corner_}{\&{llcorner} primitive@>
18536 mp_primitive(mp, "lrcorner",unary,lr_corner_op);
18537 @:lr_corner_}{\&{lrcorner} primitive@>
18538 mp_primitive(mp, "ulcorner",unary,ul_corner_op);
18539 @:ul_corner_}{\&{ulcorner} primitive@>
18540 mp_primitive(mp, "urcorner",unary,ur_corner_op);
18541 @:ur_corner_}{\&{urcorner} primitive@>
18542 mp_primitive(mp, "arclength",unary,arc_length);
18543 @:arc_length_}{\&{arclength} primitive@>
18544 mp_primitive(mp, "angle",unary,angle_op);
18545 @:angle_}{\&{angle} primitive@>
18546 mp_primitive(mp, "cycle",cycle,cycle_op);
18547 @:cycle_}{\&{cycle} primitive@>
18548 mp_primitive(mp, "stroked",unary,stroked_op);
18549 @:stroked_}{\&{stroked} primitive@>
18550 mp_primitive(mp, "filled",unary,filled_op);
18551 @:filled_}{\&{filled} primitive@>
18552 mp_primitive(mp, "textual",unary,textual_op);
18553 @:textual_}{\&{textual} primitive@>
18554 mp_primitive(mp, "clipped",unary,clipped_op);
18555 @:clipped_}{\&{clipped} primitive@>
18556 mp_primitive(mp, "bounded",unary,bounded_op);
18557 @:bounded_}{\&{bounded} primitive@>
18558 mp_primitive(mp, "+",plus_or_minus,plus);
18559 @:+ }{\.{+} primitive@>
18560 mp_primitive(mp, "-",plus_or_minus,minus);
18561 @:- }{\.{-} primitive@>
18562 mp_primitive(mp, "*",secondary_binary,times);
18563 @:* }{\.{*} primitive@>
18564 mp_primitive(mp, "/",slash,over); mp->eqtb[frozen_slash]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
18565 @:/ }{\.{/} primitive@>
18566 mp_primitive(mp, "++",tertiary_binary,pythag_add);
18567 @:++_}{\.{++} primitive@>
18568 mp_primitive(mp, "+-+",tertiary_binary,pythag_sub);
18569 @:+-+_}{\.{+-+} primitive@>
18570 mp_primitive(mp, "or",tertiary_binary,or_op);
18571 @:or_}{\&{or} primitive@>
18572 mp_primitive(mp, "and",and_command,and_op);
18573 @:and_}{\&{and} primitive@>
18574 mp_primitive(mp, "<",expression_binary,less_than);
18575 @:< }{\.{<} primitive@>
18576 mp_primitive(mp, "<=",expression_binary,less_or_equal);
18577 @:<=_}{\.{<=} primitive@>
18578 mp_primitive(mp, ">",expression_binary,greater_than);
18579 @:> }{\.{>} primitive@>
18580 mp_primitive(mp, ">=",expression_binary,greater_or_equal);
18581 @:>=_}{\.{>=} primitive@>
18582 mp_primitive(mp, "=",equals,equal_to);
18583 @:= }{\.{=} primitive@>
18584 mp_primitive(mp, "<>",expression_binary,unequal_to);
18585 @:<>_}{\.{<>} primitive@>
18586 mp_primitive(mp, "substring",primary_binary,substring_of);
18587 @:substring_}{\&{substring} primitive@>
18588 mp_primitive(mp, "subpath",primary_binary,subpath_of);
18589 @:subpath_}{\&{subpath} primitive@>
18590 mp_primitive(mp, "directiontime",primary_binary,direction_time_of);
18591 @:direction_time_}{\&{directiontime} primitive@>
18592 mp_primitive(mp, "point",primary_binary,point_of);
18593 @:point_}{\&{point} primitive@>
18594 mp_primitive(mp, "precontrol",primary_binary,precontrol_of);
18595 @:precontrol_}{\&{precontrol} primitive@>
18596 mp_primitive(mp, "postcontrol",primary_binary,postcontrol_of);
18597 @:postcontrol_}{\&{postcontrol} primitive@>
18598 mp_primitive(mp, "penoffset",primary_binary,pen_offset_of);
18599 @:pen_offset_}{\&{penoffset} primitive@>
18600 mp_primitive(mp, "arctime",primary_binary,arc_time_of);
18601 @:arc_time_of_}{\&{arctime} primitive@>
18602 mp_primitive(mp, "mpversion",nullary,mp_version);
18603 @:mp_verison_}{\&{mpversion} primitive@>
18604 mp_primitive(mp, "&",ampersand,concatenate);
18605 @:!!!}{\.{\&} primitive@>
18606 mp_primitive(mp, "rotated",secondary_binary,rotated_by);
18607 @:rotated_}{\&{rotated} primitive@>
18608 mp_primitive(mp, "slanted",secondary_binary,slanted_by);
18609 @:slanted_}{\&{slanted} primitive@>
18610 mp_primitive(mp, "scaled",secondary_binary,scaled_by);
18611 @:scaled_}{\&{scaled} primitive@>
18612 mp_primitive(mp, "shifted",secondary_binary,shifted_by);
18613 @:shifted_}{\&{shifted} primitive@>
18614 mp_primitive(mp, "transformed",secondary_binary,transformed_by);
18615 @:transformed_}{\&{transformed} primitive@>
18616 mp_primitive(mp, "xscaled",secondary_binary,x_scaled);
18617 @:x_scaled_}{\&{xscaled} primitive@>
18618 mp_primitive(mp, "yscaled",secondary_binary,y_scaled);
18619 @:y_scaled_}{\&{yscaled} primitive@>
18620 mp_primitive(mp, "zscaled",secondary_binary,z_scaled);
18621 @:z_scaled_}{\&{zscaled} primitive@>
18622 mp_primitive(mp, "infont",secondary_binary,in_font);
18623 @:in_font_}{\&{infont} primitive@>
18624 mp_primitive(mp, "intersectiontimes",tertiary_binary,intersect);
18625 @:intersection_times_}{\&{intersectiontimes} primitive@>
18626 mp_primitive(mp, "envelope",primary_binary,envelope_of);
18627 @:envelope_}{\&{envelope} primitive@>
18628
18629 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
18630 case nullary:
18631 case unary:
18632 case primary_binary:
18633 case secondary_binary:
18634 case tertiary_binary:
18635 case expression_binary:
18636 case cycle:
18637 case plus_or_minus:
18638 case slash:
18639 case ampersand:
18640 case equals:
18641 case and_command:
18642   mp_print_op(mp, m);
18643   break;
18644
18645 @ OK, let's look at the simplest \\{do} procedure first.
18646
18647 @c @<Declare nullary action procedure@>
18648 void mp_do_nullary (MP mp,quarterword c) { 
18649   check_arith;
18650   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18651     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,c);
18652   switch (c) {
18653   case true_code: case false_code: 
18654     mp->cur_type=mp_boolean_type; mp->cur_exp=c;
18655     break;
18656   case null_picture_code: 
18657     mp->cur_type=mp_picture_type;
18658     mp->cur_exp=mp_get_node(mp, edge_header_size); 
18659     mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
18660     break;
18661   case null_pen_code: 
18662     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, 0);
18663     break;
18664   case normal_deviate: 
18665     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp_norm_rand(mp);
18666     break;
18667   case pen_circle: 
18668     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, unity);
18669     break;
18670   case job_name_op:  
18671     if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
18672     mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=rts(mp->job_name);
18673     break;
18674   case mp_version: 
18675     mp->cur_type=mp_string_type; 
18676     mp->cur_exp=intern(metapost_version) ;
18677     break;
18678   case read_string_op:
18679     @<Read a string from the terminal@>;
18680     break;
18681   } /* there are no other cases */
18682   check_arith;
18683 }
18684
18685 @ @<Read a string...@>=
18686
18687   if (mp->noninteractive || mp->interaction<=mp_nonstop_mode )
18688     mp_fatal_error(mp, "*** (cannot readstring in nonstop modes)");
18689   mp_begin_file_reading(mp); name=is_read;
18690   limit=start; prompt_input("");
18691   mp_finish_read(mp);
18692 }
18693
18694 @ @<Declare nullary action procedure@>=
18695 void mp_finish_read (MP mp) { /* copy |buffer| line to |cur_exp| */
18696   size_t k;
18697   str_room((int)mp->last-start);
18698   for (k=(size_t)start;k<=mp->last-1;k++) {
18699    append_char(mp->buffer[k]);
18700   }
18701   mp_end_file_reading(mp); mp->cur_type=mp_string_type; 
18702   mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
18703 }
18704
18705 @ Things get a bit more interesting when there's an operand. The
18706 operand to |do_unary| appears in |cur_type| and |cur_exp|.
18707
18708 @c @<Declare unary action procedures@>
18709 void mp_do_unary (MP mp,quarterword c) {
18710   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
18711   integer x; /* a temporary register */
18712   check_arith;
18713   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18714     @<Trace the current unary operation@>;
18715   switch (c) {
18716   case plus:
18717     if ( mp->cur_type<mp_color_type ) mp_bad_unary(mp, plus);
18718     break;
18719   case minus:
18720     @<Negate the current expression@>;
18721     break;
18722   @<Additional cases of unary operators@>;
18723   } /* there are no other cases */
18724   check_arith;
18725 }
18726
18727 @ The |nice_pair| function returns |true| if both components of a pair
18728 are known.
18729
18730 @<Declare unary action procedures@>=
18731 boolean mp_nice_pair (MP mp,integer p, quarterword t) { 
18732   if ( t==mp_pair_type ) {
18733     p=value(p);
18734     if ( type(x_part_loc(p))==mp_known )
18735       if ( type(y_part_loc(p))==mp_known )
18736         return true;
18737   }
18738   return false;
18739 }
18740
18741 @ The |nice_color_or_pair| function is analogous except that it also accepts
18742 fully known colors.
18743
18744 @<Declare unary action procedures@>=
18745 boolean mp_nice_color_or_pair (MP mp,integer p, quarterword t) {
18746   pointer q,r; /* for scanning the big node */
18747   if ( (t!=mp_pair_type)&&(t!=mp_color_type)&&(t!=mp_cmykcolor_type) ) {
18748     return false;
18749   } else { 
18750     q=value(p);
18751     r=q+mp->big_node_size[type(p)];
18752     do {  
18753       r=r-2;
18754       if ( type(r)!=mp_known )
18755         return false;
18756     } while (r!=q);
18757     return true;
18758   }
18759 }
18760
18761 @ @<Declare unary action...@>=
18762 void mp_print_known_or_unknown_type (MP mp,quarterword t, integer v) { 
18763   mp_print_char(mp, xord('('));
18764   if ( t>mp_known ) mp_print(mp, "unknown numeric");
18765   else { if ( (t==mp_pair_type)||(t==mp_color_type)||(t==mp_cmykcolor_type) )
18766     if ( ! mp_nice_color_or_pair(mp, v,t) ) mp_print(mp, "unknown ");
18767     mp_print_type(mp, t);
18768   }
18769   mp_print_char(mp, xord(')'));
18770 }
18771
18772 @ @<Declare unary action...@>=
18773 void mp_bad_unary (MP mp,quarterword c) { 
18774   exp_err("Not implemented: "); mp_print_op(mp, c);
18775 @.Not implemented...@>
18776   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
18777   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
18778     "particular type. Continue, and I'll simply return the",
18779     "argument (shown above) as the result of the operation.");
18780   mp_put_get_error(mp);
18781 }
18782
18783 @ @<Trace the current unary operation@>=
18784
18785   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{"); 
18786   mp_print_op(mp, c); mp_print_char(mp, xord('('));
18787   mp_print_exp(mp, null,0); /* show the operand, but not verbosely */
18788   mp_print(mp, ")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
18789 }
18790
18791 @ Negation is easy except when the current expression
18792 is of type |independent|, or when it is a pair with one or more
18793 |independent| components.
18794
18795 It is tempting to argue that the negative of an independent variable
18796 is an independent variable, hence we don't have to do anything when
18797 negating it. The fallacy is that other dependent variables pointing
18798 to the current expression must change the sign of their
18799 coefficients if we make no change to the current expression.
18800
18801 Instead, we work around the problem by copying the current expression
18802 and recycling it afterwards (cf.~the |stash_in| routine).
18803
18804 @<Negate the current expression@>=
18805 switch (mp->cur_type) {
18806 case mp_color_type:
18807 case mp_cmykcolor_type:
18808 case mp_pair_type:
18809 case mp_independent: 
18810   q=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, q);
18811   if ( mp->cur_type==mp_dependent ) {
18812     mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18813   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { /* |mp_color_type| or |mp_pair_type| */
18814     p=value(mp->cur_exp);
18815     r=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
18816     do {  
18817       r=r-2;
18818       if ( type(r)==mp_known ) negate(value(r));
18819       else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(r));
18820     } while (r!=p);
18821   } /* if |cur_type=mp_known| then |cur_exp=0| */
18822   mp_recycle_value(mp, q); mp_free_node(mp, q,value_node_size);
18823   break;
18824 case mp_dependent:
18825 case mp_proto_dependent:
18826   mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18827   break;
18828 case mp_known:
18829   negate(mp->cur_exp);
18830   break;
18831 default:
18832   mp_bad_unary(mp, minus);
18833   break;
18834 }
18835
18836 @ @<Declare unary action...@>=
18837 void mp_negate_dep_list (MP mp,pointer p) { 
18838   while (1) { 
18839     negate(value(p));
18840     if ( info(p)==null ) return;
18841     p=mp_link(p);
18842   }
18843 }
18844
18845 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18846 case not_op: 
18847   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) mp_bad_unary(mp, not_op);
18848   else mp->cur_exp=true_code+false_code-mp->cur_exp;
18849   break;
18850
18851 @ @d three_sixty_units 23592960 /* that's |360*unity| */
18852 @d boolean_reset(A) if ( (A) ) mp->cur_exp=true_code; else mp->cur_exp=false_code
18853
18854 @<Additional cases of unary operators@>=
18855 case sqrt_op:
18856 case mp_m_exp_op:
18857 case mp_m_log_op:
18858 case sin_d_op:
18859 case cos_d_op:
18860 case floor_op:
18861 case  uniform_deviate:
18862 case odd_op:
18863 case char_exists_op:
18864   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18865     mp_bad_unary(mp, c);
18866   } else {
18867     switch (c) {
18868     case sqrt_op:mp->cur_exp=mp_square_rt(mp, mp->cur_exp);break;
18869     case mp_m_exp_op:mp->cur_exp=mp_m_exp(mp, mp->cur_exp);break;
18870     case mp_m_log_op:mp->cur_exp=mp_m_log(mp, mp->cur_exp);break;
18871     case sin_d_op:
18872     case cos_d_op:
18873       mp_n_sin_cos(mp, (mp->cur_exp % three_sixty_units)*16);
18874       if ( c==sin_d_op ) mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
18875       else mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
18876       break;
18877     case floor_op:mp->cur_exp=mp_floor_scaled(mp, mp->cur_exp);break;
18878     case uniform_deviate:mp->cur_exp=mp_unif_rand(mp, mp->cur_exp);break;
18879     case odd_op: 
18880       boolean_reset(odd(mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp)));
18881       mp->cur_type=mp_boolean_type;
18882       break;
18883     case char_exists_op:
18884       @<Determine if a character has been shipped out@>;
18885       break;
18886     } /* there are no other cases */
18887   }
18888   break;
18889
18890 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18891 case angle_op:
18892   if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) ) {
18893     p=value(mp->cur_exp);
18894     x=mp_n_arg(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)));
18895     if ( x>=0 ) mp_flush_cur_exp(mp, (x+8)/ 16);
18896     else mp_flush_cur_exp(mp, -((-x+8)/ 16));
18897   } else {
18898     mp_bad_unary(mp, angle_op);
18899   }
18900   break;
18901
18902 @ If the current expression is a pair, but the context wants it to
18903 be a path, we call |pair_to_path|.
18904
18905 @<Declare unary action...@>=
18906 void mp_pair_to_path (MP mp) { 
18907   mp->cur_exp=mp_new_knot(mp); 
18908   mp->cur_type=mp_path_type;
18909 }
18910
18911
18912 @d pict_color_type(A) ((mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp))!=null) &&
18913                        (has_color(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))) &&
18914                        ((color_model(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==A)
18915                         ||
18916                         ((color_model(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==mp_uninitialized_model) &&
18917                         (mp->internal[mp_default_color_model]/unity)==(A))))
18918
18919 @<Additional cases of unary operators@>=
18920 case x_part:
18921 case y_part:
18922   if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_transform_type) )
18923     mp_take_part(mp, c);
18924   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18925   else mp_bad_unary(mp, c);
18926   break;
18927 case xx_part:
18928 case xy_part:
18929 case yx_part:
18930 case yy_part: 
18931   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) mp_take_part(mp, c);
18932   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18933   else mp_bad_unary(mp, c);
18934   break;
18935 case red_part:
18936 case green_part:
18937 case blue_part: 
18938   if ( mp->cur_type==mp_color_type ) mp_take_part(mp, c);
18939   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
18940     if pict_color_type(mp_rgb_model) mp_take_pict_part(mp, c);
18941     else mp_bad_color_part(mp, c);
18942   }
18943   else mp_bad_unary(mp, c);
18944   break;
18945 case cyan_part:
18946 case magenta_part:
18947 case yellow_part:
18948 case black_part: 
18949   if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) mp_take_part(mp, c); 
18950   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
18951     if pict_color_type(mp_cmyk_model) mp_take_pict_part(mp, c);
18952     else mp_bad_color_part(mp, c);
18953   }
18954   else mp_bad_unary(mp, c);
18955   break;
18956 case grey_part: 
18957   if ( mp->cur_type==mp_known ) mp->cur_exp=value(c);
18958   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
18959     if pict_color_type(mp_grey_model) mp_take_pict_part(mp, c);
18960     else mp_bad_color_part(mp, c);
18961   }
18962   else mp_bad_unary(mp, c);
18963   break;
18964 case color_model_part: 
18965   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18966   else mp_bad_unary(mp, c);
18967   break;
18968
18969 @ @<Declarations@>=
18970 void mp_bad_color_part(MP mp, quarterword c);
18971
18972 @ @c
18973 void mp_bad_color_part(MP mp, quarterword c) {
18974   pointer p; /* the big node */
18975   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
18976   exp_err("Wrong picture color model: "); mp_print_op(mp, c);
18977 @.Wrong picture color model...@>
18978   if (color_model(p)==mp_grey_model)
18979     mp_print(mp, " of grey object");
18980   else if (color_model(p)==mp_cmyk_model)
18981     mp_print(mp, " of cmyk object");
18982   else if (color_model(p)==mp_rgb_model)
18983     mp_print(mp, " of rgb object");
18984   else if (color_model(p)==mp_no_model) 
18985     mp_print(mp, " of marking object");
18986   else 
18987     mp_print(mp," of defaulted object");
18988   help3("You can only ask for the redpart, greenpart, bluepart of a rgb object,",
18989     "the cyanpart, magentapart, yellowpart or blackpart of a cmyk object, ",
18990     "or the greypart of a grey object. No mixing and matching, please.");
18991   mp_error(mp);
18992   if (c==black_part)
18993     mp_flush_cur_exp(mp,unity);
18994   else
18995     mp_flush_cur_exp(mp,0);
18996 }
18997
18998 @ In the following procedure, |cur_exp| points to a capsule, which points to
18999 a big node. We want to delete all but one part of the big node.
19000
19001 @<Declare unary action...@>=
19002 void mp_take_part (MP mp,quarterword c) {
19003   pointer p; /* the big node */
19004   p=value(mp->cur_exp); value(temp_val)=p; type(temp_val)=mp->cur_type;
19005   mp_link(p)=temp_val; mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
19006   mp_make_exp_copy(mp, p+mp->sector_offset[c+mp_x_part_sector-x_part]);
19007   mp_recycle_value(mp, temp_val);
19008 }
19009
19010 @ @<Initialize table entries...@>=
19011 name_type(temp_val)=mp_capsule;
19012
19013 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19014 case font_part:
19015 case text_part:
19016 case path_part:
19017 case pen_part:
19018 case dash_part:
19019   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19020   else mp_bad_unary(mp, c);
19021   break;
19022
19023 @ @<Declarations@>=
19024 void mp_scale_edges (MP mp);
19025
19026 @ @<Declare unary action...@>=
19027 void mp_take_pict_part (MP mp,quarterword c) {
19028   pointer p; /* first graphical object in |cur_exp| */
19029   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19030   if ( p!=null ) {
19031     switch (c) {
19032     case x_part: case y_part: case xx_part:
19033     case xy_part: case yx_part: case yy_part:
19034       if ( type(p)==mp_text_code ) mp_flush_cur_exp(mp, text_trans_part(p+c));
19035       else goto NOT_FOUND;
19036       break;
19037     case red_part: case green_part: case blue_part:
19038       if ( has_color(p) ) mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c));
19039       else goto NOT_FOUND;
19040       break;
19041     case cyan_part: case magenta_part: case yellow_part:
19042     case black_part:
19043       if ( has_color(p) ) {
19044         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model && c==black_part)
19045           mp_flush_cur_exp(mp, unity);
19046         else
19047           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-cyan_part)));
19048       } else goto NOT_FOUND;
19049       break;
19050     case grey_part:
19051       if ( has_color(p) )
19052           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-grey_part)));
19053       else goto NOT_FOUND;
19054       break;
19055     case color_model_part:
19056       if ( has_color(p) ) {
19057         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19058           mp_flush_cur_exp(mp, mp->internal[mp_default_color_model]);
19059         else
19060           mp_flush_cur_exp(mp, color_model(p)*unity);
19061       } else goto NOT_FOUND;
19062       break;
19063     @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>;
19064     } /* all cases have been enumerated */
19065     return;
19066   };
19067 NOT_FOUND:
19068   @<Convert the current expression to a null value appropriate
19069     for |c|@>;
19070 }
19071
19072 @ @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>=
19073 case text_part: 
19074   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19075   else { 
19076     mp_flush_cur_exp(mp, text_p(p));
19077     add_str_ref(mp->cur_exp);
19078     mp->cur_type=mp_string_type;
19079     };
19080   break;
19081 case font_part: 
19082   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19083   else { 
19084     mp_flush_cur_exp(mp, rts(mp->font_name[font_n(p)])); 
19085     add_str_ref(mp->cur_exp);
19086     mp->cur_type=mp_string_type;
19087   };
19088   break;
19089 case path_part:
19090   if ( type(p)==mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19091   else if ( is_stop(p) ) mp_confusion(mp, "pict");
19092 @:this can't happen pict}{\quad pict@>
19093   else { 
19094     mp_flush_cur_exp(mp, mp_copy_path(mp, path_p(p)));
19095     mp->cur_type=mp_path_type;
19096   }
19097   break;
19098 case pen_part: 
19099   if ( ! has_pen(p) ) goto NOT_FOUND;
19100   else {
19101     if ( pen_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19102     else { mp_flush_cur_exp(mp, copy_pen(pen_p(p)));
19103       mp->cur_type=mp_pen_type;
19104     };
19105   }
19106   break;
19107 case dash_part: 
19108   if ( type(p)!=mp_stroked_code ) goto NOT_FOUND;
19109   else { if ( dash_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19110     else { add_edge_ref(dash_p(p));
19111     mp->se_sf=dash_scale(p);
19112     mp->se_pic=dash_p(p);
19113     mp_scale_edges(mp);
19114     mp_flush_cur_exp(mp, mp->se_pic);
19115     mp->cur_type=mp_picture_type;
19116     };
19117   }
19118   break;
19119
19120 @ Since |scale_edges| had to be declared |forward|, it had to be declared as a
19121 parameterless procedure even though it really takes two arguments and updates
19122 one of them.  Hence the following globals are needed.
19123
19124 @<Global...@>=
19125 pointer se_pic;  /* edge header used and updated by |scale_edges| */
19126 scaled se_sf;  /* the scale factor argument to |scale_edges| */
19127
19128 @ @<Convert the current expression to a null value appropriate...@>=
19129 switch (c) {
19130 case text_part: case font_part: 
19131   mp_flush_cur_exp(mp, null_str);
19132   mp->cur_type=mp_string_type;
19133   break;
19134 case path_part: 
19135   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, knot_node_size));
19136   left_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19137   right_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19138   mp_link(mp->cur_exp)=mp->cur_exp;
19139   x_coord(mp->cur_exp)=0;
19140   y_coord(mp->cur_exp)=0;
19141   originator(mp->cur_exp)=mp_metapost_user;
19142   mp->cur_type=mp_path_type;
19143   break;
19144 case pen_part: 
19145   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_pen_circle(mp, 0));
19146   mp->cur_type=mp_pen_type;
19147   break;
19148 case dash_part: 
19149   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
19150   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
19151   mp->cur_type=mp_picture_type;
19152   break;
19153 default: 
19154    mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19155   break;
19156 }
19157
19158 @ @<Additional cases of unary...@>=
19159 case char_op: 
19160   if ( mp->cur_type!=mp_known ) { 
19161     mp_bad_unary(mp, char_op);
19162   } else { 
19163     mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256; 
19164     mp->cur_type=mp_string_type;
19165     if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
19166   }
19167   break;
19168 case decimal: 
19169   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
19170      mp_bad_unary(mp, decimal);
19171   } else { 
19172     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
19173     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
19174     mp->selector=mp->old_setting; mp->cur_type=mp_string_type;
19175   }
19176   break;
19177 case oct_op:
19178 case hex_op:
19179 case ASCII_op: 
19180   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19181   else mp_str_to_num(mp, c);
19182   break;
19183 case font_size: 
19184   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, font_size);
19185   else @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>;
19186   break;
19187
19188 @ @<Declare unary action...@>=
19189 void mp_str_to_num (MP mp,quarterword c) { /* converts a string to a number */
19190   integer n; /* accumulator */
19191   ASCII_code m; /* current character */
19192   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
19193   int b; /* radix of conversion */
19194   boolean bad_char; /* did the string contain an invalid digit? */
19195   if ( c==ASCII_op ) {
19196     if ( length(mp->cur_exp)==0 ) n=-1;
19197     else n=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
19198   } else { 
19199     if ( c==oct_op ) b=8; else b=16;
19200     n=0; bad_char=false;
19201     for (k=mp->str_start[mp->cur_exp];k<=str_stop(mp->cur_exp)-1;k++) {
19202       m=mp->str_pool[k];
19203       if ( (m>='0')&&(m<='9') ) m=m-'0';
19204       else if ( (m>='A')&&(m<='F') ) m=m-'A'+10;
19205       else if ( (m>='a')&&(m<='f') ) m=m-'a'+10;
19206       else  { bad_char=true; m=0; };
19207       if ( (int)m>=b ) { bad_char=true; m=0; };
19208       if ( n<32768 / b ) n=n*b+m; else n=32767;
19209     }
19210     @<Give error messages if |bad_char| or |n>=4096|@>;
19211   }
19212   mp_flush_cur_exp(mp, n*unity);
19213 }
19214
19215 @ @<Give error messages if |bad_char|...@>=
19216 if ( bad_char ) { 
19217   exp_err("String contains illegal digits");
19218 @.String contains illegal digits@>
19219   if ( c==oct_op ) {
19220     help1("I zeroed out characters that weren't in the range 0..7.");
19221   } else  {
19222     help1("I zeroed out characters that weren't hex digits.");
19223   }
19224   mp_put_get_error(mp);
19225 }
19226 if ( (n>4095) ) {
19227   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) {
19228     print_err("Number too large ("); 
19229     mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, xord(')'));
19230 @.Number too large@>
19231     help2("I have trouble with numbers greater than 4095; watch out.",
19232            "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
19233     mp_put_get_error(mp);
19234   }
19235 }
19236
19237 @ The length operation is somewhat unusual in that it applies to a variety
19238 of different types of operands.
19239
19240 @<Additional cases of unary...@>=
19241 case length_op: 
19242   switch (mp->cur_type) {
19243   case mp_string_type: mp_flush_cur_exp(mp, length(mp->cur_exp)*unity); break;
19244   case mp_path_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_path_length(mp)); break;
19245   case mp_known: mp->cur_exp=abs(mp->cur_exp); break;
19246   case mp_picture_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_pict_length(mp)); break;
19247   default: 
19248     if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) )
19249       mp_flush_cur_exp(mp, mp_pyth_add(mp, 
19250         value(x_part_loc(value(mp->cur_exp))),
19251         value(y_part_loc(value(mp->cur_exp)))));
19252     else mp_bad_unary(mp, c);
19253     break;
19254   }
19255   break;
19256
19257 @ @<Declare unary action...@>=
19258 scaled mp_path_length (MP mp) { /* computes the length of the current path */
19259   scaled n; /* the path length so far */
19260   pointer p; /* traverser */
19261   p=mp->cur_exp;
19262   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
19263   do {  p=mp_link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
19264   return n;
19265 }
19266
19267 @ @<Declare unary action...@>=
19268 scaled mp_pict_length (MP mp) { 
19269   /* counts interior components in picture |cur_exp| */
19270   scaled n; /* the count so far */
19271   pointer p; /* traverser */
19272   n=0;
19273   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19274   if ( p!=null ) {
19275     if ( is_start_or_stop(p) )
19276       if ( mp_skip_1component(mp, p)==null ) p=mp_link(p);
19277     while ( p!=null )  { 
19278       skip_component(p) return n; 
19279       n=n+unity;   
19280     }
19281   }
19282   return n;
19283 }
19284
19285 @ Implement |turningnumber|
19286
19287 @<Additional cases of unary...@>=
19288 case turning_op:
19289   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19290   else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, turning_op);
19291   else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint )
19292      mp_flush_cur_exp(mp, 0); /* not a cyclic path */
19293   else
19294     mp_flush_cur_exp(mp, mp_turn_cycles_wrapper(mp, mp->cur_exp));
19295   break;
19296
19297 @ The function |an_angle| returns the value of the |angle| primitive, or $0$ if the
19298 argument is |origin|.
19299
19300 @<Declare unary action...@>=
19301 angle mp_an_angle (MP mp,scaled xpar, scaled ypar) {
19302   if ( (! ((xpar==0) && (ypar==0))) )
19303     return mp_n_arg(mp, xpar,ypar);
19304   return 0;
19305 }
19306
19307
19308 @ The actual turning number is (for the moment) computed in a C function
19309 that receives eight integers corresponding to the four controlling points,
19310 and returns a single angle.  Besides those, we have to account for discrete
19311 moves at the actual points.
19312
19313 @d mp_floor(a) (a>=0 ? (int)a : -(int)(-a))
19314 @d bezier_error (720*(256*256*16))+1
19315 @d mp_sign(v) ((v)>0 ? 1 : ((v)<0 ? -1 : 0 ))
19316 @d mp_out(A) (double)((A)/(256*256*16))
19317 @d divisor (256*256)
19318 @d double2angle(a) (int)mp_floor(a*256.0*256.0*16.0)
19319
19320 @<Declare unary action...@>=
19321 angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19322             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY);
19323
19324 @ @c 
19325 angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19326             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY) {
19327   double a, b, c;
19328   integer deltax,deltay;
19329   double ax,ay,bx,by,cx,cy,dx,dy;
19330   angle xi = 0, xo = 0, xm = 0;
19331   double res = 0;
19332   ax=(double)(AX/divisor);  ay=(double)(AY/divisor);
19333   bx=(double)(BX/divisor);  by=(double)(BY/divisor);
19334   cx=(double)(CX/divisor);  cy=(double)(CY/divisor);
19335   dx=(double)(DX/divisor);  dy=(double)(DY/divisor);
19336
19337   deltax = (BX-AX); deltay = (BY-AY);
19338   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(CX-AX); deltay=(CY-AY); }
19339   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19340   xi = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19341
19342   deltax = (CX-BX); deltay = (CY-BY);
19343   xm = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19344
19345   deltax = (DX-CX); deltay = (DY-CY);
19346   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-BX); deltay=(DY-BY); }
19347   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19348   xo = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19349
19350   a = (bx-ax)*(cy-by) - (cx-bx)*(by-ay); /* a = (bp-ap)x(cp-bp); */
19351   b = (bx-ax)*(dy-cy) - (by-ay)*(dx-cx);; /* b = (bp-ap)x(dp-cp);*/
19352   c = (cx-bx)*(dy-cy) - (dx-cx)*(cy-by); /* c = (cp-bp)x(dp-cp);*/
19353
19354   if ((a==0)&&(c==0)) {
19355     res = (b==0 ?  0 :  (mp_out(xo)-mp_out(xi))); 
19356   } else if ((a==0)||(c==0)) {
19357     if ((mp_sign(b) == mp_sign(a)) || (mp_sign(b) == mp_sign(c))) {
19358       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19359       if (res<-180.0) 
19360         res += 360.0;
19361       else if (res>180.0)
19362         res -= 360.0;
19363     } else {
19364       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19365     }
19366   } else if ((mp_sign(a)*mp_sign(c))<0) {
19367     res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19368       if (res<-180.0) 
19369         res += 360.0;
19370       else if (res>180.0)
19371         res -= 360.0;
19372   } else {
19373     if (mp_sign(a) == mp_sign(b)) {
19374       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19375       if (res<-180.0) 
19376         res += 360.0;
19377       else if (res>180.0)
19378         res -= 360.0;
19379     } else {
19380       if ((b*b) == (4*a*c)) {
19381         res = (double)bezier_error;
19382       } else if ((b*b) < (4*a*c)) {
19383         res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19384         if (res<=0.0 &&res>-180.0) 
19385           res += 360.0;
19386         else if (res>=0.0 && res<180.0)
19387           res -= 360.0;
19388       } else {
19389         res = mp_out(xo)-mp_out(xi);
19390         if (res<-180.0) 
19391           res += 360.0;
19392         else if (res>180.0)
19393           res -= 360.0;
19394       }
19395     }
19396   }
19397   return double2angle(res);
19398 }
19399
19400 @
19401 @d p_nextnext mp_link(mp_link(p))
19402 @d p_next mp_link(p)
19403 @d seven_twenty_deg 05500000000 /* $720\cdot2^{20}$, represents $720^\circ$ */
19404
19405 @<Declare unary action...@>=
19406 scaled mp_new_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19407   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19408   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19409   pointer p;     /*  for running around the path  */
19410   integer xp,yp;   /*  coordinates of next point  */
19411   integer x,y;   /*  helper coordinates  */
19412   angle in_angle,out_angle;     /*  helper angles */
19413   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
19414   res=0;
19415   turns= 0;
19416   p=c;
19417   old_setting = mp->selector; mp->selector=term_only;
19418   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
19419     mp_begin_diagnostic(mp);
19420     mp_print_nl(mp, "");
19421     mp_end_diagnostic(mp, false);
19422   }
19423   do { 
19424     xp = x_coord(p_next); yp = y_coord(p_next);
19425     ang  = mp_bezier_slope(mp,x_coord(p), y_coord(p), right_x(p), right_y(p),
19426              left_x(p_next), left_y(p_next), xp, yp);
19427     if ( ang>seven_twenty_deg ) {
19428       print_err("Strange path");
19429       mp_error(mp);
19430       mp->selector=old_setting;
19431       return 0;
19432     }
19433     res  = res + ang;
19434     if ( res > one_eighty_deg ) {
19435       res = res - three_sixty_deg;
19436       turns = turns + unity;
19437     }
19438     if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19439       res = res + three_sixty_deg;
19440       turns = turns - unity;
19441     }
19442     /*  incoming angle at next point  */
19443     x = left_x(p_next);  y = left_y(p_next);
19444     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = right_x(p);  y = right_y(p);  };
19445     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p);  y = y_coord(p);  };
19446     in_angle = mp_an_angle(mp, xp - x, yp - y);
19447     /*  outgoing angle at next point  */
19448     x = right_x(p_next);  y = right_y(p_next);
19449     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = left_x(p_nextnext);  y = left_y(p_nextnext);  };
19450     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p_nextnext); y = y_coord(p_nextnext); };
19451     out_angle = mp_an_angle(mp, x - xp, y- yp);
19452     ang  = (out_angle - in_angle);
19453     reduce_angle(ang);
19454     if ( ang!=0 ) {
19455       res  = res + ang;
19456       if ( res >= one_eighty_deg ) {
19457         res = res - three_sixty_deg;
19458         turns = turns + unity;
19459       };
19460       if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19461         res = res + three_sixty_deg;
19462         turns = turns - unity;
19463       };
19464     };
19465     p = mp_link(p);
19466   } while (p!=c);
19467   mp->selector=old_setting;
19468   return turns;
19469 }
19470
19471
19472 @ This code is based on Bogus\l{}av Jackowski's
19473 |emergency_turningnumber| macro, with some minor changes by Taco
19474 Hoekwater. The macro code looked more like this:
19475 {\obeylines
19476 vardef turning\_number primary p =
19477 ~~save res, ang, turns;
19478 ~~res := 0;
19479 ~~if length p <= 2:
19480 ~~~~if Angle ((point 0 of p) - (postcontrol 0 of p)) >= 0:  1  else: -1 fi
19481 ~~else:
19482 ~~~~for t = 0 upto length p-1 :
19483 ~~~~~~angc := Angle ((point t+1 of p)  - (point t of p))
19484 ~~~~~~~~- Angle ((point t of p) - (point t-1 of p));
19485 ~~~~~~if angc > 180: angc := angc - 360; fi;
19486 ~~~~~~if angc < -180: angc := angc + 360; fi;
19487 ~~~~~~res  := res + angc;
19488 ~~~~endfor;
19489 ~~res/360
19490 ~~fi
19491 enddef;}
19492 The general idea is to calculate only the sum of the angles of
19493 straight lines between the points, of a path, not worrying about cusps
19494 or self-intersections in the segments at all. If the segment is not
19495 well-behaved, the result is not necesarily correct. But the old code
19496 was not always correct either, and worse, it sometimes failed for
19497 well-behaved paths as well. All known bugs that were triggered by the
19498 original code no longer occur with this code, and it runs roughly 3
19499 times as fast because the algorithm is much simpler.
19500
19501 @ It is possible to overflow the return value of the |turn_cycles|
19502 function when the path is sufficiently long and winding, but I am not
19503 going to bother testing for that. In any case, it would only return
19504 the looped result value, which is not a big problem.
19505
19506 The macro code for the repeat loop was a bit nicer to look
19507 at than the pascal code, because it could use |point -1 of p|. In
19508 pascal, the fastest way to loop around the path is not to look
19509 backward once, but forward twice. These defines help hide the trick.
19510
19511 @d p_to mp_link(mp_link(p))
19512 @d p_here mp_link(p)
19513 @d p_from p
19514
19515 @<Declare unary action...@>=
19516 scaled mp_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19517   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19518   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19519   pointer p;     /*  for running around the path  */
19520   res=0;  turns= 0; p=c;
19521   do { 
19522     ang  = mp_an_angle (mp, x_coord(p_to) - x_coord(p_here), 
19523                             y_coord(p_to) - y_coord(p_here))
19524         - mp_an_angle (mp, x_coord(p_here) - x_coord(p_from), 
19525                            y_coord(p_here) - y_coord(p_from));
19526     reduce_angle(ang);
19527     res  = res + ang;
19528     if ( res >= three_sixty_deg )  {
19529       res = res - three_sixty_deg;
19530       turns = turns + unity;
19531     };
19532     if ( res <= -three_sixty_deg ) {
19533       res = res + three_sixty_deg;
19534       turns = turns - unity;
19535     };
19536     p = mp_link(p);
19537   } while (p!=c);
19538   return turns;
19539 }
19540
19541 @ @<Declare unary action...@>=
19542 scaled mp_turn_cycles_wrapper (MP mp,pointer c) {
19543   scaled nval,oval;
19544   scaled saved_t_o; /* tracing\_online saved  */
19545   if ( (mp_link(c)==c)||(mp_link(mp_link(c))==c) ) {
19546     if ( mp_an_angle (mp, x_coord(c) - right_x(c),  y_coord(c) - right_y(c)) > 0 )
19547       return unity;
19548     else
19549       return -unity;
19550   } else {
19551     nval = mp_new_turn_cycles(mp, c);
19552     oval = mp_turn_cycles(mp, c);
19553     if ( nval!=oval ) {
19554       saved_t_o=mp->internal[mp_tracing_online];
19555       mp->internal[mp_tracing_online]=unity;
19556       mp_begin_diagnostic(mp);
19557       mp_print_nl (mp, "Warning: the turningnumber algorithms do not agree."
19558                        " The current computed value is ");
19559       mp_print_scaled(mp, nval);
19560       mp_print(mp, ", but the 'connect-the-dots' algorithm returned ");
19561       mp_print_scaled(mp, oval);
19562       mp_end_diagnostic(mp, false);
19563       mp->internal[mp_tracing_online]=saved_t_o;
19564     }
19565     return nval;
19566   }
19567 }
19568
19569 @ @<Declare unary action...@>=
19570 scaled mp_count_turns (MP mp,pointer c) {
19571   pointer p; /* a knot in envelope spec |c| */
19572   integer t; /* total pen offset changes counted */
19573   t=0; p=c;
19574   do {  
19575     t=t+info(p)-zero_off;
19576     p=mp_link(p);
19577   } while (p!=c);
19578   return ((t / 3)*unity);
19579 }
19580
19581 @ @d type_range(A,B) { 
19582   if ( (mp->cur_type>=(A)) && (mp->cur_type<=(B)) ) 
19583     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19584   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19585   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19586   }
19587 @d type_test(A) { 
19588   if ( mp->cur_type==(A) ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19589   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19590   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19591   }
19592
19593 @<Additional cases of unary operators@>=
19594 case mp_boolean_type: 
19595   type_range(mp_boolean_type,mp_unknown_boolean); break;
19596 case mp_string_type: 
19597   type_range(mp_string_type,mp_unknown_string); break;
19598 case mp_pen_type: 
19599   type_range(mp_pen_type,mp_unknown_pen); break;
19600 case mp_path_type: 
19601   type_range(mp_path_type,mp_unknown_path); break;
19602 case mp_picture_type: 
19603   type_range(mp_picture_type,mp_unknown_picture); break;
19604 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
19605 case mp_pair_type: 
19606   type_test(c); break;
19607 case mp_numeric_type: 
19608   type_range(mp_known,mp_independent); break;
19609 case known_op: case unknown_op: 
19610   mp_test_known(mp, c); break;
19611
19612 @ @<Declare unary action procedures@>=
19613 void mp_test_known (MP mp,quarterword c) {
19614   int b; /* is the current expression known? */
19615   pointer p,q; /* locations in a big node */
19616   b=false_code;
19617   switch (mp->cur_type) {
19618   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_string_type:
19619   case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
19620   case mp_known: 
19621     b=true_code;
19622     break;
19623   case mp_transform_type:
19624   case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: 
19625     p=value(mp->cur_exp);
19626     q=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
19627     do {  
19628       q=q-2;
19629       if ( type(q)!=mp_known ) 
19630        goto DONE;
19631     } while (q!=p);
19632     b=true_code;
19633   DONE:  
19634     break;
19635   default: 
19636     break;
19637   }
19638   if ( c==known_op ) mp_flush_cur_exp(mp, b);
19639   else mp_flush_cur_exp(mp, true_code+false_code-b);
19640   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19641 }
19642
19643 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19644 case cycle_op: 
19645   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19646   else if ( left_type(mp->cur_exp)!=mp_endpoint ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19647   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19648   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19649   break;
19650
19651 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19652 case arc_length: 
19653   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19654   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, arc_length);
19655   else mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_length(mp, mp->cur_exp));
19656   break;
19657
19658 @ Here we use the fact that |c-filled_op+fill_code| is the desired graphical
19659 object |type|.
19660 @^data structure assumptions@>
19661
19662 @<Additional cases of unary operators@>=
19663 case filled_op:
19664 case stroked_op:
19665 case textual_op:
19666 case clipped_op:
19667 case bounded_op:
19668   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19669   else if ( mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp))==null ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19670   else if ( type(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==c+mp_fill_code-filled_op )
19671     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19672   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19673   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19674   break;
19675
19676 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19677 case make_pen_op: 
19678   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19679   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, make_pen_op);
19680   else { 
19681     mp->cur_type=mp_pen_type;
19682     mp->cur_exp=mp_make_pen(mp, mp->cur_exp,true);
19683   };
19684   break;
19685 case make_path_op: 
19686   if ( mp->cur_type!=mp_pen_type ) mp_bad_unary(mp, make_path_op);
19687   else  { 
19688     mp->cur_type=mp_path_type;
19689     mp_make_path(mp, mp->cur_exp);
19690   };
19691   break;
19692 case reverse: 
19693   if ( mp->cur_type==mp_path_type ) {
19694     p=mp_htap_ypoc(mp, mp->cur_exp);
19695     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) p=mp_link(p);
19696     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=p;
19697   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19698   else mp_bad_unary(mp, reverse);
19699   break;
19700
19701 @ The |pair_value| routine changes the current expression to a
19702 given ordered pair of values.
19703
19704 @<Declare unary action procedures@>=
19705 void mp_pair_value (MP mp,scaled x, scaled y) {
19706   pointer p; /* a pair node */
19707   p=mp_get_node(mp, value_node_size); 
19708   mp_flush_cur_exp(mp, p); mp->cur_type=mp_pair_type;
19709   type(p)=mp_pair_type; name_type(p)=mp_capsule; mp_init_big_node(mp, p);
19710   p=value(p);
19711   type(x_part_loc(p))=mp_known; value(x_part_loc(p))=x;
19712   type(y_part_loc(p))=mp_known; value(y_part_loc(p))=y;
19713 }
19714
19715 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19716 case ll_corner_op: 
19717   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ll_corner_op);
19718   else mp_pair_value(mp, minx,miny);
19719   break;
19720 case lr_corner_op: 
19721   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, lr_corner_op);
19722   else mp_pair_value(mp, maxx,miny);
19723   break;
19724 case ul_corner_op: 
19725   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ul_corner_op);
19726   else mp_pair_value(mp, minx,maxy);
19727   break;
19728 case ur_corner_op: 
19729   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ur_corner_op);
19730   else mp_pair_value(mp, maxx,maxy);
19731   break;
19732
19733 @ Here is a function that sets |minx|, |maxx|, |miny|, |maxy| to the bounding
19734 box of the current expression.  The boolean result is |false| if the expression
19735 has the wrong type.
19736
19737 @<Declare unary action procedures@>=
19738 boolean mp_get_cur_bbox (MP mp) { 
19739   switch (mp->cur_type) {
19740   case mp_picture_type: 
19741     mp_set_bbox(mp, mp->cur_exp,true);
19742     if ( minx_val(mp->cur_exp)>maxx_val(mp->cur_exp) ) {
19743       minx=0; maxx=0; miny=0; maxy=0;
19744     } else { 
19745       minx=minx_val(mp->cur_exp);
19746       maxx=maxx_val(mp->cur_exp);
19747       miny=miny_val(mp->cur_exp);
19748       maxy=maxy_val(mp->cur_exp);
19749     }
19750     break;
19751   case mp_path_type: 
19752     mp_path_bbox(mp, mp->cur_exp);
19753     break;
19754   case mp_pen_type: 
19755     mp_pen_bbox(mp, mp->cur_exp);
19756     break;
19757   default: 
19758     return false;
19759   }
19760   return true;
19761 }
19762
19763 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19764 case read_from_op:
19765 case close_from_op: 
19766   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19767   else mp_do_read_or_close(mp,c);
19768   break;
19769
19770 @ Here is a routine that interprets |cur_exp| as a file name and tries to read
19771 a line from the file or to close the file.
19772
19773 @<Declare unary action procedures@>=
19774 void mp_do_read_or_close (MP mp,quarterword c) {
19775   readf_index n,n0; /* indices for searching |rd_fname| */
19776   @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|; if |cur_exp| must be inserted,
19777     call |start_read_input| and |goto found| or |not_found|@>;
19778   mp_begin_file_reading(mp);
19779   name=is_read;
19780   if ( mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) 
19781     goto FOUND;
19782   mp_end_file_reading(mp);
19783 NOT_FOUND:
19784   @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>;
19785   return;
19786 CLOSE_FILE:
19787   mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous; 
19788   return;
19789 FOUND:
19790   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19791   mp_finish_read(mp);
19792 }
19793
19794 @ Free slots in the |rd_file| and |rd_fname| arrays are marked with NULL's in
19795 |rd_fname|.
19796
19797 @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|...@>=
19798 {   
19799   char *fn;
19800   n=mp->read_files;
19801   n0=mp->read_files;
19802   fn = str(mp->cur_exp);
19803   while (mp_xstrcmp(fn,mp->rd_fname[n])!=0) { 
19804     if ( n>0 ) {
19805       decr(n);
19806     } else if ( c==close_from_op ) {
19807       goto CLOSE_FILE;
19808     } else {
19809       if ( n0==mp->read_files ) {
19810         if ( mp->read_files<mp->max_read_files ) {
19811           incr(mp->read_files);
19812         } else {
19813           void **rd_file;
19814           char **rd_fname;
19815               readf_index l,k;
19816           l = mp->max_read_files + (mp->max_read_files/4);
19817           rd_file = xmalloc((l+1), sizeof(void *));
19818           rd_fname = xmalloc((l+1), sizeof(char *));
19819               for (k=0;k<=l;k++) {
19820             if (k<=mp->max_read_files) {
19821                   rd_file[k]=mp->rd_file[k]; 
19822               rd_fname[k]=mp->rd_fname[k];
19823             } else {
19824               rd_file[k]=0; 
19825               rd_fname[k]=NULL;
19826             }
19827           }
19828               xfree(mp->rd_file); xfree(mp->rd_fname);
19829           mp->max_read_files = l;
19830           mp->rd_file = rd_file;
19831           mp->rd_fname = rd_fname;
19832         }
19833       }
19834       n=n0;
19835       if ( mp_start_read_input(mp,fn,n) ) 
19836         goto FOUND;
19837       else 
19838         goto NOT_FOUND;
19839     }
19840     if ( mp->rd_fname[n]==NULL ) { n0=n; }
19841   } 
19842   if ( c==close_from_op ) { 
19843     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[n]); 
19844     goto NOT_FOUND; 
19845   }
19846 }
19847
19848 @ @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>=
19849 xfree(mp->rd_fname[n]);
19850 mp->rd_fname[n]=NULL;
19851 if ( n==mp->read_files-1 ) mp->read_files=n;
19852 if ( c==close_from_op ) 
19853   goto CLOSE_FILE;
19854 mp_flush_cur_exp(mp, mp->eof_line);
19855 mp->cur_type=mp_string_type
19856
19857 @ The string denoting end-of-file is a one-byte string at position zero, by definition
19858
19859 @<Glob...@>=
19860 str_number eof_line;
19861
19862 @ @<Set init...@>=
19863 mp->eof_line=0;
19864
19865 @ Finally, we have the operations that combine a capsule~|p|
19866 with the current expression.
19867
19868 @d binary_return  { mp_finish_binary(mp, old_p, old_exp); return; }
19869
19870 @c @<Declare binary action procedures@>
19871 void mp_finish_binary (MP mp, pointer old_p, pointer old_exp ){
19872   check_arith; 
19873   @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>;
19874 }
19875 void mp_do_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) {
19876   pointer q,r,rr; /* for list manipulation */
19877   pointer old_p,old_exp; /* capsules to recycle */
19878   integer v; /* for numeric manipulation */
19879   check_arith;
19880   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
19881     @<Trace the current binary operation@>;
19882   }
19883   @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>;
19884   @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>;
19885   switch (c) {
19886   case plus: case minus:
19887     @<Add or subtract the current expression from |p|@>;
19888     break;
19889   @<Additional cases of binary operators@>;
19890   }; /* there are no other cases */
19891   mp_recycle_value(mp, p); 
19892   mp_free_node(mp, p,value_node_size); /* |return| to avoid this */
19893   mp_finish_binary(mp, old_p, old_exp);
19894 }
19895
19896 @ @<Declare binary action...@>=
19897 void mp_bad_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
19898   mp_disp_err(mp, p,"");
19899   exp_err("Not implemented: ");
19900 @.Not implemented...@>
19901   if ( c>=min_of ) mp_print_op(mp, c);
19902   mp_print_known_or_unknown_type(mp, type(p),p);
19903   if ( c>=min_of ) mp_print(mp, "of"); else mp_print_op(mp, c);
19904   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
19905   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
19906        "combination of types. Continue, and I'll return the second",
19907        "argument (see above) as the result of the operation.");
19908   mp_put_get_error(mp);
19909 }
19910 void mp_bad_envelope_pen (MP mp) {
19911   mp_disp_err(mp, null,"");
19912   exp_err("Not implemented: envelope(elliptical pen)of(path)");
19913 @.Not implemented...@>
19914   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
19915        "combination of types. Continue, and I'll return the second",
19916        "argument (see above) as the result of the operation.");
19917   mp_put_get_error(mp);
19918 }
19919
19920 @ @<Trace the current binary operation@>=
19921
19922   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{(");
19923   mp_print_exp(mp,p,0); /* show the operand, but not verbosely */
19924   mp_print_char(mp,xord(')')); mp_print_op(mp,c); mp_print_char(mp,xord('('));
19925   mp_print_exp(mp,null,0); mp_print(mp,")}"); 
19926   mp_end_diagnostic(mp, false);
19927 }
19928
19929 @ Several of the binary operations are potentially complicated by the
19930 fact that |independent| values can sneak into capsules. For example,
19931 we've seen an instance of this difficulty in the unary operation
19932 of negation. In order to reduce the number of cases that need to be
19933 handled, we first change the two operands (if necessary)
19934 to rid them of |independent| components. The original operands are
19935 put into capsules called |old_p| and |old_exp|, which will be
19936 recycled after the binary operation has been safely carried out.
19937
19938 @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>=
19939 if ( old_p!=null ) { 
19940   mp_recycle_value(mp, old_p); mp_free_node(mp, old_p,value_node_size);
19941 }
19942 if ( old_exp!=null ) {
19943   mp_recycle_value(mp, old_exp); mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
19944 }
19945
19946 @ A big node is considered to be ``tarnished'' if it contains at least one
19947 independent component. We will define a simple function called `|tarnished|'
19948 that returns |null| if and only if its argument is not tarnished.
19949
19950 @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>=
19951 switch (type(p)) {
19952 case mp_transform_type:
19953 case mp_color_type:
19954 case mp_cmykcolor_type:
19955 case mp_pair_type: 
19956   old_p=mp_tarnished(mp, p);
19957   break;
19958 case mp_independent: old_p=mp_void; break;
19959 default: old_p=null; break;
19960 }
19961 if ( old_p!=null ) {
19962   q=mp_stash_cur_exp(mp); old_p=p; mp_make_exp_copy(mp, old_p);
19963   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
19964 }
19965
19966 @ @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>=
19967 switch (mp->cur_type) {
19968 case mp_transform_type:
19969 case mp_color_type:
19970 case mp_cmykcolor_type:
19971 case mp_pair_type: 
19972   old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
19973   break;
19974 case mp_independent:old_exp=mp_void; break;
19975 default: old_exp=null; break;
19976 }
19977 if ( old_exp!=null ) {
19978   old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
19979 }
19980
19981 @ @<Declare binary action...@>=
19982 pointer mp_tarnished (MP mp,pointer p) {
19983   pointer q; /* beginning of the big node */
19984   pointer r; /* current position in the big node */
19985   q=value(p); r=q+mp->big_node_size[type(p)];
19986   do {  
19987    r=r-2;
19988    if ( type(r)==mp_independent ) return mp_void; 
19989   } while (r!=q);
19990   return null;
19991 }
19992
19993 @ @<Add or subtract the current expression from |p|@>=
19994 if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
19995   mp_bad_binary(mp, p,c);
19996 } else  {
19997   if ((mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
19998     mp_add_or_subtract(mp, p,null,c);
19999   } else {
20000     if ( mp->cur_type!=type(p) )  {
20001       mp_bad_binary(mp, p,c);
20002     } else { 
20003       q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20004       rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20005       while ( r<rr ) { 
20006         mp_add_or_subtract(mp, q,r,c);
20007         q=q+2; r=r+2;
20008       }
20009     }
20010   }
20011 }
20012
20013 @ The first argument to |add_or_subtract| is the location of a value node
20014 in a capsule or pair node that will soon be recycled. The second argument
20015 is either a location within a pair or transform node of |cur_exp|,
20016 or it is null (which means that |cur_exp| itself should be the second
20017 argument).  The third argument is either |plus| or |minus|.
20018
20019 The sum or difference of the numeric quantities will replace the second
20020 operand.  Arithmetic overflow may go undetected; users aren't supposed to
20021 be monkeying around with really big values.
20022 @^overflow in arithmetic@>
20023
20024 @<Declare binary action...@>=
20025 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>
20026 void mp_add_or_subtract (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
20027   quarterword s,t; /* operand types */
20028   pointer r; /* list traverser */
20029   integer v; /* second operand value */
20030   if ( q==null ) { 
20031     t=mp->cur_type;
20032     if ( t<mp_dependent ) v=mp->cur_exp; else v=dep_list(mp->cur_exp);
20033   } else { 
20034     t=type(q);
20035     if ( t<mp_dependent ) v=value(q); else v=dep_list(q);
20036   }
20037   if ( t==mp_known ) {
20038     if ( c==minus ) negate(v);
20039     if ( type(p)==mp_known ) {
20040       v=mp_slow_add(mp, value(p),v);
20041       if ( q==null ) mp->cur_exp=v; else value(q)=v;
20042       return;
20043     }
20044     @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>;
20045   } else  { 
20046     if ( c==minus ) mp_negate_dep_list(mp, v);
20047     @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>;
20048   }
20049 }
20050
20051 @ @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>=
20052 r=dep_list(p);
20053 while ( info(r)!=null ) r=mp_link(r);
20054 value(r)=mp_slow_add(mp, value(r),v);
20055 if ( q==null ) {
20056   q=mp_get_node(mp, value_node_size); mp->cur_exp=q; mp->cur_type=type(p);
20057   name_type(q)=mp_capsule;
20058 }
20059 dep_list(q)=dep_list(p); type(q)=type(p);
20060 prev_dep(q)=prev_dep(p); mp_link(prev_dep(p))=q;
20061 type(p)=mp_known; /* this will keep the recycler from collecting non-garbage */
20062
20063 @ We prefer |dependent| lists to |mp_proto_dependent| ones, because it is
20064 nice to retain the extra accuracy of |fraction| coefficients.
20065 But we have to handle both kinds, and mixtures too.
20066
20067 @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>=
20068 if ( type(p)==mp_known ) {
20069   @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>;
20070 } else { 
20071   s=type(p); r=dep_list(p);
20072   if ( t==mp_dependent ) {
20073     if ( s==mp_dependent ) {
20074       if ( mp_max_coef(mp, r)+mp_max_coef(mp, v)<coef_bound )
20075         v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_dependent); goto DONE;
20076       } /* |fix_needed| will necessarily be false */
20077       t=mp_proto_dependent; 
20078       v=mp_p_over_v(mp, v,unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
20079     }
20080     if ( s==mp_proto_dependent ) v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_proto_dependent);
20081     else v=mp_p_plus_fq(mp, v,unity,r,mp_proto_dependent,mp_dependent);
20082  DONE:  
20083     @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>;
20084   }
20085
20086 @ @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>=
20087
20088   while ( info(v)!=null ) v=mp_link(v);
20089   value(v)=mp_slow_add(mp, value(p),value(v));
20090 }
20091
20092 @ @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>=
20093 if ( q!=null ) mp_dep_finish(mp, v,q,t);
20094 else  { mp->cur_type=t; mp_dep_finish(mp, v,null,t); }
20095
20096 @ Here's the current situation: The dependency list |v| of type |t|
20097 should either be put into the current expression (if |q=null|) or
20098 into location |q| within a pair node (otherwise). The destination (|cur_exp|
20099 or |q|) formerly held a dependency list with the same
20100 final pointer as the list |v|.
20101
20102 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>=
20103 void mp_dep_finish (MP mp, pointer v, pointer q, quarterword t) {
20104   pointer p; /* the destination */
20105   scaled vv; /* the value, if it is |known| */
20106   if ( q==null ) p=mp->cur_exp; else p=q;
20107   dep_list(p)=v; type(p)=t;
20108   if ( info(v)==null ) { 
20109     vv=value(v);
20110     if ( q==null ) { 
20111       mp_flush_cur_exp(mp, vv);
20112     } else  { 
20113       mp_recycle_value(mp, p); type(q)=mp_known; value(q)=vv; 
20114     }
20115   } else if ( q==null ) {
20116     mp->cur_type=t;
20117   }
20118   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20119 }
20120
20121 @ Let's turn now to the six basic relations of comparison.
20122
20123 @<Additional cases of binary operators@>=
20124 case less_than: case less_or_equal: case greater_than:
20125 case greater_or_equal: case equal_to: case unequal_to:
20126   check_arith; /* at this point |arith_error| should be |false|? */
20127   if ( (mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20128     mp_add_or_subtract(mp, p,null,minus); /* |cur_exp:=(p)-cur_exp| */
20129   } else if ( mp->cur_type!=type(p) ) {
20130     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE; 
20131   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
20132     mp_flush_cur_exp(mp, mp_str_vs_str(mp, value(p),mp->cur_exp));
20133   } else if ((mp->cur_type==mp_unknown_string)||
20134            (mp->cur_type==mp_unknown_boolean) ) {
20135     @<Check if unknowns have been equated@>;
20136   } else if ( (mp->cur_type<=mp_pair_type)&&(mp->cur_type>=mp_transform_type)) {
20137     @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>;
20138   } else if ( mp->cur_type==mp_boolean_type ) {
20139     mp_flush_cur_exp(mp, mp->cur_exp-value(p));
20140   } else { 
20141     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE;
20142   }
20143   @<Compare the current expression with zero@>;
20144 DONE:  
20145   mp->arith_error=false; /* ignore overflow in comparisons */
20146   break;
20147
20148 @ @<Compare the current expression with zero@>=
20149 if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20150   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
20151     mp_disp_err(mp, p,"");
20152     help1("The quantities shown above have not been equated.")
20153   } else  {
20154     help2("Oh dear. I can\'t decide if the expression above is positive,",
20155           "negative, or zero. So this comparison test won't be `true'.");
20156   }
20157   exp_err("Unknown relation will be considered false");
20158 @.Unknown relation...@>
20159   mp_put_get_flush_error(mp, false_code);
20160 } else {
20161   switch (c) {
20162   case less_than: boolean_reset(mp->cur_exp<0); break;
20163   case less_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp<=0); break;
20164   case greater_than: boolean_reset(mp->cur_exp>0); break;
20165   case greater_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp>=0); break;
20166   case equal_to: boolean_reset(mp->cur_exp==0); break;
20167   case unequal_to: boolean_reset(mp->cur_exp!=0); break;
20168   }; /* there are no other cases */
20169 }
20170 mp->cur_type=mp_boolean_type
20171
20172 @ When two unknown strings are in the same ring, we know that they are
20173 equal. Otherwise, we don't know whether they are equal or not, so we
20174 make no change.
20175
20176 @<Check if unknowns have been equated@>=
20177
20178   q=value(mp->cur_exp);
20179   while ( (q!=mp->cur_exp)&&(q!=p) ) q=value(q);
20180   if ( q==p ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
20181 }
20182
20183 @ @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>=
20184
20185   q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20186   rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type]-2;
20187   while (1) { mp_add_or_subtract(mp, q,r,minus);
20188     if ( type(r)!=mp_known ) break;
20189     if ( value(r)!=0 ) break;
20190     if ( r==rr ) break;
20191     q=q+2; r=r+2;
20192   }
20193   mp_take_part(mp, name_type(r)+x_part-mp_x_part_sector);
20194 }
20195
20196 @ Here we use the sneaky fact that |and_op-false_code=or_op-true_code|.
20197
20198 @<Additional cases of binary operators@>=
20199 case and_op:
20200 case or_op: 
20201   if ( (type(p)!=mp_boolean_type)||(mp->cur_type!=mp_boolean_type) )
20202     mp_bad_binary(mp, p,c);
20203   else if ( value(p)==c+false_code-and_op ) mp->cur_exp=value(p);
20204   break;
20205
20206 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20207 case times: 
20208   if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20209    mp_bad_binary(mp, p,times);
20210   } else if ( (mp->cur_type==mp_known)||(type(p)==mp_known) ) {
20211     @<Multiply when at least one operand is known@>;
20212   } else if ( (mp_nice_color_or_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type>mp_pair_type))
20213       ||(mp_nice_color_or_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type)&&
20214           (type(p)>mp_pair_type)) ) {
20215     mp_hard_times(mp, p); 
20216     binary_return;
20217   } else {
20218     mp_bad_binary(mp, p,times);
20219   }
20220   break;
20221
20222 @ @<Multiply when at least one operand is known@>=
20223
20224   if ( type(p)==mp_known ) {
20225     v=value(p); mp_free_node(mp, p,value_node_size); 
20226   } else {
20227     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20228   }
20229   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20230     mp->cur_exp=mp_take_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20231   } else if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||
20232               (mp->cur_type==mp_color_type)||
20233               (mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) ) {
20234     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20235     do {  
20236        p=p-2; mp_dep_mult(mp, p,v,true);
20237     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20238   } else {
20239     mp_dep_mult(mp, null,v,true);
20240   }
20241   binary_return;
20242 }
20243
20244 @ @<Declare binary action...@>=
20245 void mp_dep_mult (MP mp,pointer p, integer v, boolean v_is_scaled) {
20246   pointer q; /* the dependency list being multiplied by |v| */
20247   quarterword s,t; /* its type, before and after */
20248   if ( p==null ) {
20249     q=mp->cur_exp;
20250   } else if ( type(p)!=mp_known ) {
20251     q=p;
20252   } else { 
20253     if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
20254     else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
20255     return;
20256   };
20257   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20258   if ( t==mp_dependent ) if ( v_is_scaled )
20259     if (mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),abs(v),coef_bound-1,unity)>=0 ) 
20260       t=mp_proto_dependent;
20261   q=mp_p_times_v(mp, q,v,s,t,v_is_scaled); 
20262   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20263 }
20264
20265 @ Here is a routine that is similar to |times|; but it is invoked only
20266 internally, when |v| is a |fraction| whose magnitude is at most~1,
20267 and when |cur_type>=mp_color_type|.
20268
20269 @c void mp_frac_mult (MP mp,scaled n, scaled d) {
20270   /* multiplies |cur_exp| by |n/d| */
20271   pointer p; /* a pair node */
20272   pointer old_exp; /* a capsule to recycle */
20273   fraction v; /* |n/d| */
20274   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
20275     @<Trace the fraction multiplication@>;
20276   }
20277   switch (mp->cur_type) {
20278   case mp_transform_type:
20279   case mp_color_type:
20280   case mp_cmykcolor_type:
20281   case mp_pair_type:
20282    old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20283    break;
20284   case mp_independent: old_exp=mp_void; break;
20285   default: old_exp=null; break;
20286   }
20287   if ( old_exp!=null ) { 
20288      old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20289   }
20290   v=mp_make_fraction(mp, n,d);
20291   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20292     mp->cur_exp=mp_take_fraction(mp, mp->cur_exp,v);
20293   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20294     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20295     do {  
20296       p=p-2;
20297       mp_dep_mult(mp, p,v,false);
20298     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20299   } else {
20300     mp_dep_mult(mp, null,v,false);
20301   }
20302   if ( old_exp!=null ) {
20303     mp_recycle_value(mp, old_exp); 
20304     mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20305   }
20306 }
20307
20308 @ @<Trace the fraction multiplication@>=
20309
20310   mp_begin_diagnostic(mp); 
20311   mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_scaled(mp,n); mp_print_char(mp,xord('/'));
20312   mp_print_scaled(mp,d); mp_print(mp,")*("); mp_print_exp(mp,null,0); 
20313   mp_print(mp,")}");
20314   mp_end_diagnostic(mp, false);
20315 }
20316
20317 @ The |hard_times| routine multiplies a nice color or pair by a dependency list.
20318
20319 @<Declare binary action procedures@>=
20320 void mp_hard_times (MP mp,pointer p) {
20321   pointer q; /* a copy of the dependent variable |p| */
20322   pointer r; /* a component of the big node for the nice color or pair */
20323   scaled v; /* the known value for |r| */
20324   if ( type(p)<=mp_pair_type ) { 
20325      q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p); p=q;
20326   }; /* now |cur_type=mp_pair_type| or |cur_type=mp_color_type| */
20327   r=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20328   while (1) { 
20329     r=r-2;
20330     v=value(r);
20331     type(r)=type(p);
20332     if ( r==value(mp->cur_exp) ) 
20333       break;
20334     mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
20335     mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20336   }
20337   mp->mem[value_loc(r)]=mp->mem[value_loc(p)];
20338   mp_link(prev_dep(p))=r;
20339   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20340   mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20341 }
20342
20343 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20344 case over: 
20345   if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20346     mp_bad_binary(mp, p,over);
20347   } else { 
20348     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20349     if ( v==0 ) {
20350       @<Squeal about division by zero@>;
20351     } else { 
20352       if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20353         mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20354       } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20355         p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20356         do {  
20357           p=p-2;  mp_dep_div(mp, p,v);
20358         } while (p!=value(mp->cur_exp));
20359       } else {
20360         mp_dep_div(mp, null,v);
20361       }
20362     }
20363     binary_return;
20364   }
20365   break;
20366
20367 @ @<Declare binary action...@>=
20368 void mp_dep_div (MP mp,pointer p, scaled v) {
20369   pointer q; /* the dependency list being divided by |v| */
20370   quarterword s,t; /* its type, before and after */
20371   if ( p==null ) q=mp->cur_exp;
20372   else if ( type(p)!=mp_known ) q=p;
20373   else { value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v); return; };
20374   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20375   if ( t==mp_dependent )
20376     if ( mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),unity,coef_bound-1,abs(v))>=0 ) 
20377       t=mp_proto_dependent;
20378   q=mp_p_over_v(mp, q,v,s,t); 
20379   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20380 }
20381
20382 @ @<Squeal about division by zero@>=
20383
20384   exp_err("Division by zero");
20385 @.Division by zero@>
20386   help2("You're trying to divide the quantity shown above the error",
20387         "message by zero. I'm going to divide it by one instead.");
20388   mp_put_get_error(mp);
20389 }
20390
20391 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20392 case pythag_add:
20393 case pythag_sub: 
20394    if ( (mp->cur_type==mp_known)&&(type(p)==mp_known) ) {
20395      if ( c==pythag_add ) mp->cur_exp=mp_pyth_add(mp, value(p),mp->cur_exp);
20396      else mp->cur_exp=mp_pyth_sub(mp, value(p),mp->cur_exp);
20397    } else mp_bad_binary(mp, p,c);
20398    break;
20399
20400 @ The next few sections of the program deal with affine transformations
20401 of coordinate data.
20402
20403 @<Additional cases of binary operators@>=
20404 case rotated_by: case slanted_by:
20405 case scaled_by: case shifted_by: case transformed_by:
20406 case x_scaled: case y_scaled: case z_scaled:
20407   if ( type(p)==mp_path_type ) { 
20408     path_trans(c,p); binary_return;
20409   } else if ( type(p)==mp_pen_type ) { 
20410     pen_trans(c,p);
20411     mp->cur_exp=mp_convex_hull(mp, mp->cur_exp); 
20412       /* rounding error could destroy convexity */
20413     binary_return;
20414   } else if ( (type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_transform_type) ) {
20415     mp_big_trans(mp, p,c);
20416   } else if ( type(p)==mp_picture_type ) {
20417     mp_do_edges_trans(mp, p,c); binary_return;
20418   } else {
20419     mp_bad_binary(mp, p,c);
20420   }
20421   break;
20422
20423 @ Let |c| be one of the eight transform operators. The procedure call
20424 |set_up_trans(c)| first changes |cur_exp| to a transform that corresponds to
20425 |c| and the original value of |cur_exp|. (In particular, |cur_exp| doesn't
20426 change at all if |c=transformed_by|.)
20427
20428 Then, if all components of the resulting transform are |known|, they are
20429 moved to the global variables |txx|, |txy|, |tyx|, |tyy|, |tx|, |ty|;
20430 and |cur_exp| is changed to the known value zero.
20431
20432 @<Declare binary action...@>=
20433 void mp_set_up_trans (MP mp,quarterword c) {
20434   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
20435   if ( (c!=transformed_by)||(mp->cur_type!=mp_transform_type) ) {
20436     @<Put the current transform into |cur_exp|@>;
20437   }
20438   @<If the current transform is entirely known, stash it in global variables;
20439     otherwise |return|@>;
20440 }
20441
20442 @ @<Glob...@>=
20443 scaled txx;
20444 scaled txy;
20445 scaled tyx;
20446 scaled tyy;
20447 scaled tx;
20448 scaled ty; /* current transform coefficients */
20449
20450 @ @<Put the current transform...@>=
20451
20452   p=mp_stash_cur_exp(mp); 
20453   mp->cur_exp=mp_id_transform(mp); 
20454   mp->cur_type=mp_transform_type;
20455   q=value(mp->cur_exp);
20456   switch (c) {
20457   @<For each of the eight cases, change the relevant fields of |cur_exp|
20458     and |goto done|;
20459     but do nothing if capsule |p| doesn't have the appropriate type@>;
20460   }; /* there are no other cases */
20461   mp_disp_err(mp, p,"Improper transformation argument");
20462 @.Improper transformation argument@>
20463   help3("The expression shown above has the wrong type,",
20464        "so I can\'t transform anything using it.",
20465        "Proceed, and I'll omit the transformation.");
20466   mp_put_get_error(mp);
20467 DONE: 
20468   mp_recycle_value(mp, p); 
20469   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20470 }
20471
20472 @ @<If the current transform is entirely known, ...@>=
20473 q=value(mp->cur_exp); r=q+transform_node_size;
20474 do {  
20475   r=r-2;
20476   if ( type(r)!=mp_known ) return;
20477 } while (r!=q);
20478 mp->txx=value(xx_part_loc(q));
20479 mp->txy=value(xy_part_loc(q));
20480 mp->tyx=value(yx_part_loc(q));
20481 mp->tyy=value(yy_part_loc(q));
20482 mp->tx=value(x_part_loc(q));
20483 mp->ty=value(y_part_loc(q));
20484 mp_flush_cur_exp(mp, 0)
20485
20486 @ @<For each of the eight cases...@>=
20487 case rotated_by:
20488   if ( type(p)==mp_known )
20489     @<Install sines and cosines, then |goto done|@>;
20490   break;
20491 case slanted_by:
20492   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20493    mp_install(mp, xy_part_loc(q),p); goto DONE;
20494   };
20495   break;
20496 case scaled_by:
20497   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20498     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); 
20499     goto DONE;
20500   };
20501   break;
20502 case shifted_by:
20503   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
20504     r=value(p); mp_install(mp, x_part_loc(q),x_part_loc(r));
20505     mp_install(mp, y_part_loc(q),y_part_loc(r)); goto DONE;
20506   };
20507   break;
20508 case x_scaled:
20509   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20510     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); goto DONE;
20511   };
20512   break;
20513 case y_scaled:
20514   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20515     mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); goto DONE;
20516   };
20517   break;
20518 case z_scaled:
20519   if ( type(p)==mp_pair_type )
20520     @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>;
20521   break;
20522 case transformed_by:
20523   break;
20524   
20525
20526 @ @<Install sines and cosines, then |goto done|@>=
20527 { mp_n_sin_cos(mp, (value(p) % three_sixty_units)*16);
20528   value(xx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
20529   value(yx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
20530   value(xy_part_loc(q))=-value(yx_part_loc(q));
20531   value(yy_part_loc(q))=value(xx_part_loc(q));
20532   goto DONE;
20533 }
20534
20535 @ @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>=
20536
20537   r=value(p);
20538   mp_install(mp, xx_part_loc(q),x_part_loc(r));
20539   mp_install(mp, yy_part_loc(q),x_part_loc(r));
20540   mp_install(mp, yx_part_loc(q),y_part_loc(r));
20541   if ( type(y_part_loc(r))==mp_known ) negate(value(y_part_loc(r)));
20542   else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(y_part_loc(r)));
20543   mp_install(mp, xy_part_loc(q),y_part_loc(r));
20544   goto DONE;
20545 }
20546
20547 @ Procedure |set_up_known_trans| is like |set_up_trans|, but it
20548 insists that the transformation be entirely known.
20549
20550 @<Declare binary action...@>=
20551 void mp_set_up_known_trans (MP mp,quarterword c) { 
20552   mp_set_up_trans(mp, c);
20553   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20554     exp_err("Transform components aren't all known");
20555 @.Transform components...@>
20556     help3("I'm unable to apply a partially specified transformation",
20557       "except to a fully known pair or transform.",
20558       "Proceed, and I'll omit the transformation.");
20559     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
20560     mp->txx=unity; mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tyy=unity; 
20561     mp->tx=0; mp->ty=0;
20562   }
20563 }
20564
20565 @ Here's a procedure that applies the transform |txx..ty| to a pair of
20566 coordinates in locations |p| and~|q|.
20567
20568 @<Declare binary action...@>= 
20569 void mp_trans (MP mp,pointer p, pointer q) {
20570   scaled v; /* the new |x| value */
20571   v=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->txx)+
20572   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->txy)+mp->tx;
20573   mp->mem[q].sc=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->tyx)+
20574   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->tyy)+mp->ty;
20575   mp->mem[p].sc=v;
20576 }
20577
20578 @ The simplest transformation procedure applies a transform to all
20579 coordinates of a path.  The |path_trans(c)(p)| macro applies
20580 a transformation defined by |cur_exp| and the transform operator |c|
20581 to the path~|p|.
20582
20583 @d path_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20584                      mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20585                      mp_do_path_trans(mp, mp->cur_exp); }
20586
20587 @<Declare binary action...@>=
20588 void mp_do_path_trans (MP mp,pointer p) {
20589   pointer q; /* list traverser */
20590   q=p;
20591   do { 
20592     if ( left_type(q)!=mp_endpoint ) 
20593       mp_trans(mp, q+3,q+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20594     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20595     if ( right_type(q)!=mp_endpoint ) 
20596       mp_trans(mp, q+5,q+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20597 @^data structure assumptions@>
20598     q=mp_link(q);
20599   } while (q!=p);
20600 }
20601
20602 @ Transforming a pen is very similar, except that there are no |left_type|
20603 and |right_type| fields.
20604
20605 @d pen_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20606                     mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20607                     mp_do_pen_trans(mp, mp->cur_exp); }
20608
20609 @<Declare binary action...@>=
20610 void mp_do_pen_trans (MP mp,pointer p) {
20611   pointer q; /* list traverser */
20612   if ( pen_is_elliptical(p) ) {
20613     mp_trans(mp, p+3,p+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20614     mp_trans(mp, p+5,p+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20615   };
20616   q=p;
20617   do { 
20618     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20619 @^data structure assumptions@>
20620     q=mp_link(q);
20621   } while (q!=p);
20622 }
20623
20624 @ The next transformation procedure applies to edge structures. It will do
20625 any transformation, but the results may be substandard if the picture contains
20626 text that uses downloaded bitmap fonts.  The binary action procedure is
20627 |do_edges_trans|, but we also need a function that just scales a picture.
20628 That routine is |scale_edges|.  Both it and the underlying routine |edges_trans|
20629 should be thought of as procedures that update an edge structure |h|, except
20630 that they have to return a (possibly new) structure because of the need to call
20631 |private_edges|.
20632
20633 @<Declare binary action...@>=
20634 pointer mp_edges_trans (MP mp, pointer h) {
20635   pointer q; /* the object being transformed */
20636   pointer r,s; /* for list manipulation */
20637   scaled sx,sy; /* saved transformation parameters */
20638   scaled sqdet; /* square root of determinant for |dash_scale| */
20639   integer sgndet; /* sign of the determinant */
20640   scaled v; /* a temporary value */
20641   h=mp_private_edges(mp, h);
20642   sqdet=mp_sqrt_det(mp, mp->txx,mp->txy,mp->tyx,mp->tyy);
20643   sgndet=mp_ab_vs_cd(mp, mp->txx,mp->tyy,mp->txy,mp->tyx);
20644   if ( dash_list(h)!=null_dash ) {
20645     @<Try to transform the dash list of |h|@>;
20646   }
20647   @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly
20648     without scanning the whole structure@>;  
20649   q=mp_link(dummy_loc(h));
20650   while ( q!=null ) { 
20651     @<Transform graphical object |q|@>;
20652     q=mp_link(q);
20653   }
20654   return h;
20655 }
20656 void mp_do_edges_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
20657   mp_set_up_known_trans(mp, c);
20658   value(p)=mp_edges_trans(mp, value(p));
20659   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20660 }
20661 void mp_scale_edges (MP mp) { 
20662   mp->txx=mp->se_sf; mp->tyy=mp->se_sf;
20663   mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tx=0; mp->ty=0;
20664   mp->se_pic=mp_edges_trans(mp, mp->se_pic);
20665 }
20666
20667 @ @<Try to transform the dash list of |h|@>=
20668 if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0)||
20669      (mp->ty!=0)||(abs(mp->txx)!=abs(mp->tyy))) {
20670   mp_flush_dash_list(mp, h);
20671 } else { 
20672   if ( mp->txx<0 ) { @<Reverse the dash list of |h|@>; } 
20673   @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>;
20674   dash_y(h)=mp_take_scaled(mp, dash_y(h),abs(mp->tyy));
20675 }
20676
20677 @ @<Reverse the dash list of |h|@>=
20678
20679   r=dash_list(h);
20680   dash_list(h)=null_dash;
20681   while ( r!=null_dash ) {
20682     s=r; r=mp_link(r);
20683     v=start_x(s); start_x(s)=stop_x(s); stop_x(s)=v;
20684     mp_link(s)=dash_list(h);
20685     dash_list(h)=s;
20686   }
20687 }
20688
20689 @ @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>=
20690 r=dash_list(h);
20691 while ( r!=null_dash ) {
20692   start_x(r)=mp_take_scaled(mp, start_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20693   stop_x(r)=mp_take_scaled(mp, stop_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20694   r=mp_link(r);
20695 }
20696
20697 @ @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly...@>=
20698 if ( (mp->txx==0)&&(mp->tyy==0) ) {
20699   @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>;
20700 } else if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0) ) {
20701   mp_init_bbox(mp, h);
20702   goto DONE1;
20703 }
20704 if ( minx_val(h)<=maxx_val(h) ) {
20705   @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift by
20706    |(tx,ty)|@>;
20707 }
20708 DONE1:
20709
20710
20711
20712 @ @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>=
20713
20714   v=minx_val(h); minx_val(h)=miny_val(h); miny_val(h)=v;
20715   v=maxx_val(h); maxx_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20716 }
20717
20718 @ The sum ``|txx+txy|'' is whichever of |txx| or |txy| is nonzero.  The other
20719 sum is similar.
20720
20721 @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift...@>=
20722
20723   minx_val(h)=mp_take_scaled(mp, minx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20724   maxx_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20725   miny_val(h)=mp_take_scaled(mp, miny_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20726   maxy_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxy_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20727   if ( mp->txx+mp->txy<0 ) {
20728     v=minx_val(h); minx_val(h)=maxx_val(h); maxx_val(h)=v;
20729   }
20730   if ( mp->tyx+mp->tyy<0 ) {
20731     v=miny_val(h); miny_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20732   }
20733 }
20734
20735 @ Now we ready for the main task of transforming the graphical objects in edge
20736 structure~|h|.
20737
20738 @<Transform graphical object |q|@>=
20739 switch (type(q)) {
20740 case mp_fill_code: case mp_stroked_code: 
20741   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20742   @<Transform |pen_p(q)|, making sure polygonal pens stay counter-clockwise@>;
20743   break;
20744 case mp_start_clip_code: case mp_start_bounds_code: 
20745   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20746   break;
20747 case mp_text_code: 
20748   r=text_tx_loc(q);
20749   @<Transform the compact transformation starting at |r|@>;
20750   break;
20751 case mp_stop_clip_code: case mp_stop_bounds_code: 
20752   break;
20753 } /* there are no other cases */
20754
20755 @ Note that the shift parameters |(tx,ty)| apply only to the path being stroked.
20756 The |dash_scale| has to be adjusted  to scale the dash lengths in |dash_p(q)|
20757 since the \ps\ output procedures will try to compensate for the transformation
20758 we are applying to |pen_p(q)|.  Since this compensation is based on the square
20759 root of the determinant, |sqdet| is the appropriate factor.
20760
20761 @<Transform |pen_p(q)|, making sure...@>=
20762 if ( pen_p(q)!=null ) {
20763   sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20764   mp->tx=0; mp->ty=0;
20765   mp_do_pen_trans(mp, pen_p(q));
20766   if ( ((type(q)==mp_stroked_code)&&(dash_p(q)!=null)) )
20767     dash_scale(q)=mp_take_scaled(mp, dash_scale(q),sqdet);
20768   if ( ! pen_is_elliptical(pen_p(q)) )
20769     if ( sgndet<0 )
20770       pen_p(q)=mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, pen_p(q)),true); 
20771          /* this unreverses the pen */
20772   mp->tx=sx; mp->ty=sy;
20773 }
20774
20775 @ This uses the fact that transformations are stored in the order
20776 |(tx,ty,txx,txy,tyx,tyy)|.
20777 @^data structure assumptions@>
20778
20779 @<Transform the compact transformation starting at |r|@>=
20780 mp_trans(mp, r,r+1);
20781 sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20782 mp->tx=0; mp->ty=0;
20783 mp_trans(mp, r+2,r+4);
20784 mp_trans(mp, r+3,r+5);
20785 mp->tx=sx; mp->ty=sy
20786
20787 @ The hard cases of transformation occur when big nodes are involved,
20788 and when some of their components are unknown.
20789
20790 @<Declare binary action...@>=
20791 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>
20792 void mp_big_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) {
20793   pointer q,r,pp,qq; /* list manipulation registers */
20794   quarterword s; /* size of a big node */
20795   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=value(p); r=q+s;
20796   do {  
20797     r=r-2;
20798     if ( type(r)!=mp_known ) {
20799       @<Transform an unknown big node and |return|@>;
20800     }
20801   } while (r!=q);
20802   @<Transform a known big node@>;
20803 } /* node |p| will now be recycled by |do_binary| */
20804
20805 @ @<Transform an unknown big node and |return|@>=
20806
20807   mp_set_up_known_trans(mp, c); mp_make_exp_copy(mp, p); 
20808   r=value(mp->cur_exp);
20809   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20810     mp_bilin1(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,xy_part_loc(q),mp->tyx,0);
20811     mp_bilin1(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,xx_part_loc(q),mp->tyx,0);
20812     mp_bilin1(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,yy_part_loc(q),mp->txy,0);
20813     mp_bilin1(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,yx_part_loc(q),mp->txy,0);
20814   }
20815   mp_bilin1(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,x_part_loc(q),mp->tyx,mp->ty);
20816   mp_bilin1(mp, x_part_loc(r),mp->txx,y_part_loc(q),mp->txy,mp->tx);
20817   return;
20818 }
20819
20820 @ Let |p| point to a two-word value field inside a big node of |cur_exp|,
20821 and let |q| point to a another value field. The |bilin1| procedure
20822 replaces |p| by $p\cdot t+q\cdot u+\delta$.
20823
20824 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20825 void mp_bilin1 (MP mp, pointer p, scaled t, pointer q, 
20826                 scaled u, scaled delta) {
20827   pointer r; /* list traverser */
20828   if ( t!=unity ) mp_dep_mult(mp, p,t,true);
20829   if ( u!=0 ) {
20830     if ( type(q)==mp_known ) {
20831       delta+=mp_take_scaled(mp, value(q),u);
20832     } else { 
20833       @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>;
20834       dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),u,dep_list(q),
20835                                mp_proto_dependent,type(q));
20836     }
20837   }
20838   if ( type(p)==mp_known ) {
20839     value(p)+=delta;
20840   } else {
20841     r=dep_list(p);
20842     while ( info(r)!=null ) r=mp_link(r);
20843     delta+=value(r);
20844     if ( r!=dep_list(p) ) value(r)=delta;
20845     else { mp_recycle_value(mp, p); type(p)=mp_known; value(p)=delta; };
20846   }
20847   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20848 }
20849
20850 @ @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>=
20851 if ( type(p)!=mp_proto_dependent ) {
20852   if ( type(p)==mp_known ) 
20853     mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, value(p)));
20854   else 
20855     dep_list(p)=mp_p_times_v(mp, dep_list(p),unity,mp_dependent,
20856                              mp_proto_dependent,true);
20857   type(p)=mp_proto_dependent;
20858 }
20859
20860 @ @<Transform a known big node@>=
20861 mp_set_up_trans(mp, c);
20862 if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20863   @<Transform known by known@>;
20864 } else { 
20865   pp=mp_stash_cur_exp(mp); qq=value(pp);
20866   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20867   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20868     mp_bilin2(mp, yy_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20869       value(xy_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20870     mp_bilin2(mp, yx_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20871       value(xx_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20872     mp_bilin2(mp, xy_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20873       value(yy_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20874     mp_bilin2(mp, xx_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20875       value(yx_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20876   };
20877   mp_bilin2(mp, y_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20878     value(x_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),y_part_loc(qq));
20879   mp_bilin2(mp, x_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20880     value(y_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),x_part_loc(qq));
20881   mp_recycle_value(mp, pp); mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
20882 }
20883
20884 @ Let |p| be a |mp_proto_dependent| value whose dependency list ends
20885 at |dep_final|. The following procedure adds |v| times another
20886 numeric quantity to~|p|.
20887
20888 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20889 void mp_add_mult_dep (MP mp,pointer p, scaled v, pointer r) { 
20890   if ( type(r)==mp_known ) {
20891     value(mp->dep_final)+=mp_take_scaled(mp, value(r),v);
20892   } else  { 
20893     dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),v,dep_list(r),
20894                                                          mp_proto_dependent,type(r));
20895     if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20896   }
20897 }
20898
20899 @ The |bilin2| procedure is something like |bilin1|, but with known
20900 and unknown quantities reversed. Parameter |p| points to a value field
20901 within the big node for |cur_exp|; and |type(p)=mp_known|. Parameters
20902 |t| and~|u| point to value fields elsewhere; so does parameter~|q|,
20903 unless it is |null| (which stands for zero). Location~|p| will be
20904 replaced by $p\cdot t+v\cdot u+q$.
20905
20906 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20907 void mp_bilin2 (MP mp,pointer p, pointer t, scaled v, 
20908                 pointer u, pointer q) {
20909   scaled vv; /* temporary storage for |value(p)| */
20910   vv=value(p); type(p)=mp_proto_dependent;
20911   mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, 0)); /* this sets |dep_final| */
20912   if ( vv!=0 ) 
20913     mp_add_mult_dep(mp, p,vv,t); /* |dep_final| doesn't change */
20914   if ( v!=0 ) mp_add_mult_dep(mp, p,v,u);
20915   if ( q!=null ) mp_add_mult_dep(mp, p,unity,q);
20916   if ( dep_list(p)==mp->dep_final ) {
20917     vv=value(mp->dep_final); mp_recycle_value(mp, p);
20918     type(p)=mp_known; value(p)=vv;
20919   }
20920 }
20921
20922 @ @<Transform known by known@>=
20923
20924   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20925   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20926     mp_bilin3(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,value(xy_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20927     mp_bilin3(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,value(xx_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20928     mp_bilin3(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,value(yy_part_loc(q)),mp->txy,0);
20929     mp_bilin3(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,value(yx_part_loc(q)),mp->txy,0);
20930   }
20931   mp_bilin3(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,value(x_part_loc(q)),mp->tyx,mp->ty);
20932   mp_bilin3(mp, x_part_loc(r),mp->txx,value(y_part_loc(q)),mp->txy,mp->tx);
20933 }
20934
20935 @ Finally, in |bilin3| everything is |known|.
20936
20937 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20938 void mp_bilin3 (MP mp,pointer p, scaled t, 
20939                scaled v, scaled u, scaled delta) { 
20940   if ( t!=unity )
20941     delta+=mp_take_scaled(mp, value(p),t);
20942   else 
20943     delta+=value(p);
20944   if ( u!=0 ) value(p)=delta+mp_take_scaled(mp, v,u);
20945   else value(p)=delta;
20946 }
20947
20948 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20949 case concatenate: 
20950   if ( (mp->cur_type==mp_string_type)&&(type(p)==mp_string_type) ) mp_cat(mp, p);
20951   else mp_bad_binary(mp, p,concatenate);
20952   break;
20953 case substring_of: 
20954   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_string_type) )
20955     mp_chop_string(mp, value(p));
20956   else mp_bad_binary(mp, p,substring_of);
20957   break;
20958 case subpath_of: 
20959   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
20960   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_path_type) )
20961     mp_chop_path(mp, value(p));
20962   else mp_bad_binary(mp, p,subpath_of);
20963   break;
20964
20965 @ @<Declare binary action...@>=
20966 void mp_cat (MP mp,pointer p) {
20967   str_number a,b; /* the strings being concatenated */
20968   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
20969   a=value(p); b=mp->cur_exp; str_room(length(a)+length(b));
20970   for (k=mp->str_start[a];k<=str_stop(a)-1;k++) {
20971     append_char(mp->str_pool[k]);
20972   }
20973   for (k=mp->str_start[b];k<=str_stop(b)-1;k++) {
20974     append_char(mp->str_pool[k]);
20975   }
20976   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(b);
20977 }
20978
20979 @ @<Declare binary action...@>=
20980 void mp_chop_string (MP mp,pointer p) {
20981   integer a, b; /* start and stop points */
20982   integer l; /* length of the original string */
20983   integer k; /* runs from |a| to |b| */
20984   str_number s; /* the original string */
20985   boolean reversed; /* was |a>b|? */
20986   a=mp_round_unscaled(mp, value(x_part_loc(p)));
20987   b=mp_round_unscaled(mp, value(y_part_loc(p)));
20988   if ( a<=b ) reversed=false;
20989   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
20990   s=mp->cur_exp; l=length(s);
20991   if ( a<0 ) { 
20992     a=0;
20993     if ( b<0 ) b=0;
20994   }
20995   if ( b>l ) { 
20996     b=l;
20997     if ( a>l ) a=l;
20998   }
20999   str_room(b-a);
21000   if ( reversed ) {
21001     for (k=mp->str_start[s]+b-1;k>=mp->str_start[s]+a;k--)  {
21002       append_char(mp->str_pool[k]);
21003     }
21004   } else  {
21005     for (k=mp->str_start[s]+a;k<=mp->str_start[s]+b-1;k++)  {
21006       append_char(mp->str_pool[k]);
21007     }
21008   }
21009   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(s);
21010 }
21011
21012 @ @<Declare binary action...@>=
21013 void mp_chop_path (MP mp,pointer p) {
21014   pointer q; /* a knot in the original path */
21015   pointer pp,qq,rr,ss; /* link variables for copies of path nodes */
21016   scaled a,b,k,l; /* indices for chopping */
21017   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21018   l=mp_path_length(mp); a=value(x_part_loc(p)); b=value(y_part_loc(p));
21019   if ( a<=b ) reversed=false;
21020   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21021   @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>;
21022   q=mp->cur_exp;
21023   while ( a>=unity ) {
21024     q=mp_link(q); a=a-unity; b=b-unity;
21025   }
21026   if ( b==a ) {
21027     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>; 
21028   } else { 
21029     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>; 
21030   }
21031   left_type(pp)=mp_endpoint; right_type(qq)=mp_endpoint; mp_link(qq)=pp;
21032   mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp);
21033   if ( reversed ) {
21034     mp->cur_exp=mp_link(mp_htap_ypoc(mp, pp)); mp_toss_knot_list(mp, pp);
21035   } else {
21036     mp->cur_exp=pp;
21037   }
21038 }
21039
21040 @ @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>=
21041 if ( a<0 ) {
21042   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21043     a=0; if ( b<0 ) b=0;
21044   } else  {
21045     do {  a=a+l; b=b+l; } while (a<0); /* a cycle always has length |l>0| */
21046   }
21047 }
21048 if ( b>l ) {
21049   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21050     b=l; if ( a>l ) a=l;
21051   } else {
21052     while ( a>=l ) { 
21053       a=a-l; b=b-l;
21054     }
21055   }
21056 }
21057
21058 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>=
21059
21060   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21061   do {  
21062     q=mp_link(q); rr=qq; qq=mp_copy_knot(mp, q); mp_link(rr)=qq; b=b-unity;
21063   } while (b>0);
21064   if ( a>0 ) {
21065     ss=pp; pp=mp_link(pp);
21066     mp_split_cubic(mp, ss,a*010000); pp=mp_link(ss);
21067     mp_free_node(mp, ss,knot_node_size);
21068     if ( rr==ss ) {
21069       b=mp_make_scaled(mp, b,unity-a); rr=pp;
21070     }
21071   }
21072   if ( b<0 ) {
21073     mp_split_cubic(mp, rr,(b+unity)*010000);
21074     mp_free_node(mp, qq,knot_node_size);
21075     qq=mp_link(rr);
21076   }
21077 }
21078
21079 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>=
21080
21081   if ( a>0 ) { mp_split_cubic(mp, q,a*010000); q=mp_link(q); };
21082   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21083 }
21084
21085 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21086 case point_of: case precontrol_of: case postcontrol_of: 
21087   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21088      mp_pair_to_path(mp);
21089   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21090     mp_find_point(mp, value(p),c);
21091   else 
21092     mp_bad_binary(mp, p,c);
21093   break;
21094 case pen_offset_of: 
21095   if ( (mp->cur_type==mp_pen_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21096     mp_set_up_offset(mp, value(p));
21097   else 
21098     mp_bad_binary(mp, p,pen_offset_of);
21099   break;
21100 case direction_time_of: 
21101   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21102   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21103     mp_set_up_direction_time(mp, value(p));
21104   else 
21105     mp_bad_binary(mp, p,direction_time_of);
21106   break;
21107 case envelope_of:
21108   if ( (type(p) != mp_pen_type) || (mp->cur_type != mp_path_type) )
21109     mp_bad_binary(mp, p,envelope_of);
21110   else
21111     mp_set_up_envelope(mp, p);
21112   break;
21113
21114 @ @<Declare binary action...@>=
21115 void mp_set_up_offset (MP mp,pointer p) { 
21116   mp_find_offset(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp);
21117   mp_pair_value(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);
21118 }
21119 void mp_set_up_direction_time (MP mp,pointer p) { 
21120   mp_flush_cur_exp(mp, mp_find_direction_time(mp, value(x_part_loc(p)),
21121   value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp));
21122 }
21123 void mp_set_up_envelope (MP mp,pointer p) {
21124   quarterword ljoin, lcap;
21125   scaled miterlim;
21126   pointer q = mp_copy_path(mp, mp->cur_exp); /* the original path */
21127   /* TODO: accept elliptical pens for straight paths */
21128   if (pen_is_elliptical(value(p))) {
21129     mp_bad_envelope_pen(mp);
21130     mp->cur_exp = q;
21131     mp->cur_type = mp_path_type;
21132     return;
21133   }
21134   if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin=2;
21135   else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin=1;
21136   else ljoin=0;
21137   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap=2;
21138   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap=1;
21139   else lcap=0;
21140   if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
21141     miterlim=unity;
21142   else
21143     miterlim=mp->internal[mp_miterlimit];
21144   mp->cur_exp = mp_make_envelope(mp, q, value(p), ljoin,lcap,miterlim);
21145   mp->cur_type = mp_path_type;
21146 }
21147
21148 @ @<Declare binary action...@>=
21149 void mp_find_point (MP mp,scaled v, quarterword c) {
21150   pointer p; /* the path */
21151   scaled n; /* its length */
21152   p=mp->cur_exp;
21153   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
21154   do {  p=mp_link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
21155   if ( n==0 ) { 
21156     v=0; 
21157   } else if ( v<0 ) {
21158     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=0;
21159     else v=n-1-((-v-1) % n);
21160   } else if ( v>n ) {
21161     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=n;
21162     else v=v % n;
21163   }
21164   p=mp->cur_exp;
21165   while ( v>=unity ) { p=mp_link(p); v=v-unity;  };
21166   if ( v!=0 ) {
21167      @<Insert a fractional node by splitting the cubic@>;
21168   }
21169   @<Set the current expression to the desired path coordinates@>;
21170 }
21171
21172 @ @<Insert a fractional node...@>=
21173 { mp_split_cubic(mp, p,v*010000); p=mp_link(p); }
21174
21175 @ @<Set the current expression to the desired path coordinates...@>=
21176 switch (c) {
21177 case point_of: 
21178   mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21179   break;
21180 case precontrol_of: 
21181   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21182   else mp_pair_value(mp, left_x(p),left_y(p));
21183   break;
21184 case postcontrol_of: 
21185   if ( right_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21186   else mp_pair_value(mp, right_x(p),right_y(p));
21187   break;
21188 } /* there are no other cases */
21189
21190 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21191 case arc_time_of: 
21192   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21193      mp_pair_to_path(mp);
21194   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21195     mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_time(mp, mp->cur_exp,value(p)));
21196   else 
21197     mp_bad_binary(mp, p,c);
21198   break;
21199
21200 @ @<Additional cases of bin...@>=
21201 case intersect: 
21202   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
21203     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p);
21204     mp_pair_to_path(mp); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
21205   };
21206   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21207   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_path_type) ) {
21208     mp_path_intersection(mp, value(p),mp->cur_exp);
21209     mp_pair_value(mp, mp->cur_t,mp->cur_tt);
21210   } else {
21211     mp_bad_binary(mp, p,intersect);
21212   }
21213   break;
21214
21215 @ @<Additional cases of bin...@>=
21216 case in_font:
21217   if ( (mp->cur_type!=mp_string_type)||(type(p)!=mp_string_type)) 
21218     mp_bad_binary(mp, p,in_font);
21219   else { mp_do_infont(mp, p); binary_return; }
21220   break;
21221
21222 @ Function |new_text_node| owns the reference count for its second argument
21223 (the text string) but not its first (the font name).
21224
21225 @<Declare binary action...@>=
21226 void mp_do_infont (MP mp,pointer p) {
21227   pointer q;
21228   q=mp_get_node(mp, edge_header_size);
21229   mp_init_edges(mp, q);
21230   mp_link(obj_tail(q))=mp_new_text_node(mp,str(mp->cur_exp),value(p));
21231   obj_tail(q)=mp_link(obj_tail(q));
21232   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
21233   mp_flush_cur_exp(mp, q);
21234   mp->cur_type=mp_picture_type;
21235 }
21236
21237 @* \[40] Statements and commands.
21238 The chief executive of \MP\ is the |do_statement| routine, which
21239 contains the master switch that causes all the various pieces of \MP\
21240 to do their things, in the right order.
21241
21242 In a sense, this is the grand climax of the program: It applies all the
21243 tools that we have worked so hard to construct. In another sense, this is
21244 the messiest part of the program: It necessarily refers to other pieces
21245 of code all over the place, so that a person can't fully understand what is
21246 going on without paging back and forth to be reminded of conventions that
21247 are defined elsewhere. We are now at the hub of the web.
21248
21249 The structure of |do_statement| itself is quite simple.  The first token
21250 of the statement is fetched using |get_x_next|.  If it can be the first
21251 token of an expression, we look for an equation, an assignment, or a
21252 title. Otherwise we use a \&{case} construction to branch at high speed to
21253 the appropriate routine for various and sundry other types of commands,
21254 each of which has an ``action procedure'' that does the necessary work.
21255
21256 The program uses the fact that
21257 $$\hbox{|min_primary_command=max_statement_command=type_name|}$$
21258 to interpret a statement that starts with, e.g., `\&{string}',
21259 as a type declaration rather than a boolean expression.
21260
21261 @c void mp_do_statement (MP mp) { /* governs \MP's activities */
21262   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp);
21263   if ( mp->cur_cmd>max_primary_command ) {
21264     @<Worry about bad statement@>;
21265   } else if ( mp->cur_cmd>max_statement_command ) {
21266     @<Do an equation, assignment, title, or
21267      `$\langle\,$expression$\,\rangle\,$\&{endgroup}'@>;
21268   } else {
21269     @<Do a statement that doesn't begin with an expression@>;
21270   }
21271   if ( mp->cur_cmd<semicolon )
21272     @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>;
21273   mp->error_count=0;
21274 }
21275
21276 @ @<Declarations@>=
21277 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>
21278
21279 @ The only command codes |>max_primary_command| that can be present
21280 at the beginning of a statement are |semicolon| and higher; these
21281 occur when the statement is null.
21282
21283 @<Worry about bad statement@>=
21284
21285   if ( mp->cur_cmd<semicolon ) {
21286     print_err("A statement can't begin with `");
21287 @.A statement can't begin with x@>
21288     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); mp_print_char(mp, xord('\''));
21289     help5("I was looking for the beginning of a new statement.",
21290       "If you just proceed without changing anything, I'll ignore",
21291       "everything up to the next `;'. Please insert a semicolon",
21292       "now in front of anything that you don't want me to delete.",
21293       "(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21294 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21295     mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp);
21296   }
21297 }
21298
21299 @ The help message printed here says that everything is flushed up to
21300 a semicolon, but actually the commands |end_group| and |stop| will
21301 also terminate a statement.
21302
21303 @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>=
21304
21305   print_err("Extra tokens will be flushed");
21306 @.Extra tokens will be flushed@>
21307   help6("I've just read as much of that statement as I could fathom,",
21308         "so a semicolon should have been next. It's very puzzling...",
21309         "but I'll try to get myself back together, by ignoring",
21310         "everything up to the next `;'. Please insert a semicolon",
21311         "now in front of anything that you don't want me to delete.",
21312         "(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21313 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21314   mp_back_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21315   do {  
21316     get_t_next;
21317     @<Decrease the string reference count...@>;
21318   } while (! end_of_statement); /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
21319   mp->scanner_status=normal;
21320 }
21321
21322 @ If |do_statement| ends with |cur_cmd=end_group|, we should have
21323 |cur_type=mp_vacuous| unless the statement was simply an expression;
21324 in the latter case, |cur_type| and |cur_exp| should represent that
21325 expression.
21326
21327 @<Do a statement that doesn't...@>=
21328
21329   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) 
21330     show_cur_cmd_mod;
21331   switch (mp->cur_cmd ) {
21332   case type_name:mp_do_type_declaration(mp); break;
21333   case macro_def:
21334     if ( mp->cur_mod>var_def ) mp_make_op_def(mp);
21335     else if ( mp->cur_mod>end_def ) mp_scan_def(mp);
21336      break;
21337   @<Cases of |do_statement| that invoke particular commands@>;
21338   } /* there are no other cases */
21339   mp->cur_type=mp_vacuous;
21340 }
21341
21342 @ The most important statements begin with expressions.
21343
21344 @<Do an equation, assignment, title, or...@>=
21345
21346   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21347   if ( mp->cur_cmd<end_group ) {
21348     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21349     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21350     else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {@<Do a title@> ; }
21351     else if ( mp->cur_type!=mp_vacuous ){ 
21352       exp_err("Isolated expression");
21353 @.Isolated expression@>
21354       help3("I couldn't find an `=' or `:=' after the",
21355         "expression that is shown above this error message,",
21356         "so I guess I'll just ignore it and carry on.");
21357       mp_put_get_error(mp);
21358     }
21359     mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous;
21360   }
21361 }
21362
21363 @ @<Do a title@>=
21364
21365   if ( mp->internal[mp_tracing_titles]>0 ) {
21366     mp_print_nl(mp, "");  mp_print_str(mp, mp->cur_exp); update_terminal;
21367   }
21368 }
21369
21370 @ Equations and assignments are performed by the pair of mutually recursive
21371 @^recursion@>
21372 routines |do_equation| and |do_assignment|. These routines are called when
21373 |cur_cmd=equals| and when |cur_cmd=assignment|, respectively; the left-hand
21374 side is in |cur_type| and |cur_exp|, while the right-hand side is yet
21375 to be scanned. After the routines are finished, |cur_type| and |cur_exp|
21376 will be equal to the right-hand side (which will normally be equal
21377 to the left-hand side).
21378
21379 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21380 @<Declare the procedure called |try_eq|@>
21381 @<Declare the procedure called |make_eq|@>
21382 void mp_do_equation (MP mp) ;
21383
21384 @ @c
21385 void mp_do_equation (MP mp) {
21386   pointer lhs; /* capsule for the left-hand side */
21387   pointer p; /* temporary register */
21388   lhs=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); 
21389   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21390   if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21391   else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21392   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21393     @<Trace the current equation@>;
21394   if ( mp->cur_type==mp_unknown_path ) if ( type(lhs)==mp_pair_type ) {
21395     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, lhs); lhs=p;
21396   }; /* in this case |make_eq| will change the pair to a path */
21397   mp_make_eq(mp, lhs); /* equate |lhs| to |(cur_type,cur_exp)| */
21398 }
21399
21400 @ And |do_assignment| is similar to |do_equation|:
21401
21402 @<Declarations@>=
21403 void mp_do_assignment (MP mp);
21404
21405 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21406 void mp_do_assignment (MP mp) ;
21407
21408 @ @c
21409 void mp_do_assignment (MP mp) {
21410   pointer lhs; /* token list for the left-hand side */
21411   pointer p; /* where the left-hand value is stored */
21412   pointer q; /* temporary capsule for the right-hand value */
21413   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) { 
21414     exp_err("Improper `:=' will be changed to `='");
21415 @.Improper `:='@>
21416     help2("I didn't find a variable name at the left of the `:=',",
21417           "so I'm going to pretend that you said `=' instead.");
21418     mp_error(mp); mp_do_equation(mp);
21419   } else { 
21420     lhs=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
21421     mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21422     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21423     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21424     if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21425       @<Trace the current assignment@>;
21426     if ( info(lhs)>hash_end ) {
21427       @<Assign the current expression to an internal variable@>;
21428     } else  {
21429       @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>;
21430     }
21431     mp_flush_node_list(mp, lhs);
21432   }
21433 }
21434
21435 @ @<Trace the current equation@>=
21436
21437   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_exp(mp,lhs,0);
21438   mp_print(mp,")=("); mp_print_exp(mp,null,0); 
21439   mp_print(mp,")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
21440 }
21441
21442 @ @<Trace the current assignment@>=
21443
21444   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
21445   if ( info(lhs)>hash_end ) 
21446      mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21447   else 
21448      mp_show_token_list(mp, lhs,null,1000,0);
21449   mp_print(mp, ":="); mp_print_exp(mp, null,0); 
21450   mp_print_char(mp, xord('}')); mp_end_diagnostic(mp, false);
21451 }
21452
21453 @ @<Assign the current expression to an internal variable@>=
21454 if ( mp->cur_type==mp_known )  {
21455   mp->internal[info(lhs)-(hash_end)]=mp->cur_exp;
21456 } else { 
21457   exp_err("Internal quantity `");
21458 @.Internal quantity...@>
21459   mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21460   mp_print(mp, "' must receive a known value");
21461   help2("I can\'t set an internal quantity to anything but a known",
21462         "numeric value, so I'll have to ignore this assignment.");
21463   mp_put_get_error(mp);
21464 }
21465
21466 @ @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>=
21467
21468   p=mp_find_variable(mp, lhs);
21469   if ( p!=null ) {
21470     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp->cur_type=mp_und_type(mp, p); 
21471     mp_recycle_value(mp, p);
21472     type(p)=mp->cur_type; value(p)=null; mp_make_exp_copy(mp, p);
21473     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q); mp_make_eq(mp, p);
21474   } else  { 
21475     mp_obliterated(mp, lhs); mp_put_get_error(mp);
21476   }
21477 }
21478
21479
21480 @ And now we get to the nitty-gritty. The |make_eq| procedure is given
21481 a pointer to a capsule that is to be equated to the current expression.
21482
21483 @<Declare the procedure called |make_eq|@>=
21484 void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) ;
21485
21486
21487
21488 @c void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) {
21489   quarterword t; /* type of the left-hand side */
21490   pointer p,q; /* pointers inside of big nodes */
21491   integer v=0; /* value of the left-hand side */
21492 RESTART: 
21493   t=type(lhs);
21494   if ( t<=mp_pair_type ) v=value(lhs);
21495   switch (t) {
21496   @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless |cur_type|
21497     is incompatible with~|t|@>;
21498   } /* all cases have been listed */
21499   @<Announce that the equation cannot be performed@>;
21500 DONE:
21501   check_arith; mp_recycle_value(mp, lhs); 
21502   mp_free_node(mp, lhs,value_node_size);
21503 }
21504
21505 @ @<Announce that the equation cannot be performed@>=
21506 mp_disp_err(mp, lhs,""); 
21507 exp_err("Equation cannot be performed (");
21508 @.Equation cannot be performed@>
21509 if ( type(lhs)<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, type(lhs));
21510 else mp_print(mp, "numeric");
21511 mp_print_char(mp, xord('='));
21512 if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, mp->cur_type);
21513 else mp_print(mp, "numeric");
21514 mp_print_char(mp, xord(')'));
21515 help2("I'm sorry, but I don't know how to make such things equal.",
21516       "(See the two expressions just above the error message.)");
21517 mp_put_get_error(mp)
21518
21519 @ @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless...@>=
21520 case mp_boolean_type: case mp_string_type: case mp_pen_type:
21521 case mp_path_type: case mp_picture_type:
21522   if ( mp->cur_type==t+unknown_tag ) { 
21523     mp_nonlinear_eq(mp, v,mp->cur_exp,false); 
21524     mp_unstash_cur_exp(mp, mp->cur_exp); goto DONE;
21525   } else if ( mp->cur_type==t ) {
21526     @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>;
21527   }
21528   break;
21529 case unknown_types:
21530   if ( mp->cur_type==t-unknown_tag ) { 
21531     mp_nonlinear_eq(mp, mp->cur_exp,lhs,true); goto DONE;
21532   } else if ( mp->cur_type==t ) { 
21533     mp_ring_merge(mp, lhs,mp->cur_exp); goto DONE;
21534   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) {
21535     if ( t==mp_unknown_path ) { 
21536      mp_pair_to_path(mp); goto RESTART;
21537     };
21538   }
21539   break;
21540 case mp_transform_type: case mp_color_type:
21541 case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
21542   if ( mp->cur_type==t ) {
21543     @<Do multiple equations and |goto done|@>;
21544   }
21545   break;
21546 case mp_known: case mp_dependent:
21547 case mp_proto_dependent: case mp_independent:
21548   if ( mp->cur_type>=mp_known ) { 
21549     mp_try_eq(mp, lhs,null); goto DONE;
21550   };
21551   break;
21552 case mp_vacuous:
21553   break;
21554
21555 @ @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>=
21556
21557   if ( mp->cur_type<=mp_string_type ) {
21558     if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
21559       if ( mp_str_vs_str(mp, v,mp->cur_exp)!=0 ) {
21560         goto NOT_FOUND;
21561       }
21562     } else if ( v!=mp->cur_exp ) {
21563       goto NOT_FOUND;
21564     }
21565     @<Exclaim about a redundant equation@>; goto DONE;
21566   }
21567   print_err("Redundant or inconsistent equation");
21568 @.Redundant or inconsistent equation@>
21569   help2("An equation between already-known quantities can't help.",
21570         "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21571   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21572 NOT_FOUND: 
21573   print_err("Inconsistent equation");
21574 @.Inconsistent equation@>
21575   help2("The equation I just read contradicts what was said before.",
21576         "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21577   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21578 }
21579
21580 @ @<Do multiple equations and |goto done|@>=
21581
21582   p=v+mp->big_node_size[t]; 
21583   q=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[t];
21584   do {  
21585     p=p-2; q=q-2; mp_try_eq(mp, p,q);
21586   } while (p!=v);
21587   goto DONE;
21588 }
21589
21590 @ The first argument to |try_eq| is the location of a value node
21591 in a capsule that will soon be recycled. The second argument is
21592 either a location within a pair or transform node pointed to by
21593 |cur_exp|, or it is |null| (which means that |cur_exp| itself
21594 serves as the second argument). The idea is to leave |cur_exp| unchanged,
21595 but to equate the two operands.
21596
21597 @<Declare the procedure called |try_eq|@>=
21598 void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) ;
21599
21600
21601 @c void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) {
21602   pointer p; /* dependency list for right operand minus left operand */
21603   int t; /* the type of list |p| */
21604   pointer q; /* the constant term of |p| is here */
21605   pointer pp; /* dependency list for right operand */
21606   int tt; /* the type of list |pp| */
21607   boolean copied; /* have we copied a list that ought to be recycled? */
21608   @<Remove the left operand from its container, negate it, and
21609     put it into dependency list~|p| with constant term~|q|@>;
21610   @<Add the right operand to list |p|@>;
21611   if ( info(p)==null ) {
21612     @<Deal with redundant or inconsistent equation@>;
21613   } else { 
21614     mp_linear_eq(mp, p,t);
21615     if ( r==null ) if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21616       if ( type(mp->cur_exp)==mp_known ) {
21617         pp=mp->cur_exp; mp->cur_exp=value(mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_known;
21618         mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
21619       }
21620     }
21621   }
21622 }
21623
21624 @ @<Remove the left operand from its container, negate it, and...@>=
21625 t=type(l);
21626 if ( t==mp_known ) { 
21627   t=mp_dependent; p=mp_const_dependency(mp, -value(l)); q=p;
21628 } else if ( t==mp_independent ) {
21629   t=mp_dependent; p=mp_single_dependency(mp, l); negate(value(p));
21630   q=mp->dep_final;
21631 } else { 
21632   p=dep_list(l); q=p;
21633   while (1) { 
21634     negate(value(q));
21635     if ( info(q)==null ) break;
21636     q=mp_link(q);
21637   }
21638   mp_link(prev_dep(l))=mp_link(q); prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(l);
21639   type(l)=mp_known;
21640 }
21641
21642 @ @<Deal with redundant or inconsistent equation@>=
21643
21644   if ( abs(value(p))>64 ) { /* off by .001 or more */
21645     print_err("Inconsistent equation");
21646 @.Inconsistent equation@>
21647     mp_print(mp, " (off by "); mp_print_scaled(mp, value(p)); 
21648     mp_print_char(mp, xord(')'));
21649     help2("The equation I just read contradicts what was said before.",
21650           "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21651     mp_put_get_error(mp);
21652   } else if ( r==null ) {
21653     @<Exclaim about a redundant equation@>;
21654   }
21655   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
21656 }
21657
21658 @ @<Add the right operand to list |p|@>=
21659 if ( r==null ) {
21660   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
21661     value(q)=value(q)+mp->cur_exp; goto DONE1;
21662   } else { 
21663     tt=mp->cur_type;
21664     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
21665     else pp=dep_list(mp->cur_exp);
21666   } 
21667 } else {
21668   if ( type(r)==mp_known ) {
21669     value(q)=value(q)+value(r); goto DONE1;
21670   } else { 
21671     tt=type(r);
21672     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, r);
21673     else pp=dep_list(r);
21674   }
21675 }
21676 if ( tt!=mp_independent ) copied=false;
21677 else  { copied=true; tt=mp_dependent; };
21678 @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>;
21679 if ( copied ) mp_flush_node_list(mp, pp);
21680 DONE1:
21681
21682 @ @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>=
21683 mp->watch_coefs=false;
21684 if ( t==tt ) {
21685   p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21686 } else if ( t==mp_proto_dependent ) {
21687   p=mp_p_plus_fq(mp, p,unity,pp,mp_proto_dependent,mp_dependent);
21688 } else { 
21689   q=p;
21690   while ( info(q)!=null ) {
21691     value(q)=mp_round_fraction(mp, value(q)); q=mp_link(q);
21692   }
21693   t=mp_proto_dependent; p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21694 }
21695 mp->watch_coefs=true;
21696
21697 @ Our next goal is to process type declarations. For this purpose it's
21698 convenient to have a procedure that scans a $\langle\,$declared
21699 variable$\,\rangle$ and returns the corresponding token list. After the
21700 following procedure has acted, the token after the declared variable
21701 will have been scanned, so it will appear in |cur_cmd|, |cur_mod|,
21702 and~|cur_sym|.
21703
21704 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>=
21705 pointer mp_scan_declared_variable (MP mp) {
21706   pointer x; /* hash address of the variable's root */
21707   pointer h,t; /* head and tail of the token list to be returned */
21708   pointer l; /* hash address of left bracket */
21709   mp_get_symbol(mp); x=mp->cur_sym;
21710   if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21711   h=mp_get_avail(mp); info(h)=x; t=h;
21712   while (1) { 
21713     mp_get_x_next(mp);
21714     if ( mp->cur_sym==0 ) break;
21715     if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity)  {
21716       if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
21717         @<Descend past a collective subscript@>;
21718       } else {
21719         break;
21720       }
21721     }
21722     mp_link(t)=mp_get_avail(mp); t=mp_link(t); info(t)=mp->cur_sym;
21723   }
21724   if ( (eq_type(x)%outer_tag)!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21725   if ( equiv(x)==null ) mp_new_root(mp, x);
21726   return h;
21727 }
21728
21729 @ If the subscript isn't collective, we don't accept it as part of the
21730 declared variable.
21731
21732 @<Descend past a collective subscript@>=
21733
21734   l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
21735   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
21736     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=l; mp->cur_cmd=left_bracket; break;
21737   } else {
21738     mp->cur_sym=collective_subscript;
21739   }
21740 }
21741
21742 @ Type declarations are introduced by the following primitive operations.
21743
21744 @<Put each...@>=
21745 mp_primitive(mp, "numeric",type_name,mp_numeric_type);
21746 @:numeric_}{\&{numeric} primitive@>
21747 mp_primitive(mp, "string",type_name,mp_string_type);
21748 @:string_}{\&{string} primitive@>
21749 mp_primitive(mp, "boolean",type_name,mp_boolean_type);
21750 @:boolean_}{\&{boolean} primitive@>
21751 mp_primitive(mp, "path",type_name,mp_path_type);
21752 @:path_}{\&{path} primitive@>
21753 mp_primitive(mp, "pen",type_name,mp_pen_type);
21754 @:pen_}{\&{pen} primitive@>
21755 mp_primitive(mp, "picture",type_name,mp_picture_type);
21756 @:picture_}{\&{picture} primitive@>
21757 mp_primitive(mp, "transform",type_name,mp_transform_type);
21758 @:transform_}{\&{transform} primitive@>
21759 mp_primitive(mp, "color",type_name,mp_color_type);
21760 @:color_}{\&{color} primitive@>
21761 mp_primitive(mp, "rgbcolor",type_name,mp_color_type);
21762 @:color_}{\&{rgbcolor} primitive@>
21763 mp_primitive(mp, "cmykcolor",type_name,mp_cmykcolor_type);
21764 @:color_}{\&{cmykcolor} primitive@>
21765 mp_primitive(mp, "pair",type_name,mp_pair_type);
21766 @:pair_}{\&{pair} primitive@>
21767
21768 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21769 case type_name: mp_print_type(mp, m); break;
21770
21771 @ Now we are ready to handle type declarations, assuming that a
21772 |type_name| has just been scanned.
21773
21774 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21775 void mp_do_type_declaration (MP mp) ;
21776
21777 @ @c
21778 void mp_do_type_declaration (MP mp) {
21779   quarterword t; /* the type being declared */
21780   pointer p; /* token list for a declared variable */
21781   pointer q; /* value node for the variable */
21782   if ( mp->cur_mod>=mp_transform_type ) 
21783     t=mp->cur_mod;
21784   else 
21785     t=mp->cur_mod+unknown_tag;
21786   do {  
21787     p=mp_scan_declared_variable(mp);
21788     mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),mp_link(p),false);
21789     q=mp_find_variable(mp, p);
21790     if ( q!=null ) { 
21791       type(q)=t; value(q)=null; 
21792     } else  { 
21793       print_err("Declared variable conflicts with previous vardef");
21794 @.Declared variable conflicts...@>
21795       help2("You can't use, e.g., `numeric foo[]' after `vardef foo'.",
21796             "Proceed, and I'll ignore the illegal redeclaration.");
21797       mp_put_get_error(mp);
21798     }
21799     mp_flush_list(mp, p);
21800     if ( mp->cur_cmd<comma ) {
21801       @<Flush spurious symbols after the declared variable@>;
21802     }
21803   } while (! end_of_statement);
21804 }
21805
21806 @ @<Flush spurious symbols after the declared variable@>=
21807
21808   print_err("Illegal suffix of declared variable will be flushed");
21809 @.Illegal suffix...flushed@>
21810   help5("Variables in declarations must consist entirely of",
21811     "names and collective subscripts, e.g., `x[]a'.",
21812     "Are you trying to use a reserved word in a variable name?",
21813     "I'm going to discard the junk I found here,",
21814     "up to the next comma or the end of the declaration.");
21815   if ( mp->cur_cmd==numeric_token )
21816     mp->help_line[2]="Explicit subscripts like `x15a' aren't permitted.";
21817   mp_put_get_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21818   do {  
21819     get_t_next;
21820     @<Decrease the string reference count...@>;
21821   } while (mp->cur_cmd<comma); /* either |end_of_statement| or |cur_cmd=comma| */
21822   mp->scanner_status=normal;
21823 }
21824
21825 @ \MP's |main_control| procedure just calls |do_statement| repeatedly
21826 until coming to the end of the user's program.
21827 Each execution of |do_statement| concludes with
21828 |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop|.
21829
21830 @c void mp_main_control (MP mp) { 
21831   do {  
21832     mp_do_statement(mp);
21833     if ( mp->cur_cmd==end_group ) {
21834       print_err("Extra `endgroup'");
21835 @.Extra `endgroup'@>
21836       help2("I'm not currently working on a `begingroup',",
21837             "so I had better not try to end anything.");
21838       mp_flush_error(mp, 0);
21839     }
21840   } while (mp->cur_cmd!=stop);
21841 }
21842 int mp_run (MP mp) {
21843   jmp_buf buf;
21844   if (mp->history < mp_fatal_error_stop ) {
21845     @<Install and test the non-local jump buffer@>;
21846     mp_main_control(mp); /* come to life */
21847     mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
21848     mp_close_files_and_terminate(mp);
21849   }
21850   return mp->history;
21851 }
21852
21853 @ For |mp_execute|, we need to define a structure to store the
21854 redirected input and output. This structure holds the five relevant
21855 streams: the three informational output streams, the PostScript
21856 generation stream, and the input stream. These streams have many
21857 things in common, so it makes sense to give them their own structure
21858 definition. 
21859
21860 \item{fptr} is a virtual file pointer
21861 \item{data} is the data this stream holds
21862 \item{cur}  is a cursor pointing into |data| 
21863 \item{size} is the allocated length of the data stream
21864 \item{used} is the actual length of the data stream
21865
21866 There are small differences between input and output: |term_in| never
21867 uses |used|, whereas the other four never use |cur|.
21868
21869 @<Exported types@>= 
21870 typedef struct {
21871    void * fptr;
21872    char * data;
21873    char * cur;
21874    size_t size;
21875    size_t used;
21876 } mp_stream;
21877
21878 typedef struct {
21879     mp_stream term_out;
21880     mp_stream error_out;
21881     mp_stream log_out;
21882     mp_stream ps_out;
21883     mp_stream term_in;
21884     struct mp_edge_object *edges;
21885 } mp_run_data;
21886
21887 @ We need a function to clear an output stream, this is called at the
21888 beginning of |mp_execute|. We also need one for destroying an output
21889 stream, this is called just before a stream is (re)opened.
21890
21891 @c
21892 static void mp_reset_stream(mp_stream *str) {
21893    xfree(str->data); 
21894    str->cur = NULL;
21895    str->size = 0; 
21896    str->used = 0;
21897 }
21898 static void mp_free_stream(mp_stream *str) {
21899    xfree(str->fptr); 
21900    mp_reset_stream(str);
21901 }
21902
21903 @ @<Declarations@>=
21904 static void mp_reset_stream(mp_stream *str);
21905 static void mp_free_stream(mp_stream *str);
21906
21907 @ The global instance contains a pointer instead of the actual structure
21908 even though it is essentially static, because that makes it is easier to move 
21909 the object around.
21910
21911 @<Global ...@>=
21912 mp_run_data run_data;
21913
21914 @ Another type is needed: the indirection will overload some of the
21915 file pointer objects in the instance (but not all). For clarity, an
21916 indirect object is used that wraps a |FILE *|.
21917
21918 @<Types ... @>=
21919 typedef struct File {
21920     FILE *f;
21921 } File;
21922
21923 @ Here are all of the functions that need to be overloaded for |mp_execute|.
21924
21925 @<Declarations@>=
21926 static void *mplib_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype);
21927 static int mplib_get_char(void *f, mp_run_data * mplib_data);
21928 static void mplib_unget_char(void *f, mp_run_data * mplib_data, int c);
21929 static char *mplib_read_ascii_file(MP mp, void *ff, size_t * size);
21930 static void mplib_write_ascii_file(MP mp, void *ff, const char *s);
21931 static void mplib_read_binary_file(MP mp, void *ff, void **data, size_t * size);
21932 static void mplib_write_binary_file(MP mp, void *ff, void *s, size_t size);
21933 static void mplib_close_file(MP mp, void *ff);
21934 static int mplib_eof_file(MP mp, void *ff);
21935 static void mplib_flush_file(MP mp, void *ff);
21936 static void mplib_shipout_backend(MP mp, int h);
21937
21938 @ The |xmalloc(1,1)| calls make sure the stored indirection values are unique.
21939
21940 @d reset_stream(a)  do { 
21941         mp_reset_stream(&(a));
21942         if (!ff->f) {
21943           ff->f = xmalloc(1,1);
21944           (a).fptr = ff->f;
21945         } } while (0)
21946
21947 @c
21948
21949 static void *mplib_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)
21950 {
21951     File *ff = xmalloc(1, sizeof(File));
21952     mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
21953     ff->f = NULL;
21954     if (ftype == mp_filetype_terminal) {
21955         if (fmode[0] == 'r') {
21956             if (!ff->f) {
21957               ff->f = xmalloc(1,1);
21958               run->term_in.fptr = ff->f;
21959             }
21960         } else {
21961             reset_stream(run->term_out);
21962         }
21963     } else if (ftype == mp_filetype_error) {
21964         reset_stream(run->error_out);
21965     } else if (ftype == mp_filetype_log) {
21966         reset_stream(run->log_out);
21967     } else if (ftype == mp_filetype_postscript) {
21968         mp_free_stream(&(run->ps_out));
21969         ff->f = xmalloc(1,1);
21970         run->ps_out.fptr = ff->f;
21971     } else {
21972         char realmode[3];
21973         char *f = (mp->find_file)(mp, fname, fmode, ftype);
21974         if (f == NULL)
21975             return NULL;
21976         realmode[0] = *fmode;
21977         realmode[1] = 'b';
21978         realmode[2] = 0;
21979         ff->f = fopen(f, realmode);
21980         free(f);
21981         if ((fmode[0] == 'r') && (ff->f == NULL)) {
21982             free(ff);
21983             return NULL;
21984         }
21985     }
21986     return ff;
21987 }
21988
21989 static int mplib_get_char(void *f, mp_run_data * run)
21990 {
21991     int c;
21992     if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.data != NULL) {
21993         if (run->term_in.size == 0) {
21994             if (run->term_in.cur  != NULL) {
21995                 run->term_in.cur = NULL;
21996             } else {
21997                 xfree(run->term_in.data);
21998             }
21999             c = EOF;
22000         } else {
22001             run->term_in.size--;
22002             c = *(run->term_in.cur)++;
22003         }
22004     } else {
22005         c = fgetc(f);
22006     }
22007     return c;
22008 }
22009
22010 static void mplib_unget_char(void *f, mp_run_data * run, int c)
22011 {
22012     if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.cur != NULL) {
22013         run->term_in.size++;
22014         run->term_in.cur--;
22015     } else {
22016         ungetc(c, f);
22017     }
22018 }
22019
22020
22021 static char *mplib_read_ascii_file(MP mp, void *ff, size_t * size)
22022 {
22023     char *s = NULL;
22024     if (ff != NULL) {
22025         int c;
22026         size_t len = 0, lim = 128;
22027         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22028         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22029         if (f == NULL)
22030             return NULL;
22031         *size = 0;
22032         c = mplib_get_char(f, run);
22033         if (c == EOF)
22034             return NULL;
22035         s = malloc(lim);
22036         if (s == NULL)
22037             return NULL;
22038         while (c != EOF && c != '\n' && c != '\r') {
22039             if (len == lim) {
22040                 s = xrealloc(s, (lim + (lim >> 2)),1);
22041                 if (s == NULL)
22042                     return NULL;
22043                 lim += (lim >> 2);
22044             }
22045             s[len++] = c;
22046             c = mplib_get_char(f, run);
22047         }
22048         if (c == '\r') {
22049             c = mplib_get_char(f, run);
22050             if (c != EOF && c != '\n')
22051                 mplib_unget_char(f, run, c);
22052         }
22053         s[len] = 0;
22054         *size = len;
22055     }
22056     return s;
22057 }
22058
22059 static void mp_append_string (MP mp, mp_stream *a,const char *b) {
22060     size_t l = strlen(b);
22061     if ((a->used+l)>=a->size) {
22062         a->size += 256+(a->size)/5+l;
22063         a->data = xrealloc(a->data,a->size,1);
22064     }
22065     (void)strcpy(a->data+a->used,b);
22066     a->used += l;
22067 }
22068
22069
22070 static void mplib_write_ascii_file(MP mp, void *ff, const char *s)
22071 {
22072     if (ff != NULL) {
22073         void *f = ((File *) ff)->f;
22074         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22075         if (f != NULL) {
22076             if (f == run->term_out.fptr) {
22077                 mp_append_string(mp,&(run->term_out), s);
22078             } else if (f == run->error_out.fptr) {
22079                 mp_append_string(mp,&(run->error_out), s);
22080             } else if (f == run->log_out.fptr) {
22081                 mp_append_string(mp,&(run->log_out), s);
22082             } else if (f == run->ps_out.fptr) {
22083                 mp_append_string(mp,&(run->ps_out), s);
22084             } else {
22085                 fprintf((FILE *) f, "%s", s);
22086             }
22087         }
22088     }
22089 }
22090
22091 static void mplib_read_binary_file(MP mp, void *ff, void **data, size_t * size)
22092 {
22093     (void) mp;
22094     if (ff != NULL) {
22095         size_t len = 0;
22096         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22097         if (f != NULL)
22098             len = fread(*data, 1, *size, f);
22099         *size = len;
22100     }
22101 }
22102
22103 static void mplib_write_binary_file(MP mp, void *ff, void *s, size_t size)
22104 {
22105     (void) mp;
22106     if (ff != NULL) {
22107         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22108         if (f != NULL)
22109             (void)fwrite(s, size, 1, f);
22110     }
22111 }
22112
22113 static void mplib_close_file(MP mp, void *ff)
22114 {
22115     if (ff != NULL) {
22116         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22117         void *f = ((File *) ff)->f;
22118         if (f != NULL) {
22119           if (f != run->term_out.fptr
22120             && f != run->error_out.fptr
22121             && f != run->log_out.fptr
22122             && f != run->ps_out.fptr
22123             && f != run->term_in.fptr) {
22124             fclose(f);
22125           }
22126         }
22127         free(ff);
22128     }
22129 }
22130
22131 static int mplib_eof_file(MP mp, void *ff)
22132 {
22133     if (ff != NULL) {
22134         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22135         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22136         if (f == NULL)
22137             return 1;
22138         if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.data != NULL) {
22139             return (run->term_in.size == 0);
22140         }
22141         return feof(f);
22142     }
22143     return 1;
22144 }
22145
22146 static void mplib_flush_file(MP mp, void *ff)
22147 {
22148     (void) mp;
22149     (void) ff;
22150     return;
22151 }
22152
22153 static void mplib_shipout_backend(MP mp, int h)
22154 {
22155     mp_edge_object *hh = mp_gr_export(mp, h);
22156     if (hh) {
22157         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22158         if (run->edges==NULL) {
22159            run->edges = hh;
22160         } else {
22161            mp_edge_object *p = run->edges; 
22162            while (p->_next!=NULL) { p = p->_next; }
22163             p->_next = hh;
22164         } 
22165     }
22166 }
22167
22168
22169 @ This is where we fill them all in.
22170 @<Prepare function pointers for non-interactive use@>=
22171 {
22172     mp->open_file         = mplib_open_file;
22173     mp->close_file        = mplib_close_file;
22174     mp->eof_file          = mplib_eof_file;
22175     mp->flush_file        = mplib_flush_file;
22176     mp->write_ascii_file  = mplib_write_ascii_file;
22177     mp->read_ascii_file   = mplib_read_ascii_file;
22178     mp->write_binary_file = mplib_write_binary_file;
22179     mp->read_binary_file  = mplib_read_binary_file;
22180     mp->shipout_backend   = mplib_shipout_backend;
22181 }
22182
22183 @ Perhaps this is the most important API function in the library.
22184
22185 @<Exported function ...@>=
22186 mp_run_data *mp_rundata (MP mp) ;
22187
22188 @ @c
22189 mp_run_data *mp_rundata (MP mp)  {
22190   return &(mp->run_data);
22191 }
22192
22193 @ @<Dealloc ...@>=
22194 mp_free_stream(&(mp->run_data.term_in));
22195 mp_free_stream(&(mp->run_data.term_out));
22196 mp_free_stream(&(mp->run_data.log_out));
22197 mp_free_stream(&(mp->run_data.error_out));
22198 mp_free_stream(&(mp->run_data.ps_out));
22199
22200 @ @<Finish non-interactive use@>=
22201 xfree(mp->term_out);
22202 xfree(mp->term_in);
22203 xfree(mp->err_out);
22204
22205 @ @<Start non-interactive work@>=
22206 @<Initialize the output routines@>;
22207 mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
22208 mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
22209 mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
22210 start = loc = iindex = 0; mp->first = 0;
22211 line=0; name=is_term;
22212 mp->mpx_name[0]=absent;
22213 mp->force_eof=false;
22214 t_open_in; 
22215 mp->scanner_status=normal;
22216 if (mp->mem_ident==NULL) {
22217   if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
22218     (mp->close_file)(mp, mp->mem_file); 
22219      mp->history  = mp_fatal_error_stop;
22220      return mp->history;
22221   }
22222   (mp->close_file)(mp, mp->mem_file);
22223 }
22224 mp_fix_date_and_time(mp);
22225 if (mp->random_seed==0)
22226   mp->random_seed = (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
22227 mp_init_randoms(mp, mp->random_seed);
22228 @<Initialize the print |selector|...@>;
22229 mp_open_log_file(mp);
22230 mp_set_job_id(mp);
22231 mp_init_map_file(mp, mp->troff_mode);
22232 mp->history=mp_spotless; /* ready to go! */
22233 if (mp->troff_mode) {
22234   mp->internal[mp_gtroffmode]=unity; 
22235   mp->internal[mp_prologues]=unity; 
22236 }
22237 if ( mp->start_sym>0 ) { /* insert the `\&{everyjob}' symbol */
22238   mp->cur_sym=mp->start_sym; mp_back_input(mp);
22239 }
22240
22241 @ @c
22242 int mp_execute (MP mp, char *s, size_t l) {
22243   jmp_buf buf;
22244   mp_reset_stream(&(mp->run_data.term_out));
22245   mp_reset_stream(&(mp->run_data.log_out));
22246   mp_reset_stream(&(mp->run_data.error_out));
22247   mp_reset_stream(&(mp->run_data.ps_out));
22248   if (mp->finished) {
22249       return mp->history;
22250   } else if (!mp->noninteractive) {
22251       mp->history = mp_fatal_error_stop ;
22252       return mp->history;
22253   }
22254   if (mp->history < mp_fatal_error_stop ) {
22255     mp->jump_buf = &buf;
22256     if (setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) {   
22257        return mp->history; 
22258     }
22259     if (s==NULL) { /* this signals EOF */
22260       mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
22261       mp_close_files_and_terminate(mp);
22262       return mp->history;
22263     } 
22264     mp->tally=0; 
22265     mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
22266     /* Perhaps some sort of warning here when |data| is not 
22267      * yet exhausted would be nice ...  this happens after errors
22268      */
22269     if (mp->run_data.term_in.data)
22270       xfree(mp->run_data.term_in.data);
22271     mp->run_data.term_in.data = xstrdup(s);
22272     mp->run_data.term_in.cur = mp->run_data.term_in.data;
22273     mp->run_data.term_in.size = l;
22274     if (mp->run_state == 0) {
22275       mp->selector=term_only; 
22276       @<Start non-interactive work@>; 
22277     }
22278     mp->run_state =1;    
22279     (void)mp_input_ln(mp,mp->term_in);
22280     mp_firm_up_the_line(mp);    
22281     mp->buffer[limit]=xord('%');
22282     mp->first=(size_t)(limit+1); 
22283     loc=start;
22284         do {  
22285       mp_do_statement(mp);
22286     } while (mp->cur_cmd!=stop);
22287     mp_final_cleanup(mp); 
22288     mp_close_files_and_terminate(mp);
22289   }
22290   return mp->history;
22291 }
22292
22293 @ This function cleans up
22294 @c
22295 int mp_finish (MP mp) {
22296   jmp_buf buf;
22297   int history = 0;
22298   if (mp->finished || mp->history >= mp_fatal_error_stop) {
22299     history = mp->history;
22300     mp_free(mp);
22301     return history;
22302   }
22303   mp->jump_buf = &buf;
22304   if (setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) { 
22305     history = mp->history;
22306   } else {
22307     history = mp->history;
22308     mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
22309   }
22310   mp_close_files_and_terminate(mp);
22311   mp_free(mp);
22312   return history;
22313 }
22314
22315 @ People may want to know the library version
22316 @c 
22317 const char * mp_metapost_version (void) {
22318   return metapost_version;
22319 }
22320
22321 @ @<Exported function headers@>=
22322 int mp_run (MP mp);
22323 int mp_execute (MP mp, char *s, size_t l);
22324 int mp_finish (MP mp);
22325 const char * mp_metapost_version (void);
22326
22327 @ @<Put each...@>=
22328 mp_primitive(mp, "end",stop,0);
22329 @:end_}{\&{end} primitive@>
22330 mp_primitive(mp, "dump",stop,1);
22331 @:dump_}{\&{dump} primitive@>
22332
22333 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22334 case stop:
22335   if ( m==0 ) mp_print(mp, "end");
22336   else mp_print(mp, "dump");
22337   break;
22338
22339 @* \[41] Commands.
22340 Let's turn now to statements that are classified as ``commands'' because
22341 of their imperative nature. We'll begin with simple ones, so that it
22342 will be clear how to hook command processing into the |do_statement| routine;
22343 then we'll tackle the tougher commands.
22344
22345 Here's one of the simplest:
22346
22347 @<Cases of |do_statement|...@>=
22348 case mp_random_seed: mp_do_random_seed(mp);  break;
22349
22350 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22351 void mp_do_random_seed (MP mp) ;
22352
22353 @ @c void mp_do_random_seed (MP mp) { 
22354   mp_get_x_next(mp);
22355   if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22356     mp_missing_err(mp, ":=");
22357 @.Missing `:='@>
22358     help1("Always say `randomseed:=<numeric expression>'.");
22359     mp_back_error(mp);
22360   };
22361   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22362   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
22363     exp_err("Unknown value will be ignored");
22364 @.Unknown value...ignored@>
22365     help2("Your expression was too random for me to handle,",
22366           "so I won't change the random seed just now.");
22367     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22368   } else {
22369    @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>;
22370   }
22371 }
22372
22373 @ @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>=
22374
22375   mp_init_randoms(mp, mp->cur_exp);
22376   if ( mp->selector>=log_only && mp->selector<write_file) {
22377     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=log_only;
22378     mp_print_nl(mp, "{randomseed:="); 
22379     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); 
22380     mp_print_char(mp, xord('}'));
22381     mp_print_nl(mp, ""); mp->selector=mp->old_setting;
22382   }
22383 }
22384
22385 @ And here's another simple one (somewhat different in flavor):
22386
22387 @<Cases of |do_statement|...@>=
22388 case mode_command: 
22389   mp_print_ln(mp); mp->interaction=mp->cur_mod;
22390   @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>;
22391   if ( mp->log_opened ) mp->selector=mp->selector+2;
22392   mp_get_x_next(mp);
22393   break;
22394
22395 @ @<Put each...@>=
22396 mp_primitive(mp, "batchmode",mode_command,mp_batch_mode);
22397 @:mp_batch_mode_}{\&{batchmode} primitive@>
22398 mp_primitive(mp, "nonstopmode",mode_command,mp_nonstop_mode);
22399 @:mp_nonstop_mode_}{\&{nonstopmode} primitive@>
22400 mp_primitive(mp, "scrollmode",mode_command,mp_scroll_mode);
22401 @:mp_scroll_mode_}{\&{scrollmode} primitive@>
22402 mp_primitive(mp, "errorstopmode",mode_command,mp_error_stop_mode);
22403 @:mp_error_stop_mode_}{\&{errorstopmode} primitive@>
22404
22405 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
22406 case mode_command: 
22407   switch (m) {
22408   case mp_batch_mode: mp_print(mp, "batchmode"); break;
22409   case mp_nonstop_mode: mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
22410   case mp_scroll_mode: mp_print(mp, "scrollmode"); break;
22411   default: mp_print(mp, "errorstopmode"); break;
22412   }
22413   break;
22414
22415 @ The `\&{inner}' and `\&{outer}' commands are only slightly harder.
22416
22417 @<Cases of |do_statement|...@>=
22418 case protection_command: mp_do_protection(mp); break;
22419
22420 @ @<Put each...@>=
22421 mp_primitive(mp, "inner",protection_command,0);
22422 @:inner_}{\&{inner} primitive@>
22423 mp_primitive(mp, "outer",protection_command,1);
22424 @:outer_}{\&{outer} primitive@>
22425
22426 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22427 case protection_command: 
22428   if ( m==0 ) mp_print(mp, "inner");
22429   else mp_print(mp, "outer");
22430   break;
22431
22432 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22433 void mp_do_protection (MP mp) ;
22434
22435 @ @c void mp_do_protection (MP mp) {
22436   int m; /* 0 to unprotect, 1 to protect */
22437   halfword t; /* the |eq_type| before we change it */
22438   m=mp->cur_mod;
22439   do {  
22440     mp_get_symbol(mp); t=eq_type(mp->cur_sym);
22441     if ( m==0 ) { 
22442       if ( t>=outer_tag ) 
22443         eq_type(mp->cur_sym)=t-outer_tag;
22444     } else if ( t<outer_tag ) {
22445       eq_type(mp->cur_sym)=t+outer_tag;
22446     }
22447     mp_get_x_next(mp);
22448   } while (mp->cur_cmd==comma);
22449 }
22450
22451 @ \MP\ never defines the tokens `\.(' and `\.)' to be primitives, but
22452 plain \MP\ begins with the declaration `\&{delimiters} \.{()}'. Such a
22453 declaration assigns the command code |left_delimiter| to `\.{(}' and
22454 |right_delimiter| to `\.{)}'; the |equiv| of each delimiter is the
22455 hash address of its mate.
22456
22457 @<Cases of |do_statement|...@>=
22458 case delimiters: mp_def_delims(mp); break;
22459
22460 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22461 void mp_def_delims (MP mp) ;
22462
22463 @ @c void mp_def_delims (MP mp) {
22464   pointer l_delim,r_delim; /* the new delimiter pair */
22465   mp_get_clear_symbol(mp); l_delim=mp->cur_sym;
22466   mp_get_clear_symbol(mp); r_delim=mp->cur_sym;
22467   eq_type(l_delim)=left_delimiter; equiv(l_delim)=r_delim;
22468   eq_type(r_delim)=right_delimiter; equiv(r_delim)=l_delim;
22469   mp_get_x_next(mp);
22470 }
22471
22472 @ Here is a procedure that is called when \MP\ has reached a point
22473 where some right delimiter is mandatory.
22474
22475 @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>=
22476 void mp_check_delimiter (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
22477   if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) 
22478     if ( mp->cur_mod==l_delim ) 
22479       return;
22480   if ( mp->cur_sym!=r_delim ) {
22481      mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
22482 @.Missing `)'@>
22483     help2("I found no right delimiter to match a left one. So I've",
22484           "put one in, behind the scenes; this may fix the problem.");
22485     mp_back_error(mp);
22486   } else { 
22487     print_err("The token `"); mp_print_text(r_delim);
22488 @.The token...delimiter@>
22489     mp_print(mp, "' is no longer a right delimiter");
22490     help3("Strange: This token has lost its former meaning!",
22491       "I'll read it as a right delimiter this time;",
22492       "but watch out, I'll probably miss it later.");
22493     mp_error(mp);
22494   }
22495 }
22496
22497 @ The next four commands save or change the values associated with tokens.
22498
22499 @<Cases of |do_statement|...@>=
22500 case save_command: 
22501   do {  
22502     mp_get_symbol(mp); mp_save_variable(mp, mp->cur_sym); mp_get_x_next(mp);
22503   } while (mp->cur_cmd==comma);
22504   break;
22505 case interim_command: mp_do_interim(mp); break;
22506 case let_command: mp_do_let(mp); break;
22507 case new_internal: mp_do_new_internal(mp); break;
22508
22509 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22510 void mp_do_statement (MP mp);
22511 void mp_do_interim (MP mp);
22512
22513 @ @c void mp_do_interim (MP mp) { 
22514   mp_get_x_next(mp);
22515   if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity ) {
22516      print_err("The token `");
22517 @.The token...quantity@>
22518     if ( mp->cur_sym==0 ) mp_print(mp, "(%CAPSULE)");
22519     else mp_print_text(mp->cur_sym);
22520     mp_print(mp, "' isn't an internal quantity");
22521     help1("Something like `tracingonline' should follow `interim'.");
22522     mp_back_error(mp);
22523   } else { 
22524     mp_save_internal(mp, mp->cur_mod); mp_back_input(mp);
22525   }
22526   mp_do_statement(mp);
22527 }
22528
22529 @ The following procedure is careful not to undefine the left-hand symbol
22530 too soon, lest commands like `{\tt let x=x}' have a surprising effect.
22531
22532 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22533 void mp_do_let (MP mp) ;
22534
22535 @ @c void mp_do_let (MP mp) {
22536   pointer l; /* hash location of the left-hand symbol */
22537   mp_get_symbol(mp); l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
22538   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22539      mp_missing_err(mp, "=");
22540 @.Missing `='@>
22541     help3("You should have said `let symbol = something'.",
22542       "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
22543       "was present. The next token I read will be `something'.");
22544     mp_back_error(mp);
22545   }
22546   mp_get_symbol(mp);
22547   switch (mp->cur_cmd) {
22548   case defined_macro: case secondary_primary_macro:
22549   case tertiary_secondary_macro: case expression_tertiary_macro: 
22550     add_mac_ref(mp->cur_mod);
22551     break;
22552   default: 
22553     break;
22554   }
22555   mp_clear_symbol(mp, l,false); eq_type(l)=mp->cur_cmd;
22556   if ( mp->cur_cmd==tag_token ) equiv(l)=null;
22557   else equiv(l)=mp->cur_mod;
22558   mp_get_x_next(mp);
22559 }
22560
22561 @ @<Declarations@>=
22562 void mp_grow_internals (MP mp, int l);
22563 void mp_do_new_internal (MP mp) ;
22564
22565 @ @c
22566 void mp_grow_internals (MP mp, int l) {
22567   scaled *internal;
22568   char * *int_name; 
22569   int k;
22570   if ( hash_end+l>max_halfword ) {
22571     mp_confusion(mp, "out of memory space"); /* can't be reached */
22572   }
22573   int_name = xmalloc ((l+1),sizeof(char *));
22574   internal = xmalloc ((l+1),sizeof(scaled));
22575   for (k=0;k<=l; k++ ) { 
22576     if (k<=mp->max_internal) {
22577       internal[k]=mp->internal[k]; 
22578       int_name[k]=mp->int_name[k]; 
22579     } else {
22580       internal[k]=0; 
22581       int_name[k]=NULL; 
22582     }
22583   }
22584   xfree(mp->internal); xfree(mp->int_name);
22585   mp->int_name = int_name;
22586   mp->internal = internal;
22587   mp->max_internal = l;
22588 }
22589
22590
22591 void mp_do_new_internal (MP mp) { 
22592   do {  
22593     if ( mp->int_ptr==mp->max_internal ) {
22594       mp_grow_internals(mp, (mp->max_internal + (mp->max_internal/4)));
22595     }
22596     mp_get_clear_symbol(mp); incr(mp->int_ptr);
22597     eq_type(mp->cur_sym)=internal_quantity; 
22598     equiv(mp->cur_sym)=mp->int_ptr;
22599     if(mp->int_name[mp->int_ptr]!=NULL)
22600       xfree(mp->int_name[mp->int_ptr]);
22601     mp->int_name[mp->int_ptr]=str(text(mp->cur_sym)); 
22602     mp->internal[mp->int_ptr]=0;
22603     mp_get_x_next(mp);
22604   } while (mp->cur_cmd==comma);
22605 }
22606
22607 @ @<Dealloc variables@>=
22608 for (k=0;k<=mp->max_internal;k++) {
22609    xfree(mp->int_name[k]);
22610 }
22611 xfree(mp->internal); 
22612 xfree(mp->int_name); 
22613
22614
22615 @ The various `\&{show}' commands are distinguished by modifier fields
22616 in the usual way.
22617
22618 @d show_token_code 0 /* show the meaning of a single token */
22619 @d show_stats_code 1 /* show current memory and string usage */
22620 @d show_code 2 /* show a list of expressions */
22621 @d show_var_code 3 /* show a variable and its descendents */
22622 @d show_dependencies_code 4 /* show dependent variables in terms of independents */
22623
22624 @<Put each...@>=
22625 mp_primitive(mp, "showtoken",show_command,show_token_code);
22626 @:show_token_}{\&{showtoken} primitive@>
22627 mp_primitive(mp, "showstats",show_command,show_stats_code);
22628 @:show_stats_}{\&{showstats} primitive@>
22629 mp_primitive(mp, "show",show_command,show_code);
22630 @:show_}{\&{show} primitive@>
22631 mp_primitive(mp, "showvariable",show_command,show_var_code);
22632 @:show_var_}{\&{showvariable} primitive@>
22633 mp_primitive(mp, "showdependencies",show_command,show_dependencies_code);
22634 @:show_dependencies_}{\&{showdependencies} primitive@>
22635
22636 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22637 case show_command: 
22638   switch (m) {
22639   case show_token_code:mp_print(mp, "showtoken"); break;
22640   case show_stats_code:mp_print(mp, "showstats"); break;
22641   case show_code:mp_print(mp, "show"); break;
22642   case show_var_code:mp_print(mp, "showvariable"); break;
22643   default: mp_print(mp, "showdependencies"); break;
22644   }
22645   break;
22646
22647 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22648 case show_command:mp_do_show_whatever(mp); break;
22649
22650 @ The value of |cur_mod| controls the |verbosity| in the |print_exp| routine:
22651 if it's |show_code|, complicated structures are abbreviated, otherwise
22652 they aren't.
22653
22654 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22655 void mp_do_show (MP mp) ;
22656
22657 @ @c void mp_do_show (MP mp) { 
22658   do {  
22659     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22660     mp_print_nl(mp, ">> ");
22661 @.>>@>
22662     mp_print_exp(mp, null,2); mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22663   } while (mp->cur_cmd==comma);
22664 }
22665
22666 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22667 void mp_disp_token (MP mp) ;
22668
22669 @ @c void mp_disp_token (MP mp) { 
22670   mp_print_nl(mp, "> ");
22671 @.>\relax@>
22672   if ( mp->cur_sym==0 ) {
22673     @<Show a numeric or string or capsule token@>;
22674   } else { 
22675     mp_print_text(mp->cur_sym); mp_print_char(mp, xord('='));
22676     if ( eq_type(mp->cur_sym)>=outer_tag ) mp_print(mp, "(outer) ");
22677     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod);
22678     if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) {
22679       mp_print_ln(mp); mp_show_macro(mp, mp->cur_mod,null,100000);
22680     } /* this avoids recursion between |show_macro| and |print_cmd_mod| */
22681 @^recursion@>
22682   }
22683 }
22684
22685 @ @<Show a numeric or string or capsule token@>=
22686
22687   if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
22688     mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
22689   } else if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
22690     mp_print_capsule(mp,mp->cur_mod);
22691   } else  { 
22692     mp_print_char(mp, xord('"')); 
22693     mp_print_str(mp, mp->cur_mod); mp_print_char(mp, xord('"'));
22694     delete_str_ref(mp->cur_mod);
22695   }
22696 }
22697
22698 @ The following cases of |print_cmd_mod| might arise in connection
22699 with |disp_token|, although they don't necessarily correspond to
22700 primitive tokens.
22701
22702 @<Cases of |print_cmd_...@>=
22703 case left_delimiter:
22704 case right_delimiter: 
22705   if ( c==left_delimiter ) mp_print(mp, "left");
22706   else mp_print(mp, "right");
22707   mp_print(mp, " delimiter that matches "); 
22708   mp_print_text(m);
22709   break;
22710 case tag_token:
22711   if ( m==null ) mp_print(mp, "tag");
22712    else mp_print(mp, "variable");
22713    break;
22714 case defined_macro: 
22715    mp_print(mp, "macro:");
22716    break;
22717 case secondary_primary_macro:
22718 case tertiary_secondary_macro:
22719 case expression_tertiary_macro:
22720   mp_print_cmd_mod(mp, macro_def,c); 
22721   mp_print(mp, "'d macro:");
22722   mp_print_ln(mp); mp_show_token_list(mp, mp_link(mp_link(m)),null,1000,0);
22723   break;
22724 case repeat_loop:
22725   mp_print(mp, "[repeat the loop]");
22726   break;
22727 case internal_quantity:
22728   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
22729   break;
22730
22731 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22732 void mp_do_show_token (MP mp) ;
22733
22734 @ @c void mp_do_show_token (MP mp) { 
22735   do {  
22736     get_t_next; mp_disp_token(mp);
22737     mp_get_x_next(mp);
22738   } while (mp->cur_cmd==comma);
22739 }
22740
22741 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22742 void mp_do_show_stats (MP mp) ;
22743
22744 @ @c void mp_do_show_stats (MP mp) { 
22745   mp_print_nl(mp, "Memory usage ");
22746 @.Memory usage...@>
22747   mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->dyn_used);
22748   mp_print(mp, " ("); mp_print_int(mp, mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max-1);
22749   mp_print(mp, " still untouched)"); mp_print_ln(mp);
22750   mp_print_nl(mp, "String usage ");
22751   mp_print_int(mp, mp->strs_in_use-mp->init_str_use);
22752   mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->pool_in_use-mp->init_pool_ptr);
22753   mp_print(mp, " (");
22754   mp_print_int(mp, mp->max_strings-1-mp->strs_used_up); mp_print_char(mp, xord('&'));
22755   mp_print_int(mp, mp->pool_size-mp->pool_ptr); 
22756   mp_print(mp, " now untouched)"); mp_print_ln(mp);
22757   mp_get_x_next(mp);
22758 }
22759
22760 @ Here's a recursive procedure that gives an abbreviated account
22761 of a variable, for use by |do_show_var|.
22762
22763 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22764 void mp_disp_var (MP mp,pointer p) ;
22765
22766 @ @c void mp_disp_var (MP mp,pointer p) {
22767   pointer q; /* traverses attributes and subscripts */
22768   int n; /* amount of macro text to show */
22769   if ( type(p)==mp_structured )  {
22770     @<Descend the structure@>;
22771   } else if ( type(p)>=mp_unsuffixed_macro ) {
22772     @<Display a variable macro@>;
22773   } else if ( type(p)!=undefined ){ 
22774     mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p); 
22775     mp_print_char(mp, xord('='));
22776     mp_print_exp(mp, p,0);
22777   }
22778 }
22779
22780 @ @<Descend the structure@>=
22781
22782   q=attr_head(p);
22783   do {  mp_disp_var(mp, q); q=mp_link(q); } while (q!=end_attr);
22784   q=subscr_head(p);
22785   while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
22786     mp_disp_var(mp, q); q=mp_link(q);
22787   }
22788 }
22789
22790 @ @<Display a variable macro@>=
22791
22792   mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22793   if ( type(p)>mp_unsuffixed_macro ) 
22794     mp_print(mp, "@@#"); /* |suffixed_macro| */
22795   mp_print(mp, "=macro:");
22796   if ( (int)mp->file_offset>=mp->max_print_line-20 ) n=5;
22797   else n=mp->max_print_line-mp->file_offset-15;
22798   mp_show_macro(mp, value(p),null,n);
22799 }
22800
22801 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22802 void mp_do_show_var (MP mp) ;
22803
22804 @ @c void mp_do_show_var (MP mp) { 
22805   do {  
22806     get_t_next;
22807     if ( mp->cur_sym>0 ) if ( mp->cur_sym<=hash_end )
22808       if ( mp->cur_cmd==tag_token ) if ( mp->cur_mod!=null ) {
22809       mp_disp_var(mp, mp->cur_mod); goto DONE;
22810     }
22811    mp_disp_token(mp);
22812   DONE:
22813    mp_get_x_next(mp);
22814   } while (mp->cur_cmd==comma);
22815 }
22816
22817 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22818 void mp_do_show_dependencies (MP mp) ;
22819
22820 @ @c void mp_do_show_dependencies (MP mp) {
22821   pointer p; /* link that runs through all dependencies */
22822   p=mp_link(dep_head);
22823   while ( p!=dep_head ) {
22824     if ( mp_interesting(mp, p) ) {
22825       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22826       if ( type(p)==mp_dependent ) mp_print_char(mp, xord('='));
22827       else mp_print(mp, " = "); /* extra spaces imply proto-dependency */
22828       mp_print_dependency(mp, dep_list(p),type(p));
22829     }
22830     p=dep_list(p);
22831     while ( info(p)!=null ) p=mp_link(p);
22832     p=mp_link(p);
22833   }
22834   mp_get_x_next(mp);
22835 }
22836
22837 @ Finally we are ready for the procedure that governs all of the
22838 show commands.
22839
22840 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22841 void mp_do_show_whatever (MP mp) ;
22842
22843 @ @c void mp_do_show_whatever (MP mp) { 
22844   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
22845   switch (mp->cur_mod) {
22846   case show_token_code:mp_do_show_token(mp); break;
22847   case show_stats_code:mp_do_show_stats(mp); break;
22848   case show_code:mp_do_show(mp); break;
22849   case show_var_code:mp_do_show_var(mp); break;
22850   case show_dependencies_code:mp_do_show_dependencies(mp); break;
22851   } /* there are no other cases */
22852   if ( mp->internal[mp_showstopping]>0 ){ 
22853     print_err("OK");
22854 @.OK@>
22855     if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) { 
22856       help0; decr(mp->error_count);
22857     } else {
22858       help1("This isn't an error message; I'm just showing something.");
22859     }
22860     if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp);
22861      else mp_put_get_error(mp);
22862   }
22863 }
22864
22865 @ The `\&{addto}' command needs the following additional primitives:
22866
22867 @d double_path_code 0 /* command modifier for `\&{doublepath}' */
22868 @d contour_code 1 /* command modifier for `\&{contour}' */
22869 @d also_code 2 /* command modifier for `\&{also}' */
22870
22871 @ Pre and postscripts need two new identifiers:
22872
22873 @d with_pre_script 11
22874 @d with_post_script 13
22875
22876 @<Put each...@>=
22877 mp_primitive(mp, "doublepath",thing_to_add,double_path_code);
22878 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
22879 mp_primitive(mp, "contour",thing_to_add,contour_code);
22880 @:contour_}{\&{contour} primitive@>
22881 mp_primitive(mp, "also",thing_to_add,also_code);
22882 @:also_}{\&{also} primitive@>
22883 mp_primitive(mp, "withpen",with_option,mp_pen_type);
22884 @:with_pen_}{\&{withpen} primitive@>
22885 mp_primitive(mp, "dashed",with_option,mp_picture_type);
22886 @:dashed_}{\&{dashed} primitive@>
22887 mp_primitive(mp, "withprescript",with_option,with_pre_script);
22888 @:with_pre_script_}{\&{withprescript} primitive@>
22889 mp_primitive(mp, "withpostscript",with_option,with_post_script);
22890 @:with_post_script_}{\&{withpostscript} primitive@>
22891 mp_primitive(mp, "withoutcolor",with_option,mp_no_model);
22892 @:with_color_}{\&{withoutcolor} primitive@>
22893 mp_primitive(mp, "withgreyscale",with_option,mp_grey_model);
22894 @:with_color_}{\&{withgreyscale} primitive@>
22895 mp_primitive(mp, "withcolor",with_option,mp_uninitialized_model);
22896 @:with_color_}{\&{withcolor} primitive@>
22897 /*  \&{withrgbcolor} is an alias for \&{withcolor} */
22898 mp_primitive(mp, "withrgbcolor",with_option,mp_rgb_model);
22899 @:with_color_}{\&{withrgbcolor} primitive@>
22900 mp_primitive(mp, "withcmykcolor",with_option,mp_cmyk_model);
22901 @:with_color_}{\&{withcmykcolor} primitive@>
22902
22903 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22904 case thing_to_add:
22905   if ( m==contour_code ) mp_print(mp, "contour");
22906   else if ( m==double_path_code ) mp_print(mp, "doublepath");
22907   else mp_print(mp, "also");
22908   break;
22909 case with_option:
22910   if ( m==mp_pen_type ) mp_print(mp, "withpen");
22911   else if ( m==with_pre_script ) mp_print(mp, "withprescript");
22912   else if ( m==with_post_script ) mp_print(mp, "withpostscript");
22913   else if ( m==mp_no_model ) mp_print(mp, "withoutcolor");
22914   else if ( m==mp_rgb_model ) mp_print(mp, "withrgbcolor");
22915   else if ( m==mp_uninitialized_model ) mp_print(mp, "withcolor");
22916   else if ( m==mp_cmyk_model ) mp_print(mp, "withcmykcolor");
22917   else if ( m==mp_grey_model ) mp_print(mp, "withgreyscale");
22918   else mp_print(mp, "dashed");
22919   break;
22920
22921 @ The |scan_with_list| procedure parses a $\langle$with list$\rangle$ and
22922 updates the list of graphical objects starting at |p|.  Each $\langle$with
22923 clause$\rangle$ updates all graphical objects whose |type| is compatible.
22924 Other objects are ignored.
22925
22926 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22927 void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) ;
22928
22929 @ @c void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) {
22930   quarterword t; /* |cur_mod| of the |with_option| (should match |cur_type|) */
22931   pointer q; /* for list manipulation */
22932   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
22933   pointer k; /* for finding the near-last item in a list  */
22934   str_number s; /* for string cleanup after combining  */
22935   pointer cp,pp,dp,ap,bp;
22936     /* objects being updated; |void| initially; |null| to suppress update */
22937   cp=mp_void; pp=mp_void; dp=mp_void; ap=mp_void; bp=mp_void;
22938   k=0;
22939   while ( mp->cur_cmd==with_option ){ 
22940     t=mp->cur_mod;
22941     mp_get_x_next(mp);
22942     if ( t!=mp_no_model ) mp_scan_expression(mp);
22943     if (((t==with_pre_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22944      ((t==with_post_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22945      ((t==mp_uninitialized_model)&&
22946         ((mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type)&&(mp->cur_type!=mp_color_type)
22947           &&(mp->cur_type!=mp_known)&&(mp->cur_type!=mp_boolean_type)))||
22948      ((t==mp_cmyk_model)&&(mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type))||
22949      ((t==mp_rgb_model)&&(mp->cur_type!=mp_color_type))||
22950      ((t==mp_grey_model)&&(mp->cur_type!=mp_known))||
22951      ((t==mp_pen_type)&&(mp->cur_type!=t))||
22952      ((t==mp_picture_type)&&(mp->cur_type!=t)) ) {
22953       @<Complain about improper type@>;
22954     } else if ( t==mp_uninitialized_model ) {
22955       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22956       if ( cp!=null )
22957         @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>;
22958       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22959     } else if ( t==mp_rgb_model ) {
22960       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22961       if ( cp!=null )
22962         @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22963       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22964     } else if ( t==mp_cmyk_model ) {
22965       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22966       if ( cp!=null )
22967         @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22968       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22969     } else if ( t==mp_grey_model ) {
22970       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22971       if ( cp!=null )
22972         @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>;
22973       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22974     } else if ( t==mp_no_model ) {
22975       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22976       if ( cp!=null )
22977         @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
22978     } else if ( t==mp_pen_type ) {
22979       if ( pp==mp_void ) @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>;
22980       if ( pp!=null ) {
22981         if ( pen_p(pp)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(pp));
22982         pen_p(pp)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
22983       }
22984     } else if ( t==with_pre_script ) {
22985       if ( ap==mp_void )
22986         ap=p;
22987       while ( (ap!=null)&&(! has_color(ap)) )
22988          ap=mp_link(ap);
22989       if ( ap!=null ) {
22990         if ( pre_script(ap)!=null ) { /*  build a new,combined string  */
22991           s=pre_script(ap);
22992           old_setting=mp->selector;
22993               mp->selector=new_string;
22994           str_room(length(pre_script(ap))+length(mp->cur_exp)+2);
22995               mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
22996           append_char(13);  /* a forced \ps\ newline  */
22997           mp_print_str(mp, pre_script(ap));
22998           pre_script(ap)=mp_make_string(mp);
22999           delete_str_ref(s);
23000           mp->selector=old_setting;
23001         } else {
23002           pre_script(ap)=mp->cur_exp;
23003         }
23004         mp->cur_type=mp_vacuous;
23005       }
23006     } else if ( t==with_post_script ) {
23007       if ( bp==mp_void )
23008         k=p; 
23009       bp=k;
23010       while ( mp_link(k)!=null ) {
23011         k=mp_link(k);
23012         if ( has_color(k) ) bp=k;
23013       }
23014       if ( bp!=null ) {
23015          if ( post_script(bp)!=null ) {
23016            s=post_script(bp);
23017            old_setting=mp->selector;
23018                mp->selector=new_string;
23019            str_room(length(post_script(bp))+length(mp->cur_exp)+2);
23020            mp_print_str(mp, post_script(bp));
23021            append_char(13); /* a forced \ps\ newline  */
23022            mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23023            post_script(bp)=mp_make_string(mp);
23024            delete_str_ref(s);
23025            mp->selector=old_setting;
23026          } else {
23027            post_script(bp)=mp->cur_exp;
23028          }
23029          mp->cur_type=mp_vacuous;
23030        }
23031     } else { 
23032       if ( dp==mp_void ) {
23033         @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>;
23034       }
23035       if ( dp!=null ) {
23036         if ( dash_p(dp)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(dp));
23037         dash_p(dp)=mp_make_dashes(mp, mp->cur_exp);
23038         dash_scale(dp)=unity;
23039         mp->cur_type=mp_vacuous;
23040       }
23041     }
23042   }
23043   @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into the rest
23044     of the list@>;
23045 }
23046
23047 @ @<Complain about improper type@>=
23048 { exp_err("Improper type");
23049 @.Improper type@>
23050 help2("Next time say `withpen <known pen expression>';",
23051       "I'll ignore the bad `with' clause and look for another.");
23052 if ( t==with_pre_script )
23053   mp->help_line[1]="Next time say `withprescript <known string expression>';";
23054 else if ( t==with_post_script )
23055   mp->help_line[1]="Next time say `withpostscript <known string expression>';";
23056 else if ( t==mp_picture_type )
23057   mp->help_line[1]="Next time say `dashed <known picture expression>';";
23058 else if ( t==mp_uninitialized_model )
23059   mp->help_line[1]="Next time say `withcolor <known color expression>';";
23060 else if ( t==mp_rgb_model )
23061   mp->help_line[1]="Next time say `withrgbcolor <known color expression>';";
23062 else if ( t==mp_cmyk_model )
23063   mp->help_line[1]="Next time say `withcmykcolor <known cmykcolor expression>';";
23064 else if ( t==mp_grey_model )
23065   mp->help_line[1]="Next time say `withgreyscale <known numeric expression>';";;
23066 mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23067 }
23068
23069 @ Forcing the color to be between |0| and |unity| here guarantees that no
23070 picture will ever contain a color outside the legal range for \ps\ graphics.
23071
23072 @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>=
23073 { if ( mp->cur_type==mp_color_type )
23074    @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>
23075 else if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type )
23076    @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>
23077 else if ( mp->cur_type==mp_known )
23078    @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>
23079 else if ( mp->cur_exp==false_code )
23080    @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
23081 }
23082
23083 @ @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>=
23084 { q=value(mp->cur_exp);
23085 cyan_val(cp)=0;
23086 magenta_val(cp)=0;
23087 yellow_val(cp)=0;
23088 black_val(cp)=0;
23089 red_val(cp)=value(red_part_loc(q));
23090 green_val(cp)=value(green_part_loc(q));
23091 blue_val(cp)=value(blue_part_loc(q));
23092 color_model(cp)=mp_rgb_model;
23093 if ( red_val(cp)<0 ) red_val(cp)=0;
23094 if ( green_val(cp)<0 ) green_val(cp)=0;
23095 if ( blue_val(cp)<0 ) blue_val(cp)=0;
23096 if ( red_val(cp)>unity ) red_val(cp)=unity;
23097 if ( green_val(cp)>unity ) green_val(cp)=unity;
23098 if ( blue_val(cp)>unity ) blue_val(cp)=unity;
23099 }
23100
23101 @ @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>=
23102 { q=value(mp->cur_exp);
23103 cyan_val(cp)=value(cyan_part_loc(q));
23104 magenta_val(cp)=value(magenta_part_loc(q));
23105 yellow_val(cp)=value(yellow_part_loc(q));
23106 black_val(cp)=value(black_part_loc(q));
23107 color_model(cp)=mp_cmyk_model;
23108 if ( cyan_val(cp)<0 ) cyan_val(cp)=0;
23109 if ( magenta_val(cp)<0 ) magenta_val(cp)=0;
23110 if ( yellow_val(cp)<0 ) yellow_val(cp)=0;
23111 if ( black_val(cp)<0 ) black_val(cp)=0;
23112 if ( cyan_val(cp)>unity ) cyan_val(cp)=unity;
23113 if ( magenta_val(cp)>unity ) magenta_val(cp)=unity;
23114 if ( yellow_val(cp)>unity ) yellow_val(cp)=unity;
23115 if ( black_val(cp)>unity ) black_val(cp)=unity;
23116 }
23117
23118 @ @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>=
23119 { q=mp->cur_exp;
23120 cyan_val(cp)=0;
23121 magenta_val(cp)=0;
23122 yellow_val(cp)=0;
23123 black_val(cp)=0;
23124 grey_val(cp)=q;
23125 color_model(cp)=mp_grey_model;
23126 if ( grey_val(cp)<0 ) grey_val(cp)=0;
23127 if ( grey_val(cp)>unity ) grey_val(cp)=unity;
23128 }
23129
23130 @ @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>=
23131 {
23132 cyan_val(cp)=0;
23133 magenta_val(cp)=0;
23134 yellow_val(cp)=0;
23135 black_val(cp)=0;
23136 grey_val(cp)=0;
23137 color_model(cp)=mp_no_model;
23138 }
23139
23140 @ @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>=
23141 { cp=p;
23142   while ( cp!=null ){ 
23143     if ( has_color(cp) ) break;
23144     cp=mp_link(cp);
23145   }
23146 }
23147
23148 @ @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>=
23149 { pp=p;
23150   while ( pp!=null ) {
23151     if ( has_pen(pp) ) break;
23152     pp=mp_link(pp);
23153   }
23154 }
23155
23156 @ @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>=
23157 { dp=p;
23158   while ( dp!=null ) {
23159     if ( type(dp)==mp_stroked_code ) break;
23160     dp=mp_link(dp);
23161   }
23162 }
23163
23164 @ @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into...@>=
23165 @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>;
23166 if ( pp>mp_void ) {
23167   @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>;
23168 }
23169 if ( dp>mp_void ) {
23170   @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>;
23171 }
23172
23173
23174 @ @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>=
23175 { q=mp_link(cp);
23176   while ( q!=null ) { 
23177     if ( has_color(q) ) {
23178       red_val(q)=red_val(cp);
23179       green_val(q)=green_val(cp);
23180       blue_val(q)=blue_val(cp);
23181       black_val(q)=black_val(cp);
23182       color_model(q)=color_model(cp);
23183     }
23184     q=mp_link(q);
23185   }
23186 }
23187
23188 @ @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>=
23189 { q=mp_link(pp);
23190   while ( q!=null ) {
23191     if ( has_pen(q) ) {
23192       if ( pen_p(q)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(q));
23193       pen_p(q)=copy_pen(pen_p(pp));
23194     }
23195     q=mp_link(q);
23196   }
23197 }
23198
23199 @ @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>=
23200 { q=mp_link(dp);
23201   while ( q!=null ) {
23202     if ( type(q)==mp_stroked_code ) {
23203       if ( dash_p(q)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(q));
23204       dash_p(q)=dash_p(dp);
23205       dash_scale(q)=unity;
23206       if ( dash_p(q)!=null ) add_edge_ref(dash_p(q));
23207     }
23208     q=mp_link(q);
23209   }
23210 }
23211
23212 @ One of the things we need to do when we've parsed an \&{addto} or
23213 similar command is find the header of a supposed \&{picture} variable, given
23214 a token list for that variable.  Since the edge structure is about to be
23215 updated, we use |private_edges| to make sure that this is possible.
23216
23217 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23218 pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) ;
23219
23220 @ @c pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) {
23221   pointer p;
23222   pointer cur_edges; /* the return value */
23223   p=mp_find_variable(mp, t); cur_edges=null;
23224   if ( p==null ) { 
23225     mp_obliterated(mp, t); mp_put_get_error(mp);
23226   } else if ( type(p)!=mp_picture_type )  { 
23227     print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, t,null,1000,0);
23228 @.Variable x is the wrong type@>
23229     mp_print(mp, " is the wrong type ("); 
23230     mp_print_type(mp, type(p)); mp_print_char(mp, xord(')'));
23231     help2("I was looking for a \"known\" picture variable.",
23232           "So I'll not change anything just now."); 
23233     mp_put_get_error(mp);
23234   } else { 
23235     value(p)=mp_private_edges(mp, value(p));
23236     cur_edges=value(p);
23237   }
23238   mp_flush_node_list(mp, t);
23239   return cur_edges;
23240 }
23241
23242 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23243 case add_to_command: mp_do_add_to(mp); break;
23244 case bounds_command:mp_do_bounds(mp); break;
23245
23246 @ @<Put each...@>=
23247 mp_primitive(mp, "clip",bounds_command,mp_start_clip_code);
23248 @:clip_}{\&{clip} primitive@>
23249 mp_primitive(mp, "setbounds",bounds_command,mp_start_bounds_code);
23250 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
23251
23252 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23253 case bounds_command: 
23254   if ( m==mp_start_clip_code ) mp_print(mp, "clip");
23255   else mp_print(mp, "setbounds");
23256   break;
23257
23258 @ The following function parses the beginning of an \&{addto} or \&{clip}
23259 command: it expects a variable name followed by a token with |cur_cmd=sep|
23260 and then an expression.  The function returns the token list for the variable
23261 and stores the command modifier for the separator token in the global variable
23262 |last_add_type|.  We must be careful because this variable might get overwritten
23263 any time we call |get_x_next|.
23264
23265 @<Glob...@>=
23266 quarterword last_add_type;
23267   /* command modifier that identifies the last \&{addto} command */
23268
23269 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23270 pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) ;
23271
23272 @ @c pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) {
23273   pointer lhv; /* variable to add to left */
23274   quarterword add_type=0; /* value to be returned in |last_add_type| */
23275   lhv=null;
23276   mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=sep; mp_scan_primary(mp);
23277   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) {
23278     @<Abandon edges command because there's no variable@>;
23279   } else  { 
23280     lhv=mp->cur_exp; add_type=mp->cur_mod;
23281     mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23282   }
23283   mp->last_add_type=add_type;
23284   return lhv;
23285 }
23286
23287 @ @<Abandon edges command because there's no variable@>=
23288 { exp_err("Not a suitable variable");
23289 @.Not a suitable variable@>
23290   help4("At this point I needed to see the name of a picture variable.",
23291     "(Or perhaps you have indeed presented me with one; I might",
23292     "have missed it, if it wasn't followed by the proper token.)",
23293     "So I'll not change anything just now.");
23294   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23295 }
23296
23297 @ Here is an example of how to use |start_draw_cmd|.
23298
23299 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23300 void mp_do_bounds (MP mp) ;
23301
23302 @ @c void mp_do_bounds (MP mp) {
23303   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
23304   pointer p; /* for list manipulation */
23305   integer m; /* initial value of |cur_mod| */
23306   m=mp->cur_mod;
23307   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, to_token);
23308   if ( lhv!=null ) {
23309     lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
23310     if ( lhe==null ) {
23311       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23312     } else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
23313       exp_err("Improper `clip'");
23314 @.Improper `addto'@>
23315       help2("This expression should have specified a known path.",
23316             "So I'll not change anything just now."); 
23317       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23318     } else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
23319       @<Complain about a non-cycle@>;
23320     } else {
23321       @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add it to |lhe|@>;
23322     }
23323   }
23324 }
23325
23326 @ @<Complain about a non-cycle@>=
23327 { print_err("Not a cycle");
23328 @.Not a cycle@>
23329   help2("That contour should have ended with `..cycle' or `&cycle'.",
23330         "So I'll not change anything just now."); mp_put_get_error(mp);
23331 }
23332
23333 @ @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add...@>=
23334 { p=mp_new_bounds_node(mp, mp->cur_exp,m);
23335   mp_link(p)=mp_link(dummy_loc(lhe));
23336   mp_link(dummy_loc(lhe))=p;
23337   if ( obj_tail(lhe)==dummy_loc(lhe) ) obj_tail(lhe)=p;
23338   p=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[stop_type(m)]);
23339   type(p)=stop_type(m);
23340   mp_link(obj_tail(lhe))=p;
23341   obj_tail(lhe)=p;
23342   mp_init_bbox(mp, lhe);
23343 }
23344
23345 @ The |do_add_to| procedure is a little like |do_clip| but there are a lot more
23346 cases to deal with.
23347
23348 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23349 void mp_do_add_to (MP mp) ;
23350
23351 @ @c void mp_do_add_to (MP mp) {
23352   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
23353   pointer p; /* the graphical object or list for |scan_with_list| to update */
23354   pointer e; /* an edge structure to be merged */
23355   quarterword add_type; /* |also_code|, |contour_code|, or |double_path_code| */
23356   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, thing_to_add); add_type=mp->last_add_type;
23357   if ( lhv!=null ) {
23358     if ( add_type==also_code ) {
23359       @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e| and |p|
23360        appropriately@>;
23361     } else {
23362       @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current
23363         expression@>;
23364     }
23365     mp_scan_with_list(mp, p);
23366     @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>;
23367   }
23368 }
23369
23370 @ Setting |p:=null| causes the $\langle$with list$\rangle$ to be ignored;
23371 setting |e:=null| prevents anything from being added to |lhe|.
23372
23373 @ @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e|...@>=
23374
23375   p=null; e=null;
23376   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23377     exp_err("Improper `addto'");
23378 @.Improper `addto'@>
23379     help2("This expression should have specified a known picture.",
23380           "So I'll not change anything just now."); 
23381     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23382   } else { 
23383     e=mp_private_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_vacuous;
23384     p=mp_link(dummy_loc(e));
23385   }
23386 }
23387
23388 @ In this case |add_type<>also_code| so setting |p:=null| suppresses future
23389 attempts to add to the edge structure.
23390
23391 @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current...@>=
23392 { e=null; p=null;
23393   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
23394   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
23395     exp_err("Improper `addto'");
23396 @.Improper `addto'@>
23397     help2("This expression should have specified a known path.",
23398           "So I'll not change anything just now."); 
23399     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23400   } else if ( add_type==contour_code ) {
23401     if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
23402       @<Complain about a non-cycle@>;
23403     } else { 
23404       p=mp_new_fill_node(mp, mp->cur_exp);
23405       mp->cur_type=mp_vacuous;
23406     }
23407   } else { 
23408     p=mp_new_stroked_node(mp, mp->cur_exp);
23409     mp->cur_type=mp_vacuous;
23410   }
23411 }
23412
23413 @ @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>=
23414 lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
23415 if ( lhe==null ) {
23416   if ( (e==null)&&(p!=null) ) e=mp_toss_gr_object(mp, p);
23417   if ( e!=null ) delete_edge_ref(e);
23418 } else if ( add_type==also_code ) {
23419   if ( e!=null ) {
23420     @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>;
23421   } else { 
23422     do_nothing;
23423   }
23424 } else if ( p!=null ) {
23425   mp_link(obj_tail(lhe))=p;
23426   obj_tail(lhe)=p;
23427   if ( add_type==double_path_code )
23428     if ( pen_p(p)==null ) 
23429       pen_p(p)=mp_get_pen_circle(mp, 0);
23430 }
23431
23432 @ @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>=
23433 { if ( mp_link(dummy_loc(e))!=null ) {
23434     mp_link(obj_tail(lhe))=mp_link(dummy_loc(e));
23435     obj_tail(lhe)=obj_tail(e);
23436     obj_tail(e)=dummy_loc(e);
23437     mp_link(dummy_loc(e))=null;
23438     mp_flush_dash_list(mp, lhe);
23439   }
23440   mp_toss_edges(mp, e);
23441 }
23442
23443 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23444 case ship_out_command: mp_do_ship_out(mp); break;
23445
23446 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23447 @<Declare the \ps\ output procedures@>
23448 void mp_do_ship_out (MP mp) ;
23449
23450 @ @c void mp_do_ship_out (MP mp) {
23451   integer c; /* the character code */
23452   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23453   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23454     @<Complain that it's not a known picture@>;
23455   } else { 
23456     c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]) % 256;
23457     if ( c<0 ) c=c+256;
23458     @<Store the width information for character code~|c|@>;
23459     mp_ship_out(mp, mp->cur_exp);
23460     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23461   }
23462 }
23463
23464 @ @<Complain that it's not a known picture@>=
23465
23466   exp_err("Not a known picture");
23467   help1("I can only output known pictures.");
23468   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23469 }
23470
23471 @ The \&{everyjob} command simply assigns a nonzero value to the global variable
23472 |start_sym|.
23473
23474 @<Cases of |do_statement|...@>=
23475 case every_job_command: 
23476   mp_get_symbol(mp); mp->start_sym=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
23477   break;
23478
23479 @ @<Glob...@>=
23480 halfword start_sym; /* a symbolic token to insert at beginning of job */
23481
23482 @ @<Set init...@>=
23483 mp->start_sym=0;
23484
23485 @ Finally, we have only the ``message'' commands remaining.
23486
23487 @d message_code 0
23488 @d err_message_code 1
23489 @d err_help_code 2
23490 @d filename_template_code 3
23491 @d print_with_leading_zeroes(A)  g = mp->pool_ptr;
23492               mp_print_int(mp, (A)); g = mp->pool_ptr-g;
23493               if ( f>g ) {
23494                 mp->pool_ptr = mp->pool_ptr - g;
23495                 while ( f>g ) {
23496                   mp_print_char(mp, xord('0'));
23497                   decr(f);
23498                   };
23499                 mp_print_int(mp, (A));
23500               };
23501               f = 0
23502
23503 @<Put each...@>=
23504 mp_primitive(mp, "message",message_command,message_code);
23505 @:message_}{\&{message} primitive@>
23506 mp_primitive(mp, "errmessage",message_command,err_message_code);
23507 @:err_message_}{\&{errmessage} primitive@>
23508 mp_primitive(mp, "errhelp",message_command,err_help_code);
23509 @:err_help_}{\&{errhelp} primitive@>
23510 mp_primitive(mp, "filenametemplate",message_command,filename_template_code);
23511 @:filename_template_}{\&{filenametemplate} primitive@>
23512
23513 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23514 case message_command: 
23515   if ( m<err_message_code ) mp_print(mp, "message");
23516   else if ( m==err_message_code ) mp_print(mp, "errmessage");
23517   else if ( m==filename_template_code ) mp_print(mp, "filenametemplate");
23518   else mp_print(mp, "errhelp");
23519   break;
23520
23521 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23522 case message_command: mp_do_message(mp); break;
23523
23524 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23525 @<Declare a procedure called |no_string_err|@>
23526 void mp_do_message (MP mp) ;
23527
23528
23529 @c void mp_do_message (MP mp) {
23530   int m; /* the type of message */
23531   m=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23532   if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23533     mp_no_string_err(mp, "A message should be a known string expression.");
23534   else {
23535     switch (m) {
23536     case message_code: 
23537       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23538       break;
23539     case err_message_code:
23540       @<Print string |cur_exp| as an error message@>;
23541       break;
23542     case err_help_code:
23543       @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>;
23544       break;
23545     case filename_template_code:
23546       @<Save the filename template@>;
23547       break;
23548     } /* there are no other cases */
23549   }
23550   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23551 }
23552
23553 @ @<Declare a procedure called |no_string_err|@>=
23554 void mp_no_string_err (MP mp, const char *s) { 
23555    exp_err("Not a string");
23556 @.Not a string@>
23557   help1(s);
23558   mp_put_get_error(mp);
23559 }
23560
23561 @ The global variable |err_help| is zero when the user has most recently
23562 given an empty help string, or if none has ever been given.
23563
23564 @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>=
23565
23566   if ( mp->err_help!=0 ) delete_str_ref(mp->err_help);
23567   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->err_help=0;
23568   else  { mp->err_help=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->err_help); }
23569 }
23570
23571 @ If \&{errmessage} occurs often in |mp_scroll_mode|, without user-defined
23572 \&{errhelp}, we don't want to give a long help message each time. So we
23573 give a verbose explanation only once.
23574
23575 @<Glob...@>=
23576 boolean long_help_seen; /* has the long \.{\\errmessage} help been used? */
23577
23578 @ @<Set init...@>=mp->long_help_seen=false;
23579
23580 @ @<Print string |cur_exp| as an error message@>=
23581
23582   print_err(""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23583   if ( mp->err_help!=0 ) {
23584     mp->use_err_help=true;
23585   } else if ( mp->long_help_seen ) { 
23586     help1("(That was another `errmessage'.)") ; 
23587   } else  { 
23588    if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) mp->long_help_seen=true;
23589     help4("This error message was generated by an `errmessage'",
23590      "command, so I can\'t give any explicit help.",
23591      "Pretend that you're Miss Marple: Examine all clues,",
23592 @^Marple, Jane@>
23593      "and deduce the truth by inspired guesses.");
23594   }
23595   mp_put_get_error(mp); mp->use_err_help=false;
23596 }
23597
23598 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23599 case write_command: mp_do_write(mp); break;
23600
23601 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23602 void mp_do_write (MP mp) ;
23603
23604 @ @c void mp_do_write (MP mp) {
23605   str_number t; /* the line of text to be written */
23606   write_index n,n0; /* for searching |wr_fname| and |wr_file| arrays */
23607   unsigned old_setting; /* for saving |selector| during output */
23608   mp_get_x_next(mp);
23609   mp_scan_expression(mp);
23610   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
23611     mp_no_string_err(mp, "The text to be written should be a known string expression");
23612   } else if ( mp->cur_cmd!=to_token ) { 
23613     print_err("Missing `to' clause");
23614     help1("A write command should end with `to <filename>'");
23615     mp_put_get_error(mp);
23616   } else { 
23617     t=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
23618     mp_get_x_next(mp);
23619     mp_scan_expression(mp);
23620     if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23621       mp_no_string_err(mp, "I can\'t write to that file name.  It isn't a known string");
23622     else {
23623       @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>;
23624     }
23625     delete_str_ref(t);
23626   }
23627   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23628 }
23629
23630 @ @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>=
23631
23632   @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if
23633     |cur_exp| must be inserted@>;
23634   if ( mp_str_vs_str(mp, t,mp->eof_line)==0 ) {
23635     @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>;
23636   } else { 
23637     old_setting=mp->selector;
23638     mp->selector=n+write_file;
23639     mp_print_str(mp, t); mp_print_ln(mp);
23640     mp->selector = old_setting;
23641   }
23642 }
23643
23644 @ @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if...@>=
23645 {
23646   char *fn = str(mp->cur_exp);
23647   n=mp->write_files;
23648   n0=mp->write_files;
23649   while (mp_xstrcmp(fn,mp->wr_fname[n])!=0) { 
23650     if ( n==0 ) { /* bottom reached */
23651           if ( n0==mp->write_files ) {
23652         if ( mp->write_files<mp->max_write_files ) {
23653           incr(mp->write_files);
23654         } else {
23655           void **wr_file;
23656           char **wr_fname;
23657               write_index l,k;
23658           l = mp->max_write_files + (mp->max_write_files/4);
23659           wr_file = xmalloc((l+1),sizeof(void *));
23660           wr_fname = xmalloc((l+1),sizeof(char *));
23661               for (k=0;k<=l;k++) {
23662             if (k<=mp->max_write_files) {
23663                   wr_file[k]=mp->wr_file[k]; 
23664               wr_fname[k]=mp->wr_fname[k];
23665             } else {
23666                   wr_file[k]=0; 
23667               wr_fname[k]=NULL;
23668             }
23669           }
23670               xfree(mp->wr_file); xfree(mp->wr_fname);
23671           mp->max_write_files = l;
23672           mp->wr_file = wr_file;
23673           mp->wr_fname = wr_fname;
23674         }
23675       }
23676       n=n0;
23677       mp_open_write_file(mp, fn ,n);
23678     } else { 
23679       decr(n);
23680           if ( mp->wr_fname[n]==NULL )  n0=n; 
23681     }
23682   }
23683 }
23684
23685 @ @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>=
23686 { (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[n]);
23687   xfree(mp->wr_fname[n]);
23688   if ( n==mp->write_files-1 ) mp->write_files=n;
23689 }
23690
23691
23692 @* \[42] Writing font metric data.
23693 \TeX\ gets its knowledge about fonts from font metric files, also called
23694 \.{TFM} files; the `\.T' in `\.{TFM}' stands for \TeX,
23695 but other programs know about them too. One of \MP's duties is to
23696 write \.{TFM} files so that the user's fonts can readily be
23697 applied to typesetting.
23698 @:TFM files}{\.{TFM} files@>
23699 @^font metric files@>
23700
23701 The information in a \.{TFM} file appears in a sequence of 8-bit bytes.
23702 Since the number of bytes is always a multiple of~4, we could
23703 also regard the file as a sequence of 32-bit words, but \MP\ uses the
23704 byte interpretation. The format of \.{TFM} files was designed by
23705 Lyle Ramshaw in 1980. The intent is to convey a lot of different kinds
23706 @^Ramshaw, Lyle Harold@>
23707 of information in a compact but useful form.
23708
23709 @<Glob...@>=
23710 void * tfm_file; /* the font metric output goes here */
23711 char * metric_file_name; /* full name of the font metric file */
23712
23713 @ The first 24 bytes (6 words) of a \.{TFM} file contain twelve 16-bit
23714 integers that give the lengths of the various subsequent portions
23715 of the file. These twelve integers are, in order:
23716 $$\vbox{\halign{\hfil#&$\null=\null$#\hfil\cr
23717 |lf|&length of the entire file, in words;\cr
23718 |lh|&length of the header data, in words;\cr
23719 |bc|&smallest character code in the font;\cr
23720 |ec|&largest character code in the font;\cr
23721 |nw|&number of words in the width table;\cr
23722 |nh|&number of words in the height table;\cr
23723 |nd|&number of words in the depth table;\cr
23724 |ni|&number of words in the italic correction table;\cr
23725 |nl|&number of words in the lig/kern table;\cr
23726 |nk|&number of words in the kern table;\cr
23727 |ne|&number of words in the extensible character table;\cr
23728 |np|&number of font parameter words.\cr}}$$
23729 They are all nonnegative and less than $2^{15}$. We must have |bc-1<=ec<=255|,
23730 |ne<=256|, and
23731 $$\hbox{|lf=6+lh+(ec-bc+1)+nw+nh+nd+ni+nl+nk+ne+np|.}$$
23732 Note that a font may contain as many as 256 characters (if |bc=0| and |ec=255|),
23733 and as few as 0 characters (if |bc=ec+1|).
23734
23735 Incidentally, when two or more 8-bit bytes are combined to form an integer of
23736 16 or more bits, the most significant bytes appear first in the file.
23737 This is called BigEndian order.
23738 @^BigEndian order@>
23739
23740 @ The rest of the \.{TFM} file may be regarded as a sequence of ten data
23741 arrays.
23742
23743 The most important data type used here is a |fix_word|, which is
23744 a 32-bit representation of a binary fraction. A |fix_word| is a signed
23745 quantity, with the two's complement of the entire word used to represent
23746 negation. Of the 32 bits in a |fix_word|, exactly 12 are to the left of the
23747 binary point; thus, the largest |fix_word| value is $2048-2^{-20}$, and
23748 the smallest is $-2048$. We will see below, however, that all but two of
23749 the |fix_word| values must lie between $-16$ and $+16$.
23750
23751 @ The first data array is a block of header information, which contains
23752 general facts about the font. The header must contain at least two words,
23753 |header[0]| and |header[1]|, whose meaning is explained below.  Additional
23754 header information of use to other software routines might also be
23755 included, and \MP\ will generate it if the \.{headerbyte} command occurs.
23756 For example, 16 more words of header information are in use at the Xerox
23757 Palo Alto Research Center; the first ten specify the character coding
23758 scheme used (e.g., `\.{XEROX TEXT}' or `\.{TEX MATHSY}'), the next five
23759 give the font family name (e.g., `\.{HELVETICA}' or `\.{CMSY}'), and the
23760 last gives the ``face byte.''
23761
23762 \yskip\hang|header[0]| is a 32-bit check sum that \MP\ will copy into
23763 the \.{GF} output file. This helps ensure consistency between files,
23764 since \TeX\ records the check sums from the \.{TFM}'s it reads, and these
23765 should match the check sums on actual fonts that are used.  The actual
23766 relation between this check sum and the rest of the \.{TFM} file is not
23767 important; the check sum is simply an identification number with the
23768 property that incompatible fonts almost always have distinct check sums.
23769 @^check sum@>
23770
23771 \yskip\hang|header[1]| is a |fix_word| containing the design size of the
23772 font, in units of \TeX\ points. This number must be at least 1.0; it is
23773 fairly arbitrary, but usually the design size is 10.0 for a ``10 point''
23774 font, i.e., a font that was designed to look best at a 10-point size,
23775 whatever that really means. When a \TeX\ user asks for a font `\.{at}
23776 $\delta$ \.{pt}', the effect is to override the design size and replace it
23777 by $\delta$, and to multiply the $x$ and~$y$ coordinates of the points in
23778 the font image by a factor of $\delta$ divided by the design size.  {\sl
23779 All other dimensions in the\/ \.{TFM} file are |fix_word|\kern-1pt\
23780 numbers in design-size units.} Thus, for example, the value of |param[6]|,
23781 which defines the \.{em} unit, is often the |fix_word| value $2^{20}=1.0$,
23782 since many fonts have a design size equal to one em.  The other dimensions
23783 must be less than 16 design-size units in absolute value; thus,
23784 |header[1]| and |param[1]| are the only |fix_word| entries in the whole
23785 \.{TFM} file whose first byte might be something besides 0 or 255.
23786 @^design size@>
23787
23788 @ Next comes the |char_info| array, which contains one |char_info_word|
23789 per character. Each word in this part of the file contains six fields
23790 packed into four bytes as follows.
23791
23792 \yskip\hang first byte: |width_index| (8 bits)\par
23793 \hang second byte: |height_index| (4 bits) times 16, plus |depth_index|
23794   (4~bits)\par
23795 \hang third byte: |italic_index| (6 bits) times 4, plus |tag|
23796   (2~bits)\par
23797 \hang fourth byte: |remainder| (8 bits)\par
23798 \yskip\noindent
23799 The actual width of a character is \\{width}|[width_index]|, in design-size
23800 units; this is a device for compressing information, since many characters
23801 have the same width. Since it is quite common for many characters
23802 to have the same height, depth, or italic correction, the \.{TFM} format
23803 imposes a limit of 16 different heights, 16 different depths, and
23804 64 different italic corrections.
23805
23806 Incidentally, the relation $\\{width}[0]=\\{height}[0]=\\{depth}[0]=
23807 \\{italic}[0]=0$ should always hold, so that an index of zero implies a
23808 value of zero.  The |width_index| should never be zero unless the
23809 character does not exist in the font, since a character is valid if and
23810 only if it lies between |bc| and |ec| and has a nonzero |width_index|.
23811
23812 @ The |tag| field in a |char_info_word| has four values that explain how to
23813 interpret the |remainder| field.
23814
23815 \yskip\hang|tag=0| (|no_tag|) means that |remainder| is unused.\par
23816 \hang|tag=1| (|lig_tag|) means that this character has a ligature/kerning
23817 program starting at location |remainder| in the |lig_kern| array.\par
23818 \hang|tag=2| (|list_tag|) means that this character is part of a chain of
23819 characters of ascending sizes, and not the largest in the chain.  The
23820 |remainder| field gives the character code of the next larger character.\par
23821 \hang|tag=3| (|ext_tag|) means that this character code represents an
23822 extensible character, i.e., a character that is built up of smaller pieces
23823 so that it can be made arbitrarily large. The pieces are specified in
23824 |exten[remainder]|.\par
23825 \yskip\noindent
23826 Characters with |tag=2| and |tag=3| are treated as characters with |tag=0|
23827 unless they are used in special circumstances in math formulas. For example,
23828 \TeX's \.{\\sum} operation looks for a |list_tag|, and the \.{\\left}
23829 operation looks for both |list_tag| and |ext_tag|.
23830
23831 @d no_tag 0 /* vanilla character */
23832 @d lig_tag 1 /* character has a ligature/kerning program */
23833 @d list_tag 2 /* character has a successor in a charlist */
23834 @d ext_tag 3 /* character is extensible */
23835
23836 @ The |lig_kern| array contains instructions in a simple programming language
23837 that explains what to do for special letter pairs. Each word in this array is a
23838 |lig_kern_command| of four bytes.
23839
23840 \yskip\hang first byte: |skip_byte|, indicates that this is the final program
23841   step if the byte is 128 or more, otherwise the next step is obtained by
23842   skipping this number of intervening steps.\par
23843 \hang second byte: |next_char|, ``if |next_char| follows the current character,
23844   then perform the operation and stop, otherwise continue.''\par
23845 \hang third byte: |op_byte|, indicates a ligature step if less than~128,
23846   a kern step otherwise.\par
23847 \hang fourth byte: |remainder|.\par
23848 \yskip\noindent
23849 In a kern step, an
23850 additional space equal to |kern[256*(op_byte-128)+remainder]| is inserted
23851 between the current character and |next_char|. This amount is
23852 often negative, so that the characters are brought closer together
23853 by kerning; but it might be positive.
23854
23855 There are eight kinds of ligature steps, having |op_byte| codes $4a+2b+c$ where
23856 $0\le a\le b+c$ and $0\le b,c\le1$. The character whose code is
23857 |remainder| is inserted between the current character and |next_char|;
23858 then the current character is deleted if $b=0$, and |next_char| is
23859 deleted if $c=0$; then we pass over $a$~characters to reach the next
23860 current character (which may have a ligature/kerning program of its own).
23861
23862 If the very first instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23863 the |next_char| byte is the so-called right boundary character of this font;
23864 the value of |next_char| need not lie between |bc| and~|ec|.
23865 If the very last instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23866 there is a special ligature/kerning program for a left boundary character,
23867 beginning at location |256*op_byte+remainder|.
23868 The interpretation is that \TeX\ puts implicit boundary characters
23869 before and after each consecutive string of characters from the same font.
23870 These implicit characters do not appear in the output, but they can affect
23871 ligatures and kerning.
23872
23873 If the very first instruction of a character's |lig_kern| program has
23874 |skip_byte>128|, the program actually begins in location
23875 |256*op_byte+remainder|. This feature allows access to large |lig_kern|
23876 arrays, because the first instruction must otherwise
23877 appear in a location |<=255|.
23878
23879 Any instruction with |skip_byte>128| in the |lig_kern| array must satisfy
23880 the condition
23881 $$\hbox{|256*op_byte+remainder<nl|.}$$
23882 If such an instruction is encountered during
23883 normal program execution, it denotes an unconditional halt; no ligature
23884 command is performed.
23885
23886 @d stop_flag (128)
23887   /* value indicating `\.{STOP}' in a lig/kern program */
23888 @d kern_flag (128) /* op code for a kern step */
23889 @d skip_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b0
23890 @d next_char(A) mp->lig_kern[(A)].b1
23891 @d op_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b2
23892 @d rem_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b3
23893
23894 @ Extensible characters are specified by an |extensible_recipe|, which
23895 consists of four bytes called |top|, |mid|, |bot|, and |rep| (in this
23896 order). These bytes are the character codes of individual pieces used to
23897 build up a large symbol.  If |top|, |mid|, or |bot| are zero, they are not
23898 present in the built-up result. For example, an extensible vertical line is
23899 like an extensible bracket, except that the top and bottom pieces are missing.
23900
23901 Let $T$, $M$, $B$, and $R$ denote the respective pieces, or an empty box
23902 if the piece isn't present. Then the extensible characters have the form
23903 $TR^kMR^kB$ from top to bottom, for some |k>=0|, unless $M$ is absent;
23904 in the latter case we can have $TR^kB$ for both even and odd values of~|k|.
23905 The width of the extensible character is the width of $R$; and the
23906 height-plus-depth is the sum of the individual height-plus-depths of the
23907 components used, since the pieces are butted together in a vertical list.
23908
23909 @d ext_top(A) mp->exten[(A)].b0 /* |top| piece in a recipe */
23910 @d ext_mid(A) mp->exten[(A)].b1 /* |mid| piece in a recipe */
23911 @d ext_bot(A) mp->exten[(A)].b2 /* |bot| piece in a recipe */
23912 @d ext_rep(A) mp->exten[(A)].b3 /* |rep| piece in a recipe */
23913
23914 @ The final portion of a \.{TFM} file is the |param| array, which is another
23915 sequence of |fix_word| values.
23916
23917 \yskip\hang|param[1]=slant| is the amount of italic slant, which is used
23918 to help position accents. For example, |slant=.25| means that when you go
23919 up one unit, you also go .25 units to the right. The |slant| is a pure
23920 number; it is the only |fix_word| other than the design size itself that is
23921 not scaled by the design size.
23922 @^design size@>
23923
23924 \hang|param[2]=space| is the normal spacing between words in text.
23925 Note that character 040 in the font need not have anything to do with
23926 blank spaces.
23927
23928 \hang|param[3]=space_stretch| is the amount of glue stretching between words.
23929
23930 \hang|param[4]=space_shrink| is the amount of glue shrinking between words.
23931
23932 \hang|param[5]=x_height| is the size of one ex in the font; it is also
23933 the height of letters for which accents don't have to be raised or lowered.
23934
23935 \hang|param[6]=quad| is the size of one em in the font.
23936
23937 \hang|param[7]=extra_space| is the amount added to |param[2]| at the
23938 ends of sentences.
23939
23940 \yskip\noindent
23941 If fewer than seven parameters are present, \TeX\ sets the missing parameters
23942 to zero.
23943
23944 @d slant_code 1
23945 @d space_code 2
23946 @d space_stretch_code 3
23947 @d space_shrink_code 4
23948 @d x_height_code 5
23949 @d quad_code 6
23950 @d extra_space_code 7
23951
23952 @ So that is what \.{TFM} files hold. One of \MP's duties is to output such
23953 information, and it does this all at once at the end of a job.
23954 In order to prepare for such frenetic activity, it squirrels away the
23955 necessary facts in various arrays as information becomes available.
23956
23957 Character dimensions (\&{charwd}, \&{charht}, \&{chardp}, and \&{charic})
23958 are stored respectively in |tfm_width|, |tfm_height|, |tfm_depth|, and
23959 |tfm_ital_corr|. Other information about a character (e.g., about
23960 its ligatures or successors) is accessible via the |char_tag| and
23961 |char_remainder| arrays. Other information about the font as a whole
23962 is kept in additional arrays called |header_byte|, |lig_kern|,
23963 |kern|, |exten|, and |param|.
23964
23965 @d max_tfm_int 32510
23966 @d undefined_label max_tfm_int /* an undefined local label */
23967
23968 @<Glob...@>=
23969 #define TFM_ITEMS 257
23970 eight_bits bc;
23971 eight_bits ec; /* smallest and largest character codes shipped out */
23972 scaled tfm_width[TFM_ITEMS]; /* \&{charwd} values */
23973 scaled tfm_height[TFM_ITEMS]; /* \&{charht} values */
23974 scaled tfm_depth[TFM_ITEMS]; /* \&{chardp} values */
23975 scaled tfm_ital_corr[TFM_ITEMS]; /* \&{charic} values */
23976 boolean char_exists[TFM_ITEMS]; /* has this code been shipped out? */
23977 int char_tag[TFM_ITEMS]; /* |remainder| category */
23978 int char_remainder[TFM_ITEMS]; /* the |remainder| byte */
23979 char *header_byte; /* bytes of the \.{TFM} header */
23980 int header_last; /* last initialized \.{TFM} header byte */
23981 int header_size; /* size of the \.{TFM} header */
23982 four_quarters *lig_kern; /* the ligature/kern table */
23983 short nl; /* the number of ligature/kern steps so far */
23984 scaled *kern; /* distinct kerning amounts */
23985 short nk; /* the number of distinct kerns so far */
23986 four_quarters exten[TFM_ITEMS]; /* extensible character recipes */
23987 short ne; /* the number of extensible characters so far */
23988 scaled *param; /* \&{fontinfo} parameters */
23989 short np; /* the largest \&{fontinfo} parameter specified so far */
23990 short nw;short nh;short nd;short ni; /* sizes of \.{TFM} subtables */
23991 short skip_table[TFM_ITEMS]; /* local label status */
23992 boolean lk_started; /* has there been a lig/kern step in this command yet? */
23993 integer bchar; /* right boundary character */
23994 short bch_label; /* left boundary starting location */
23995 short ll;short lll; /* registers used for lig/kern processing */
23996 short label_loc[257]; /* lig/kern starting addresses */
23997 eight_bits label_char[257]; /* characters for |label_loc| */
23998 short label_ptr; /* highest position occupied in |label_loc| */
23999
24000 @ @<Allocate or initialize ...@>=
24001 mp->header_size = 128; /* just for init */
24002 mp->header_byte = xmalloc(mp->header_size, sizeof(char));
24003
24004 @ @<Dealloc variables@>=
24005 xfree(mp->header_byte);
24006 xfree(mp->lig_kern);
24007 xfree(mp->kern);
24008 xfree(mp->param);
24009
24010 @ @<Set init...@>=
24011 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24012   mp->tfm_width[k]=0; mp->tfm_height[k]=0; mp->tfm_depth[k]=0; mp->tfm_ital_corr[k]=0;
24013   mp->char_exists[k]=false; mp->char_tag[k]=no_tag; mp->char_remainder[k]=0;
24014   mp->skip_table[k]=undefined_label;
24015 }
24016 memset(mp->header_byte,0,(size_t)mp->header_size);
24017 mp->bc=255; mp->ec=0; mp->nl=0; mp->nk=0; mp->ne=0; mp->np=0;
24018 mp->internal[mp_boundary_char]=-unity;
24019 mp->bch_label=undefined_label;
24020 mp->label_loc[0]=-1; mp->label_ptr=0;
24021
24022 @ @<Declarations@>=
24023 scaled mp_tfm_check (MP mp,quarterword m) ;
24024
24025 @ @c
24026 scaled mp_tfm_check (MP mp,quarterword m) {
24027   if ( abs(mp->internal[m])>=fraction_half ) {
24028     print_err("Enormous "); mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24029 @.Enormous charwd...@>
24030 @.Enormous chardp...@>
24031 @.Enormous charht...@>
24032 @.Enormous charic...@>
24033 @.Enormous designsize...@>
24034     mp_print(mp, " has been reduced");
24035     help1("Font metric dimensions must be less than 2048pt.");
24036     mp_put_get_error(mp);
24037     if ( mp->internal[m]>0 ) return (fraction_half-1);
24038     else return (1-fraction_half);
24039   } else {
24040     return mp->internal[m];
24041   }
24042 }
24043
24044 @ @<Store the width information for character code~|c|@>=
24045 if ( c<mp->bc ) mp->bc=(eight_bits)c;
24046 if ( c>mp->ec ) mp->ec=(eight_bits)c;
24047 mp->char_exists[c]=true;
24048 mp->tfm_width[c]=mp_tfm_check(mp,mp_char_wd);
24049 mp->tfm_height[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ht);
24050 mp->tfm_depth[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_dp);
24051 mp->tfm_ital_corr[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ic)
24052
24053 @ Now let's consider \MP's special \.{TFM}-oriented commands.
24054
24055 @<Cases of |do_statement|...@>=
24056 case tfm_command: mp_do_tfm_command(mp); break;
24057
24058 @ @d char_list_code 0
24059 @d lig_table_code 1
24060 @d extensible_code 2
24061 @d header_byte_code 3
24062 @d font_dimen_code 4
24063
24064 @<Put each...@>=
24065 mp_primitive(mp, "charlist",tfm_command,char_list_code);
24066 @:char_list_}{\&{charlist} primitive@>
24067 mp_primitive(mp, "ligtable",tfm_command,lig_table_code);
24068 @:lig_table_}{\&{ligtable} primitive@>
24069 mp_primitive(mp, "extensible",tfm_command,extensible_code);
24070 @:extensible_}{\&{extensible} primitive@>
24071 mp_primitive(mp, "headerbyte",tfm_command,header_byte_code);
24072 @:header_byte_}{\&{headerbyte} primitive@>
24073 mp_primitive(mp, "fontdimen",tfm_command,font_dimen_code);
24074 @:font_dimen_}{\&{fontdimen} primitive@>
24075
24076 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
24077 case tfm_command: 
24078   switch (m) {
24079   case char_list_code:mp_print(mp, "charlist"); break;
24080   case lig_table_code:mp_print(mp, "ligtable"); break;
24081   case extensible_code:mp_print(mp, "extensible"); break;
24082   case header_byte_code:mp_print(mp, "headerbyte"); break;
24083   default: mp_print(mp, "fontdimen"); break;
24084   }
24085   break;
24086
24087 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24088 eight_bits mp_get_code (MP mp) ;
24089
24090 @ @c eight_bits mp_get_code (MP mp) { /* scans a character code value */
24091   integer c; /* the code value found */
24092   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24093   if ( mp->cur_type==mp_known ) { 
24094     c=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
24095     if ( c>=0 ) if ( c<256 ) return (eight_bits)c;
24096   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
24097     if ( length(mp->cur_exp)==1 )  { 
24098       c=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
24099       return (eight_bits)c;
24100     }
24101   }
24102   exp_err("Invalid code has been replaced by 0");
24103 @.Invalid code...@>
24104   help2("I was looking for a number between 0 and 255, or for a",
24105         "string of length 1. Didn't find it; will use 0 instead.");
24106   mp_put_get_flush_error(mp, 0); c=0;
24107   return (eight_bits)c;
24108 }
24109
24110 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24111 void mp_set_tag (MP mp,halfword c, quarterword t, halfword r) ;
24112
24113 @ @c void mp_set_tag (MP mp,halfword c, quarterword t, halfword r) { 
24114   if ( mp->char_tag[c]==no_tag ) {
24115     mp->char_tag[c]=t; mp->char_remainder[c]=r;
24116     if ( t==lig_tag ){ 
24117       incr(mp->label_ptr); mp->label_loc[mp->label_ptr]=r; 
24118       mp->label_char[mp->label_ptr]=(eight_bits)c;
24119     }
24120   } else {
24121     @<Complain about a character tag conflict@>;
24122   }
24123 }
24124
24125 @ @<Complain about a character tag conflict@>=
24126
24127   print_err("Character ");
24128   if ( (c>' ')&&(c<127) ) mp_print_char(mp,xord(c));
24129   else if ( c==256 ) mp_print(mp, "||");
24130   else  { mp_print(mp, "code "); mp_print_int(mp, c); };
24131   mp_print(mp, " is already ");
24132 @.Character c is already...@>
24133   switch (mp->char_tag[c]) {
24134   case lig_tag: mp_print(mp, "in a ligtable"); break;
24135   case list_tag: mp_print(mp, "in a charlist"); break;
24136   case ext_tag: mp_print(mp, "extensible"); break;
24137   } /* there are no other cases */
24138   help2("It's not legal to label a character more than once.",
24139         "So I'll not change anything just now.");
24140   mp_put_get_error(mp); 
24141 }
24142
24143 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24144 void mp_do_tfm_command (MP mp) ;
24145
24146 @ @c void mp_do_tfm_command (MP mp) {
24147   int c,cc; /* character codes */
24148   int k; /* index into the |kern| array */
24149   int j; /* index into |header_byte| or |param| */
24150   switch (mp->cur_mod) {
24151   case char_list_code: 
24152     c=mp_get_code(mp);
24153      /* we will store a list of character successors */
24154     while ( mp->cur_cmd==colon )   { 
24155       cc=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,list_tag,cc); c=cc;
24156     };
24157     break;
24158   case lig_table_code: 
24159     if (mp->lig_kern==NULL) 
24160        mp->lig_kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(four_quarters));
24161     if (mp->kern==NULL) 
24162        mp->kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
24163     @<Store a list of ligature/kern steps@>;
24164     break;
24165   case extensible_code: 
24166     @<Define an extensible recipe@>;
24167     break;
24168   case header_byte_code: 
24169   case font_dimen_code: 
24170     c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
24171     mp_scan_expression(mp);
24172     if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<half_unit) ) {
24173       exp_err("Improper location");
24174 @.Improper location@>
24175       help2("I was looking for a known, positive number.",
24176             "For safety's sake I'll ignore the present command.");
24177       mp_put_get_error(mp);
24178     } else  { 
24179       j=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
24180       if ( mp->cur_cmd!=colon ) {
24181         mp_missing_err(mp, ":");
24182 @.Missing `:'@>
24183         help1("A colon should follow a headerbyte or fontinfo location.");
24184         mp_back_error(mp);
24185       }
24186       if ( c==header_byte_code ) { 
24187         @<Store a list of header bytes@>;
24188       } else {     
24189         if (mp->param==NULL) 
24190           mp->param = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
24191         @<Store a list of font dimensions@>;
24192       }
24193     }
24194     break;
24195   } /* there are no other cases */
24196 }
24197
24198 @ @<Store a list of ligature/kern steps@>=
24199
24200   mp->lk_started=false;
24201 CONTINUE: 
24202   mp_get_x_next(mp);
24203   if ((mp->cur_cmd==skip_to)&& mp->lk_started )
24204     @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>;
24205   if ( mp->cur_cmd==bchar_label ) { c=256; mp->cur_cmd=colon; }
24206   else { mp_back_input(mp); c=mp_get_code(mp); };
24207   if ((mp->cur_cmd==colon)||(mp->cur_cmd==double_colon)) {
24208     @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>;
24209   }
24210   if ( mp->cur_cmd==lig_kern_token ) { 
24211     @<Compile a ligature/kern command@>; 
24212   } else  { 
24213     print_err("Illegal ligtable step");
24214 @.Illegal ligtable step@>
24215     help1("I was looking for `=:' or `kern' here.");
24216     mp_back_error(mp); next_char(mp->nl)=qi(0); 
24217     op_byte(mp->nl)=qi(0); rem_byte(mp->nl)=qi(0);
24218     skip_byte(mp->nl)=stop_flag+1; /* this specifies an unconditional stop */
24219   }
24220   if ( mp->nl==max_tfm_int) mp_fatal_error(mp, "ligtable too large");
24221   incr(mp->nl);
24222   if ( mp->cur_cmd==comma ) goto CONTINUE;
24223   if ( skip_byte(mp->nl-1)<stop_flag ) skip_byte(mp->nl-1)=stop_flag;
24224 }
24225 DONE:
24226
24227 @ @<Put each...@>=
24228 mp_primitive(mp, "=:",lig_kern_token,0);
24229 @:=:_}{\.{=:} primitive@>
24230 mp_primitive(mp, "=:|",lig_kern_token,1);
24231 @:=:/_}{\.{=:\char'174} primitive@>
24232 mp_primitive(mp, "=:|>",lig_kern_token,5);
24233 @:=:/>_}{\.{=:\char'174>} primitive@>
24234 mp_primitive(mp, "|=:",lig_kern_token,2);
24235 @:=:/_}{\.{\char'174=:} primitive@>
24236 mp_primitive(mp, "|=:>",lig_kern_token,6);
24237 @:=:/>_}{\.{\char'174=:>} primitive@>
24238 mp_primitive(mp, "|=:|",lig_kern_token,3);
24239 @:=:/_}{\.{\char'174=:\char'174} primitive@>
24240 mp_primitive(mp, "|=:|>",lig_kern_token,7);
24241 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>} primitive@>
24242 mp_primitive(mp, "|=:|>>",lig_kern_token,11);
24243 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>>} primitive@>
24244 mp_primitive(mp, "kern",lig_kern_token,128);
24245 @:kern_}{\&{kern} primitive@>
24246
24247 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
24248 case lig_kern_token: 
24249   switch (m) {
24250   case 0:mp_print(mp, "=:"); break;
24251   case 1:mp_print(mp, "=:|"); break;
24252   case 2:mp_print(mp, "|=:"); break;
24253   case 3:mp_print(mp, "|=:|"); break;
24254   case 5:mp_print(mp, "=:|>"); break;
24255   case 6:mp_print(mp, "|=:>"); break;
24256   case 7:mp_print(mp, "|=:|>"); break;
24257   case 11:mp_print(mp, "|=:|>>"); break;
24258   default: mp_print(mp, "kern"); break;
24259   }
24260   break;
24261
24262 @ Local labels are implemented by maintaining the |skip_table| array,
24263 where |skip_table[c]| is either |undefined_label| or the address of the
24264 most recent lig/kern instruction that skips to local label~|c|. In the
24265 latter case, the |skip_byte| in that instruction will (temporarily)
24266 be zero if there were no prior skips to this label, or it will be the
24267 distance to the prior skip.
24268
24269 We may need to cancel skips that span more than 127 lig/kern steps.
24270
24271 @d cancel_skips(A) mp->ll=(A);
24272   do {  
24273     mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll)); 
24274     skip_byte(mp->ll)=stop_flag; mp->ll=mp->ll-mp->lll;
24275   } while (mp->lll!=0)
24276 @d skip_error(A) { print_err("Too far to skip");
24277 @.Too far to skip@>
24278   help1("At most 127 lig/kern steps can separate skipto1 from 1::.");
24279   mp_error(mp); cancel_skips((A));
24280   }
24281
24282 @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>=
24283
24284   c=mp_get_code(mp);
24285   if ( mp->nl-mp->skip_table[c]>128 ) {
24286     skip_error(mp->skip_table[c]); mp->skip_table[c]=undefined_label;
24287   }
24288   if ( mp->skip_table[c]==undefined_label ) skip_byte(mp->nl-1)=qi(0);
24289   else skip_byte(mp->nl-1)=qi(mp->nl-mp->skip_table[c]-1);
24290   mp->skip_table[c]=mp->nl-1; goto DONE;
24291 }
24292
24293 @ @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>=
24294
24295   if ( mp->cur_cmd==colon ) {
24296     if ( c==256 ) mp->bch_label=mp->nl;
24297     else mp_set_tag(mp, c,lig_tag,mp->nl);
24298   } else if ( mp->skip_table[c]<undefined_label ) {
24299     mp->ll=mp->skip_table[c]; mp->skip_table[c]=undefined_label;
24300     do {  
24301       mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll));
24302       if ( mp->nl-mp->ll>128 ) {
24303         skip_error(mp->ll); goto CONTINUE;
24304       }
24305       skip_byte(mp->ll)=qi(mp->nl-mp->ll-1); mp->ll=mp->ll-mp->lll;
24306     } while (mp->lll!=0);
24307   }
24308   goto CONTINUE;
24309 }
24310
24311 @ @<Compile a ligature/kern...@>=
24312
24313   next_char(mp->nl)=qi(c); skip_byte(mp->nl)=qi(0);
24314   if ( mp->cur_mod<128 ) { /* ligature op */
24315     op_byte(mp->nl)=qi(mp->cur_mod); rem_byte(mp->nl)=qi(mp_get_code(mp));
24316   } else { 
24317     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24318     if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
24319       exp_err("Improper kern");
24320 @.Improper kern@>
24321       help2("The amount of kern should be a known numeric value.",
24322             "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
24323       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
24324     }
24325     mp->kern[mp->nk]=mp->cur_exp;
24326     k=0; 
24327     while ( mp->kern[k]!=mp->cur_exp ) incr(k);
24328     if ( k==mp->nk ) {
24329       if ( mp->nk==max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many TFM kerns");
24330       incr(mp->nk);
24331     }
24332     op_byte(mp->nl)=kern_flag+(k / 256);
24333     rem_byte(mp->nl)=qi((k % 256));
24334   }
24335   mp->lk_started=true;
24336 }
24337
24338 @ @d missing_extensible_punctuation(A) 
24339   { mp_missing_err(mp, (A));
24340 @.Missing `\char`\#'@>
24341   help1("I'm processing `extensible c: t,m,b,r'."); mp_back_error(mp);
24342   }
24343
24344 @<Define an extensible recipe@>=
24345
24346   if ( mp->ne==256 ) mp_fatal_error(mp, "too many extensible recipies");
24347   c=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,ext_tag,mp->ne);
24348   if ( mp->cur_cmd!=colon ) missing_extensible_punctuation(":");
24349   ext_top(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24350   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24351   ext_mid(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24352   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24353   ext_bot(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24354   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24355   ext_rep(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24356   incr(mp->ne);
24357 }
24358
24359 @ The header could contain ASCII zeroes, so can't use |strdup|.
24360
24361 @<Store a list of header bytes@>=
24362 do {  
24363   if ( j>=mp->header_size ) {
24364     size_t l = (size_t)(mp->header_size + (mp->header_size/4));
24365     char *t = xmalloc(l,1);
24366     memset(t,0,l); 
24367     memcpy(t,mp->header_byte,(size_t)mp->header_size);
24368     xfree (mp->header_byte);
24369     mp->header_byte = t;
24370     mp->header_size = (int)l;
24371   }
24372   mp->header_byte[j]=(char)mp_get_code(mp); 
24373   incr(j); incr(mp->header_last);
24374 } while (mp->cur_cmd==comma)
24375
24376 @ @<Store a list of font dimensions@>=
24377 do {  
24378   if ( j>max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many fontdimens");
24379   while ( j>mp->np ) { incr(mp->np); mp->param[mp->np]=0; };
24380   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24381   if ( mp->cur_type!=mp_known ){ 
24382     exp_err("Improper font parameter");
24383 @.Improper font parameter@>
24384     help1("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
24385     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
24386   }
24387   mp->param[j]=mp->cur_exp; incr(j);
24388 } while (mp->cur_cmd==comma)
24389
24390 @ OK: We've stored all the data that is needed for the \.{TFM} file.
24391 All that remains is to output it in the correct format.
24392
24393 An interesting problem needs to be solved in this connection, because
24394 the \.{TFM} format allows at most 256~widths, 16~heights, 16~depths,
24395 and 64~italic corrections. If the data has more distinct values than
24396 this, we want to meet the necessary restrictions by perturbing the
24397 given values as little as possible.
24398
24399 \MP\ solves this problem in two steps. First the values of a given
24400 kind (widths, heights, depths, or italic corrections) are sorted;
24401 then the list of sorted values is perturbed, if necessary.
24402
24403 The sorting operation is facilitated by having a special node of
24404 essentially infinite |value| at the end of the current list.
24405
24406 @<Initialize table entries...@>=
24407 value(inf_val)=fraction_four;
24408
24409 @ Straight linear insertion is good enough for sorting, since the lists
24410 are usually not terribly long. As we work on the data, the current list
24411 will start at |mp_link(temp_head)| and end at |inf_val|; the nodes in this
24412 list will be in increasing order of their |value| fields.
24413
24414 Given such a list, the |sort_in| function takes a value and returns a pointer
24415 to where that value can be found in the list. The value is inserted in
24416 the proper place, if necessary.
24417
24418 At the time we need to do these operations, most of \MP's work has been
24419 completed, so we will have plenty of memory to play with. The value nodes
24420 that are allocated for sorting will never be returned to free storage.
24421
24422 @d clear_the_list mp_link(temp_head)=inf_val
24423
24424 @c pointer mp_sort_in (MP mp,scaled v) {
24425   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24426   p=temp_head;
24427   while (1) { 
24428     q=mp_link(p);
24429     if ( v<=value(q) ) break;
24430     p=q;
24431   }
24432   if ( v<value(q) ) {
24433     r=mp_get_node(mp, value_node_size); value(r)=v; mp_link(r)=q; mp_link(p)=r;
24434   }
24435   return mp_link(p);
24436 }
24437
24438 @ Now we come to the interesting part, where we reduce the list if necessary
24439 until it has the required size. The |min_cover| routine is basic to this
24440 process; it computes the minimum number~|m| such that the values of the
24441 current sorted list can be covered by |m|~intervals of width~|d|. It
24442 also sets the global value |perturbation| to the smallest value $d'>d$
24443 such that the covering found by this algorithm would be different.
24444
24445 In particular, |min_cover(0)| returns the number of distinct values in the
24446 current list and sets |perturbation| to the minimum distance between
24447 adjacent values.
24448
24449 @c integer mp_min_cover (MP mp,scaled d) {
24450   pointer p; /* runs through the current list */
24451   scaled l; /* the least element covered by the current interval */
24452   integer m; /* lower bound on the size of the minimum cover */
24453   m=0; p=mp_link(temp_head); mp->perturbation=el_gordo;
24454   while ( p!=inf_val ){ 
24455     incr(m); l=value(p);
24456     do {  p=mp_link(p); } while (value(p)<=l+d);
24457     if ( value(p)-l<mp->perturbation ) 
24458       mp->perturbation=value(p)-l;
24459   }
24460   return m;
24461 }
24462
24463 @ @<Glob...@>=
24464 scaled perturbation; /* quantity related to \.{TFM} rounding */
24465 integer excess; /* the list is this much too long */
24466
24467 @ The smallest |d| such that a given list can be covered with |m| intervals
24468 is determined by the |threshold| routine, which is sort of an inverse
24469 to |min_cover|. The idea is to increase the interval size rapidly until
24470 finding the range, then to go sequentially until the exact borderline has
24471 been discovered.
24472
24473 @c scaled mp_threshold (MP mp,integer m) {
24474   scaled d; /* lower bound on the smallest interval size */
24475   mp->excess=mp_min_cover(mp, 0)-m;
24476   if ( mp->excess<=0 ) {
24477     return 0;
24478   } else  { 
24479     do {  
24480       d=mp->perturbation;
24481     } while (mp_min_cover(mp, d+d)>m);
24482     while ( mp_min_cover(mp, d)>m ) 
24483       d=mp->perturbation;
24484     return d;
24485   }
24486 }
24487
24488 @ The |skimp| procedure reduces the current list to at most |m| entries,
24489 by changing values if necessary. It also sets |info(p):=k| if |value(p)|
24490 is the |k|th distinct value on the resulting list, and it sets
24491 |perturbation| to the maximum amount by which a |value| field has
24492 been changed. The size of the resulting list is returned as the
24493 value of |skimp|.
24494
24495 @c integer mp_skimp (MP mp,integer m) {
24496   scaled d; /* the size of intervals being coalesced */
24497   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24498   scaled l; /* the least value in the current interval */
24499   scaled v; /* a compromise value */
24500   d=mp_threshold(mp, m); mp->perturbation=0;
24501   q=temp_head; m=0; p=mp_link(temp_head);
24502   while ( p!=inf_val ) {
24503     incr(m); l=value(p); info(p)=m;
24504     if ( value(mp_link(p))<=l+d ) {
24505       @<Replace an interval of values by its midpoint@>;
24506     }
24507     q=p; p=mp_link(p);
24508   }
24509   return m;
24510 }
24511
24512 @ @<Replace an interval...@>=
24513
24514   do {  
24515     p=mp_link(p); info(p)=m;
24516     decr(mp->excess); if ( mp->excess==0 ) d=0;
24517   } while (value(mp_link(p))<=l+d);
24518   v=l+halfp(value(p)-l);
24519   if ( value(p)-v>mp->perturbation ) 
24520     mp->perturbation=value(p)-v;
24521   r=q;
24522   do {  
24523     r=mp_link(r); value(r)=v;
24524   } while (r!=p);
24525   mp_link(q)=p; /* remove duplicate values from the current list */
24526 }
24527
24528 @ A warning message is issued whenever something is perturbed by
24529 more than 1/16\thinspace pt.
24530
24531 @c void mp_tfm_warning (MP mp,quarterword m) { 
24532   mp_print_nl(mp, "(some "); 
24533   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24534 @.some charwds...@>
24535 @.some chardps...@>
24536 @.some charhts...@>
24537 @.some charics...@>
24538   mp_print(mp, " values had to be adjusted by as much as ");
24539   mp_print_scaled(mp, mp->perturbation); mp_print(mp, "pt)");
24540 }
24541
24542 @ Here's an example of how we use these routines.
24543 The width data needs to be perturbed only if there are 256 distinct
24544 widths, but \MP\ must check for this case even though it is
24545 highly unusual.
24546
24547 An integer variable |k| will be defined when we use this code.
24548 The |dimen_head| array will contain pointers to the sorted
24549 lists of dimensions.
24550
24551 @<Massage the \.{TFM} widths@>=
24552 clear_the_list;
24553 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++)  {
24554   if ( mp->char_exists[k] )
24555     mp->tfm_width[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_width[k]);
24556 }
24557 mp->nw=mp_skimp(mp, 255)+1; mp->dimen_head[1]=mp_link(temp_head);
24558 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_wd)
24559
24560 @ @<Glob...@>=
24561 pointer dimen_head[5]; /* lists of \.{TFM} dimensions */
24562
24563 @ Heights, depths, and italic corrections are different from widths
24564 not only because their list length is more severely restricted, but
24565 also because zero values do not need to be put into the lists.
24566
24567 @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>=
24568 clear_the_list;
24569 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24570   if ( mp->char_exists[k] ) {
24571     if ( mp->tfm_height[k]==0 ) mp->tfm_height[k]=zero_val;
24572     else mp->tfm_height[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_height[k]);
24573   }
24574 }
24575 mp->nh=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[2]=mp_link(temp_head);
24576 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ht);
24577 clear_the_list;
24578 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24579   if ( mp->char_exists[k] ) {
24580     if ( mp->tfm_depth[k]==0 ) mp->tfm_depth[k]=zero_val;
24581     else mp->tfm_depth[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_depth[k]);
24582   }
24583 }
24584 mp->nd=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[3]=mp_link(temp_head);
24585 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_dp);
24586 clear_the_list;
24587 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24588   if ( mp->char_exists[k] ) {
24589     if ( mp->tfm_ital_corr[k]==0 ) mp->tfm_ital_corr[k]=zero_val;
24590     else mp->tfm_ital_corr[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_ital_corr[k]);
24591   }
24592 }
24593 mp->ni=mp_skimp(mp, 63)+1; mp->dimen_head[4]=mp_link(temp_head);
24594 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ic)
24595
24596 @ @<Initialize table entries...@>=
24597 value(zero_val)=0; info(zero_val)=0;
24598
24599 @ Bytes 5--8 of the header are set to the design size, unless the user has
24600 some crazy reason for specifying them differently.
24601 @^design size@>
24602
24603 Error messages are not allowed at the time this procedure is called,
24604 so a warning is printed instead.
24605
24606 The value of |max_tfm_dimen| is calculated so that
24607 $$\hbox{|make_scaled(16*max_tfm_dimen,internal[mp_design_size])|}
24608  < \\{three\_bytes}.$$
24609
24610 @d three_bytes 0100000000 /* $2^{24}$ */
24611
24612 @c 
24613 void mp_fix_design_size (MP mp) {
24614   scaled d; /* the design size */
24615   d=mp->internal[mp_design_size];
24616   if ( (d<unity)||(d>=fraction_half) ) {
24617     if ( d!=0 )
24618       mp_print_nl(mp, "(illegal design size has been changed to 128pt)");
24619 @.illegal design size...@>
24620     d=040000000; mp->internal[mp_design_size]=d;
24621   }
24622   if ( mp->header_byte[4]<0 ) if ( mp->header_byte[5]<0 )
24623     if ( mp->header_byte[6]<0 ) if ( mp->header_byte[7]<0 ) {
24624      mp->header_byte[4]=d / 04000000;
24625      mp->header_byte[5]=(d / 4096) % 256;
24626      mp->header_byte[6]=(d / 16) % 256;
24627      mp->header_byte[7]=(d % 16)*16;
24628   };
24629   mp->max_tfm_dimen=16*mp->internal[mp_design_size]-1-mp->internal[mp_design_size] / 010000000;
24630   if ( mp->max_tfm_dimen>=fraction_half ) mp->max_tfm_dimen=fraction_half-1;
24631 }
24632
24633 @ The |dimen_out| procedure computes a |fix_word| relative to the
24634 design size. If the data was out of range, it is corrected and the
24635 global variable |tfm_changed| is increased by~one.
24636
24637 @c integer mp_dimen_out (MP mp,scaled x) { 
24638   if ( abs(x)>mp->max_tfm_dimen ) {
24639     incr(mp->tfm_changed);
24640     if ( x>0 ) x=mp->max_tfm_dimen; else x=-mp->max_tfm_dimen;
24641   }
24642   x=mp_make_scaled(mp, x*16,mp->internal[mp_design_size]);
24643   return x;
24644 }
24645
24646 @ @<Glob...@>=
24647 scaled max_tfm_dimen; /* bound on widths, heights, kerns, etc. */
24648 integer tfm_changed; /* the number of data entries that were out of bounds */
24649
24650 @ If the user has not specified any of the first four header bytes,
24651 the |fix_check_sum| procedure replaces them by a ``check sum'' computed
24652 from the |tfm_width| data relative to the design size.
24653 @^check sum@>
24654
24655 @c void mp_fix_check_sum (MP mp) {
24656   eight_bits k; /* runs through character codes */
24657   eight_bits B1,B2,B3,B4; /* bytes of the check sum */
24658   integer x;  /* hash value used in check sum computation */
24659   if ( mp->header_byte[0]==0 && mp->header_byte[1]==0 &&
24660        mp->header_byte[2]==0 && mp->header_byte[3]==0 ) {
24661     @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>;
24662     mp->header_byte[0]=(char)B1; mp->header_byte[1]=(char)B2;
24663     mp->header_byte[2]=(char)B3; mp->header_byte[3]=(char)B4; 
24664     return;
24665   }
24666 }
24667
24668 @ @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>=
24669 B1=mp->bc; B2=mp->ec; B3=mp->bc; B4=mp->ec; mp->tfm_changed=0;
24670 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) { 
24671   if ( mp->char_exists[k] ) {
24672     x=mp_dimen_out(mp, value(mp->tfm_width[k]))+(k+4)*020000000; /* this is positive */
24673     B1=(eight_bits)((B1+B1+x) % 255);
24674     B2=(eight_bits)((B2+B2+x) % 253);
24675     B3=(eight_bits)((B3+B3+x) % 251);
24676     B4=(eight_bits)((B4+B4+x) % 247);
24677   }
24678 }
24679
24680 @ Finally we're ready to actually write the \.{TFM} information.
24681 Here are some utility routines for this purpose.
24682
24683 @d tfm_out(A) do { /* output one byte to |tfm_file| */
24684   unsigned char s=(unsigned char)(A); 
24685   (mp->write_binary_file)(mp,mp->tfm_file,(void *)&s,1); 
24686   } while (0)
24687
24688 @c void mp_tfm_two (MP mp,integer x) { /* output two bytes to |tfm_file| */
24689   tfm_out(x / 256); tfm_out(x % 256);
24690 }
24691 void mp_tfm_four (MP mp,integer x) { /* output four bytes to |tfm_file| */
24692   if ( x>=0 ) tfm_out(x / three_bytes);
24693   else { 
24694     x=x+010000000000; /* use two's complement for negative values */
24695     x=x+010000000000;
24696     tfm_out((x / three_bytes) + 128);
24697   };
24698   x=x % three_bytes; tfm_out(x / unity);
24699   x=x % unity; tfm_out(x / 0400);
24700   tfm_out(x % 0400);
24701 }
24702 void mp_tfm_qqqq (MP mp,four_quarters x) { /* output four quarterwords to |tfm_file| */
24703   tfm_out(qo(x.b0)); tfm_out(qo(x.b1)); 
24704   tfm_out(qo(x.b2)); tfm_out(qo(x.b3));
24705 }
24706
24707 @ @<Finish the \.{TFM} file@>=
24708 if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24709 mp_pack_job_name(mp, ".tfm");
24710 while ( ! mp_b_open_out(mp, &mp->tfm_file, mp_filetype_metrics) )
24711   mp_prompt_file_name(mp, "file name for font metrics",".tfm");
24712 mp->metric_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
24713 @<Output the subfile sizes and header bytes@>;
24714 @<Output the character information bytes, then
24715   output the dimensions themselves@>;
24716 @<Output the ligature/kern program@>;
24717 @<Output the extensible character recipes and the font metric parameters@>;
24718   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
24719   @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>;
24720 mp_print_nl(mp, "Font metrics written on "); 
24721 mp_print(mp, mp->metric_file_name); mp_print_char(mp, xord('.'));
24722 @.Font metrics written...@>
24723 (mp->close_file)(mp,mp->tfm_file)
24724
24725 @ Integer variables |lh|, |k|, and |lk_offset| will be defined when we use
24726 this code.
24727
24728 @<Output the subfile sizes and header bytes@>=
24729 k=mp->header_last;
24730 LH=(k+3) / 4; /* this is the number of header words */
24731 if ( mp->bc>mp->ec ) mp->bc=1; /* if there are no characters, |ec=0| and |bc=1| */
24732 @<Compute the ligature/kern program offset and implant the
24733   left boundary label@>;
24734 mp_tfm_two(mp,6+LH+(mp->ec-mp->bc+1)+mp->nw+mp->nh+mp->nd+mp->ni+mp->nl
24735      +lk_offset+mp->nk+mp->ne+mp->np);
24736   /* this is the total number of file words that will be output */
24737 mp_tfm_two(mp, LH); mp_tfm_two(mp, mp->bc); mp_tfm_two(mp, mp->ec); 
24738 mp_tfm_two(mp, mp->nw); mp_tfm_two(mp, mp->nh);
24739 mp_tfm_two(mp, mp->nd); mp_tfm_two(mp, mp->ni); mp_tfm_two(mp, mp->nl+lk_offset); 
24740 mp_tfm_two(mp, mp->nk); mp_tfm_two(mp, mp->ne);
24741 mp_tfm_two(mp, mp->np);
24742 for (k=0;k< 4*LH;k++)   { 
24743   tfm_out(mp->header_byte[k]);
24744 }
24745
24746 @ @<Output the character information bytes...@>=
24747 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24748   if ( ! mp->char_exists[k] ) {
24749     mp_tfm_four(mp, 0);
24750   } else { 
24751     tfm_out(info(mp->tfm_width[k])); /* the width index */
24752     tfm_out((info(mp->tfm_height[k]))*16+info(mp->tfm_depth[k]));
24753     tfm_out((info(mp->tfm_ital_corr[k]))*4+mp->char_tag[k]);
24754     tfm_out(mp->char_remainder[k]);
24755   };
24756 }
24757 mp->tfm_changed=0;
24758 for (k=1;k<=4;k++) { 
24759   mp_tfm_four(mp, 0); p=mp->dimen_head[k];
24760   while ( p!=inf_val ) {
24761     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, value(p))); p=mp_link(p);
24762   }
24763 }
24764
24765
24766 @ We need to output special instructions at the beginning of the
24767 |lig_kern| array in order to specify the right boundary character
24768 and/or to handle starting addresses that exceed 255. The |label_loc|
24769 and |label_char| arrays have been set up to record all the
24770 starting addresses; we have $-1=|label_loc|[0]<|label_loc|[1]\le\cdots
24771 \le|label_loc|[|label_ptr]|$.
24772
24773 @<Compute the ligature/kern program offset...@>=
24774 mp->bchar=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_boundary_char]);
24775 if ((mp->bchar<0)||(mp->bchar>255))
24776   { mp->bchar=-1; mp->lk_started=false; lk_offset=0; }
24777 else { mp->lk_started=true; lk_offset=1; };
24778 @<Find the minimum |lk_offset| and adjust all remainders@>;
24779 if ( mp->bch_label<undefined_label )
24780   { skip_byte(mp->nl)=qi(255); next_char(mp->nl)=qi(0);
24781   op_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)/ 256));
24782   rem_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)% 256));
24783   incr(mp->nl); /* possibly |nl=lig_table_size+1| */
24784   }
24785
24786 @ @<Find the minimum |lk_offset|...@>=
24787 k=mp->label_ptr; /* pointer to the largest unallocated label */
24788 if ( mp->label_loc[k]+lk_offset>255 ) {
24789   lk_offset=0; mp->lk_started=false; /* location 0 can do double duty */
24790   do {  
24791     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24792     while ( mp->label_loc[k-1]==mp->label_loc[k] ) {
24793        decr(k); mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24794     }
24795     incr(lk_offset); decr(k);
24796   } while (! (lk_offset+mp->label_loc[k]<256));
24797     /* N.B.: |lk_offset=256| satisfies this when |k=0| */
24798 }
24799 if ( lk_offset>0 ) {
24800   while ( k>0 ) {
24801     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]
24802      =mp->char_remainder[mp->label_char[k]]+lk_offset;
24803     decr(k);
24804   }
24805 }
24806
24807 @ @<Output the ligature/kern program@>=
24808 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24809   if ( mp->skip_table[k]<undefined_label ) {
24810      mp_print_nl(mp, "(local label "); mp_print_int(mp, k); mp_print(mp, ":: was missing)");
24811 @.local label l:: was missing@>
24812     cancel_skips(mp->skip_table[k]);
24813   }
24814 }
24815 if ( mp->lk_started ) { /* |lk_offset=1| for the special |bchar| */
24816   tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar); mp_tfm_two(mp, 0);
24817 } else {
24818   for (k=1;k<=lk_offset;k++) {/* output the redirection specs */
24819     mp->ll=mp->label_loc[mp->label_ptr];
24820     if ( mp->bchar<0 ) { tfm_out(254); tfm_out(0);   }
24821     else { tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar);   };
24822     mp_tfm_two(mp, mp->ll+lk_offset);
24823     do {  
24824       decr(mp->label_ptr);
24825     } while (! (mp->label_loc[mp->label_ptr]<mp->ll));
24826   }
24827 }
24828 for (k=0;k<=mp->nl-1;k++) mp_tfm_qqqq(mp, mp->lig_kern[k]);
24829 for (k=0;k<=mp->nk-1;k++) mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->kern[k]))
24830
24831 @ @<Output the extensible character recipes...@>=
24832 for (k=0;k<=mp->ne-1;k++) 
24833   mp_tfm_qqqq(mp, mp->exten[k]);
24834 for (k=1;k<=mp->np;k++) {
24835   if ( k==1 ) {
24836     if ( abs(mp->param[1])<fraction_half ) {
24837       mp_tfm_four(mp, mp->param[1]*16);
24838     } else  { 
24839       incr(mp->tfm_changed);
24840       if ( mp->param[1]>0 ) mp_tfm_four(mp, el_gordo);
24841       else mp_tfm_four(mp, -el_gordo);
24842     }
24843   } else {
24844     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->param[k]));
24845   }
24846 }
24847 if ( mp->tfm_changed>0 )  { 
24848   if ( mp->tfm_changed==1 ) mp_print_nl(mp, "(a font metric dimension");
24849 @.a font metric dimension...@>
24850   else  { 
24851     mp_print_nl(mp, "("); mp_print_int(mp, mp->tfm_changed);
24852 @.font metric dimensions...@>
24853     mp_print(mp, " font metric dimensions");
24854   }
24855   mp_print(mp, " had to be decreased)");
24856 }
24857
24858 @ @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>=
24859
24860   char s[200];
24861   wlog_ln(" ");
24862   if ( mp->bch_label<undefined_label ) decr(mp->nl);
24863   mp_snprintf(s,128,"(You used %iw,%ih,%id,%ii,%il,%ik,%ie,%ip metric file positions)",
24864                  mp->nw, mp->nh, mp->nd, mp->ni, mp->nl, mp->nk, mp->ne,mp->np);
24865   wlog_ln(s);
24866 }
24867
24868 @* \[43] Reading font metric data.
24869
24870 \MP\ isn't a typesetting program but it does need to find the bounding box
24871 of a sequence of typeset characters.  Thus it needs to read \.{TFM} files as
24872 well as write them.
24873
24874 @<Glob...@>=
24875 void * tfm_infile;
24876
24877 @ All the width, height, and depth information is stored in an array called
24878 |font_info|.  This array is allocated sequentially and each font is stored
24879 as a series of |char_info| words followed by the width, height, and depth
24880 tables.  Since |font_name| entries are permanent, their |str_ref| values are
24881 set to |max_str_ref|.
24882
24883 @<Types...@>=
24884 typedef unsigned int font_number; /* |0..font_max| */
24885
24886 @ The |font_info| array is indexed via a group directory arrays.
24887 For example, the |char_info| data for character~|c| in font~|f| will be
24888 in |font_info[char_base[f]+c].qqqq|.
24889
24890 @<Glob...@>=
24891 font_number font_max; /* maximum font number for included text fonts */
24892 size_t      font_mem_size; /* number of words for \.{TFM} information for text fonts */
24893 memory_word *font_info; /* height, width, and depth data */
24894 char        **font_enc_name; /* encoding names, if any */
24895 boolean     *font_ps_name_fixed; /* are the postscript names fixed already?  */
24896 size_t      next_fmem; /* next unused entry in |font_info| */
24897 font_number last_fnum; /* last font number used so far */
24898 scaled      *font_dsize;  /* 16 times the ``design'' size in \ps\ points */
24899 char        **font_name;  /* name as specified in the \&{infont} command */
24900 char        **font_ps_name;  /* PostScript name for use when |internal[mp_prologues]>0| */
24901 font_number last_ps_fnum; /* last valid |font_ps_name| index */
24902 eight_bits  *font_bc;
24903 eight_bits  *font_ec;  /* first and last character code */
24904 int         *char_base;  /* base address for |char_info| */
24905 int         *width_base; /* index for zeroth character width */
24906 int         *height_base; /* index for zeroth character height */
24907 int         *depth_base; /* index for zeroth character depth */
24908 pointer     *font_sizes;
24909
24910 @ @<Allocate or initialize ...@>=
24911 mp->font_mem_size = 10000; 
24912 mp->font_info = xmalloc ((mp->font_mem_size+1),sizeof(memory_word));
24913 memset (mp->font_info,0,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
24914 mp->last_fnum = null_font;
24915
24916 @ @<Dealloc variables@>=
24917 for (k=1;k<=(int)mp->last_fnum;k++) {
24918   xfree(mp->font_enc_name[k]);
24919   xfree(mp->font_name[k]);
24920   xfree(mp->font_ps_name[k]);
24921 }
24922 xfree(mp->font_info);
24923 xfree(mp->font_enc_name);
24924 xfree(mp->font_ps_name_fixed);
24925 xfree(mp->font_dsize);
24926 xfree(mp->font_name);
24927 xfree(mp->font_ps_name);
24928 xfree(mp->font_bc);
24929 xfree(mp->font_ec);
24930 xfree(mp->char_base);
24931 xfree(mp->width_base);
24932 xfree(mp->height_base);
24933 xfree(mp->depth_base);
24934 xfree(mp->font_sizes);
24935
24936
24937 @c 
24938 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l) {
24939   font_number f;
24940   XREALLOC(mp->font_enc_name,      l, char *);
24941   XREALLOC(mp->font_ps_name_fixed, l, boolean);
24942   XREALLOC(mp->font_dsize,         l, scaled);
24943   XREALLOC(mp->font_name,          l, char *);
24944   XREALLOC(mp->font_ps_name,       l, char *);
24945   XREALLOC(mp->font_bc,            l, eight_bits);
24946   XREALLOC(mp->font_ec,            l, eight_bits);
24947   XREALLOC(mp->char_base,          l, int);
24948   XREALLOC(mp->width_base,         l, int);
24949   XREALLOC(mp->height_base,        l, int);
24950   XREALLOC(mp->depth_base,         l, int);
24951   XREALLOC(mp->font_sizes,         l, pointer);
24952   for (f=(mp->last_fnum+1);f<=l;f++) {
24953     mp->font_enc_name[f]=NULL;
24954     mp->font_ps_name_fixed[f] = false;
24955     mp->font_name[f]=NULL;
24956     mp->font_ps_name[f]=NULL;
24957     mp->font_sizes[f]=null;
24958   }
24959   mp->font_max = l;
24960 }
24961
24962 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
24963 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l);
24964
24965
24966 @ A |null_font| containing no characters is useful for error recovery.  Its
24967 |font_name| entry starts out empty but is reset each time an erroneous font is
24968 found.  This helps to cut down on the number of duplicate error messages without
24969 wasting a lot of space.
24970
24971 @d null_font 0 /* the |font_number| for an empty font */
24972
24973 @<Set initial...@>=
24974 mp->font_dsize[null_font]=0;
24975 mp->font_bc[null_font]=1;
24976 mp->font_ec[null_font]=0;
24977 mp->char_base[null_font]=0;
24978 mp->width_base[null_font]=0;
24979 mp->height_base[null_font]=0;
24980 mp->depth_base[null_font]=0;
24981 mp->next_fmem=0;
24982 mp->last_fnum=null_font;
24983 mp->last_ps_fnum=null_font;
24984 mp->font_name[null_font]=(char *)"nullfont";
24985 mp->font_ps_name[null_font]=(char *)"";
24986 mp->font_ps_name_fixed[null_font] = false;
24987 mp->font_enc_name[null_font]=NULL;
24988 mp->font_sizes[null_font]=null;
24989
24990 @ Each |char_info| word is of type |four_quarters|.  The |b0| field contains
24991 the |width index|; the |b1| field contains the height
24992 index; the |b2| fields contains the depth index, and the |b3| field used only
24993 for temporary storage. (It is used to keep track of which characters occur in
24994 an edge structure that is being shipped out.)
24995 The corresponding words in the width, height, and depth tables are stored as
24996 |scaled| values in units of \ps\ points.
24997
24998 With the macros below, the |char_info| word for character~|c| in font~|f| is
24999 |char_info(f,c)| and the width is
25000 $$\hbox{|char_width(f,char_info(f,c)).sc|.}$$
25001
25002 @d char_info(A,B) mp->font_info[mp->char_base[(A)]+(B)].qqqq
25003 @d char_width(A,B) mp->font_info[mp->width_base[(A)]+(B).b0].sc
25004 @d char_height(A,B) mp->font_info[mp->height_base[(A)]+(B).b1].sc
25005 @d char_depth(A,B) mp->font_info[mp->depth_base[(A)]+(B).b2].sc
25006 @d ichar_exists(A) ((A).b0>0)
25007
25008 @ The |font_ps_name| for a built-in font should be what PostScript expects.
25009 A preliminary name is obtained here from the \.{TFM} name as given in the
25010 |fname| argument.  This gets updated later from an external table if necessary.
25011
25012 @<Declare text measuring subroutines@>=
25013 @<Declare subroutines for parsing file names@>
25014 font_number mp_read_font_info (MP mp, char *fname) {
25015   boolean file_opened; /* has |tfm_infile| been opened? */
25016   font_number n; /* the number to return */
25017   halfword lf,tfm_lh,bc,ec,nw,nh,nd; /* subfile size parameters */
25018   size_t whd_size; /* words needed for heights, widths, and depths */
25019   int i,ii; /* |font_info| indices */
25020   int jj; /* counts bytes to be ignored */
25021   scaled z; /* used to compute the design size */
25022   fraction d;
25023   /* height, width, or depth as a fraction of design size times $2^{-8}$ */
25024   eight_bits h_and_d; /* height and depth indices being unpacked */
25025   unsigned char tfbyte; /* a byte read from the file */
25026   n=null_font;
25027   @<Open |tfm_infile| for input@>;
25028   @<Read data from |tfm_infile|; if there is no room, say so and |goto done|;
25029     otherwise |goto bad_tfm| or |goto done| as appropriate@>;
25030 BAD_TFM:
25031   @<Complain that the \.{TFM} file is bad@>;
25032 DONE:
25033   if ( file_opened ) (mp->close_file)(mp,mp->tfm_infile);
25034   if ( n!=null_font ) { 
25035     mp->font_ps_name[n]=mp_xstrdup(mp,fname);
25036     mp->font_name[n]=mp_xstrdup(mp,fname);
25037   }
25038   return n;
25039 }
25040
25041 @ \MP\ doesn't bother to check the entire \.{TFM} file for errors or explain
25042 precisely what is wrong if it does find a problem.  Programs called \.{TFtoPL}
25043 @.TFtoPL@> @.PLtoTF@>
25044 and \.{PLtoTF} can be used to debug \.{TFM} files.
25045
25046 @<Complain that the \.{TFM} file is bad@>=
25047 print_err("Font ");
25048 mp_print(mp, fname);
25049 if ( file_opened ) mp_print(mp, " not usable: TFM file is bad");
25050 else mp_print(mp, " not usable: TFM file not found");
25051 help3("I wasn't able to read the size data for this font so this",
25052   "`infont' operation won't produce anything. If the font name",
25053   "is right, you might ask an expert to make a TFM file");
25054 if ( file_opened )
25055   mp->help_line[0]="is right, try asking an expert to fix the TFM file";
25056 mp_error(mp)
25057
25058 @ @<Read data from |tfm_infile|; if there is no room, say so...@>=
25059 @<Read the \.{TFM} size fields@>;
25060 @<Use the size fields to allocate space in |font_info|@>;
25061 @<Read the \.{TFM} header@>;
25062 @<Read the character data and the width, height, and depth tables and
25063   |goto done|@>
25064
25065 @ A bad \.{TFM} file can be shorter than it claims to be.  The code given here
25066 might try to read past the end of the file if this happens.  Changes will be
25067 needed if it causes a system error to refer to |tfm_infile^| or call
25068 |get_tfm_infile| when |eof(tfm_infile)| is true.  For example, the definition
25069 @^system dependencies@>
25070 of |tfget| could be changed to
25071 ``|begin get(tfm_infile); if eof(tfm_infile) then goto bad_tfm; end|.''
25072
25073 @d tfget do { 
25074   size_t wanted=1; 
25075   void *tfbyte_ptr = &tfbyte;
25076   (mp->read_binary_file)(mp,mp->tfm_infile,&tfbyte_ptr,&wanted); 
25077   if (wanted==0) goto BAD_TFM; 
25078 } while (0)
25079 @d read_two(A) { (A)=tfbyte;
25080   if ( (A)>127 ) goto BAD_TFM;
25081   tfget; (A)=(A)*0400+tfbyte;
25082 }
25083 @d tf_ignore(A) { for (jj=(A);jj>=1;jj--) tfget; }
25084
25085 @<Read the \.{TFM} size fields@>=
25086 tfget; read_two(lf);
25087 tfget; read_two(tfm_lh);
25088 tfget; read_two(bc);
25089 tfget; read_two(ec);
25090 if ( (bc>1+ec)||(ec>255) ) goto BAD_TFM;
25091 tfget; read_two(nw);
25092 tfget; read_two(nh);
25093 tfget; read_two(nd);
25094 whd_size=(size_t)((ec+1-bc)+nw+nh+nd);
25095 if ( lf<(int)(6+tfm_lh+whd_size) ) goto BAD_TFM;
25096 tf_ignore(10)
25097
25098 @ Offsets are added to |char_base[n]| and |width_base[n]| so that is not
25099 necessary to apply the |so|  and |qo| macros when looking up the width of a
25100 character in the string pool.  In order to ensure nonnegative |char_base|
25101 values when |bc>0|, it may be necessary to reserve a few unused |font_info|
25102 elements.
25103
25104 @<Use the size fields to allocate space in |font_info|@>=
25105 if ( mp->next_fmem<(size_t)bc) 
25106   mp->next_fmem=(size_t)bc; /* ensure nonnegative |char_base| */
25107 if (mp->last_fnum==mp->font_max)
25108   mp_reallocate_fonts(mp,(mp->font_max+(mp->font_max/4)));
25109 while (mp->next_fmem+whd_size>=mp->font_mem_size) {
25110   size_t l = mp->font_mem_size+(mp->font_mem_size/4);
25111   memory_word *font_info;
25112   font_info = xmalloc ((l+1),sizeof(memory_word));
25113   memset (font_info,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
25114   memcpy (font_info,mp->font_info,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
25115   xfree(mp->font_info);
25116   mp->font_info = font_info;
25117   mp->font_mem_size = l;
25118 }
25119 incr(mp->last_fnum);
25120 n=mp->last_fnum;
25121 mp->font_bc[n]=(eight_bits)bc;
25122 mp->font_ec[n]=(eight_bits)ec;
25123 mp->char_base[n]=(int)(mp->next_fmem-bc);
25124 mp->width_base[n]=(int)(mp->next_fmem+ec-bc+1);
25125 mp->height_base[n]=mp->width_base[n]+nw;
25126 mp->depth_base[n]=mp->height_base[n]+nh;
25127 mp->next_fmem=mp->next_fmem+whd_size;
25128
25129
25130 @ @<Read the \.{TFM} header@>=
25131 if ( tfm_lh<2 ) goto BAD_TFM;
25132 tf_ignore(4);
25133 tfget; read_two(z);
25134 tfget; z=z*0400+tfbyte;
25135 tfget; z=z*0400+tfbyte; /* now |z| is 16 times the design size */
25136 mp->font_dsize[n]=mp_take_fraction(mp, z,267432584);
25137   /* times ${72\over72.27}2^{28}$ to convert from \TeX\ points */
25138 tf_ignore(4*(tfm_lh-2))
25139
25140 @ @<Read the character data and the width, height, and depth tables...@>=
25141 ii=mp->width_base[n];
25142 i=mp->char_base[n]+bc;
25143 while ( i<ii ) { 
25144   tfget; mp->font_info[i].qqqq.b0=qi(tfbyte);
25145   tfget; h_and_d=tfbyte;
25146   mp->font_info[i].qqqq.b1=qi(h_and_d / 16);
25147   mp->font_info[i].qqqq.b2=qi(h_and_d % 16);
25148   tfget; tfget;
25149   incr(i);
25150 }
25151 while ( i<(int)mp->next_fmem ) {
25152   @<Read a four byte dimension, scale it by the design size, store it in
25153     |font_info[i]|, and increment |i|@>;
25154 }
25155 goto DONE
25156
25157 @ The raw dimension read into |d| should have magnitude at most $2^{24}$ when
25158 interpreted as an integer, and this includes a scale factor of $2^{20}$.  Thus
25159 we can multiply it by sixteen and think of it as a |fraction| that has been
25160 divided by sixteen.  This cancels the extra scale factor contained in
25161 |font_dsize[n|.
25162
25163 @<Read a four byte dimension, scale it by the design size, store it in...@>=
25164
25165 tfget; d=tfbyte;
25166 if ( d>=0200 ) d=d-0400;
25167 tfget; d=d*0400+tfbyte;
25168 tfget; d=d*0400+tfbyte;
25169 tfget; d=d*0400+tfbyte;
25170 mp->font_info[i].sc=mp_take_fraction(mp, d*16,mp->font_dsize[n]);
25171 incr(i);
25172 }
25173
25174 @ This function does no longer use the file name parser, because |fname| is
25175 a C string already.
25176 @<Open |tfm_infile| for input@>=
25177 file_opened=false;
25178 mp_ptr_scan_file(mp, fname);
25179 if ( strlen(mp->cur_area)==0 ) { xfree(mp->cur_area); }
25180 if ( strlen(mp->cur_ext)==0 )  { xfree(mp->cur_ext); mp->cur_ext=xstrdup(".tfm"); }
25181 pack_cur_name;
25182 mp->tfm_infile = (mp->open_file)(mp, mp->name_of_file, "r",mp_filetype_metrics);
25183 if ( !mp->tfm_infile  ) goto BAD_TFM;
25184 file_opened=true
25185
25186 @ When we have a font name and we don't know whether it has been loaded yet,
25187 we scan the |font_name| array before calling |read_font_info|.
25188
25189 @<Declare text measuring subroutines@>=
25190 font_number mp_find_font (MP mp, char *f) {
25191   font_number n;
25192   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
25193     if (mp_xstrcmp(f,mp->font_name[n])==0 ) {
25194       mp_xfree(f);
25195       return n;
25196     }
25197   }
25198   n = mp_read_font_info(mp, f);
25199   mp_xfree(f);
25200   return n;
25201 }
25202
25203 @ This is an interface function for getting the width of character,
25204 as a double in ps units
25205
25206 @c double mp_get_char_dimension (MP mp, char *fname, int c, int t) {
25207   unsigned n;
25208   four_quarters cc;
25209   font_number f = 0;
25210   double w = -1.0;
25211   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
25212     if (mp_xstrcmp(fname,mp->font_name[n])==0 ) {
25213       f = n;
25214       break;
25215     }
25216   }
25217   if (f==0)
25218     return 0.0;
25219   cc = char_info(f,c);
25220   if (! ichar_exists(cc) )
25221     return 0.0;
25222   if (t=='w')
25223     w = (double)char_width(f,cc);
25224   else if (t=='h')
25225     w = (double)char_height(f,cc);
25226   else if (t=='d')
25227     w = (double)char_depth(f,cc);
25228   return w/655.35*(72.27/72);
25229 }
25230
25231 @ @<Exported function ...@>=
25232 double mp_get_char_dimension (MP mp, char *fname, int n, int t);
25233
25234
25235 @ One simple application of |find_font| is the implementation of the |font_size|
25236 operator that gets the design size for a given font name.
25237
25238 @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>=
25239 mp_flush_cur_exp(mp, (mp->font_dsize[mp_find_font(mp, str(mp->cur_exp))]+8) / 16)
25240
25241 @ If we discover that the font doesn't have a requested character, we omit it
25242 from the bounding box computation and expect the \ps\ interpreter to drop it.
25243 This routine issues a warning message if the user has asked for it.
25244
25245 @<Declare text measuring subroutines@>=
25246 void mp_lost_warning (MP mp,font_number f, pool_pointer k) { 
25247   if ( mp->internal[mp_tracing_lost_chars]>0 ) { 
25248     mp_begin_diagnostic(mp);
25249     if ( mp->selector==log_only ) incr(mp->selector);
25250     mp_print_nl(mp, "Missing character: There is no ");
25251 @.Missing character@>
25252     mp_print_str(mp, mp->str_pool[k]); 
25253     mp_print(mp, " in font ");
25254     mp_print(mp, mp->font_name[f]); mp_print_char(mp, xord('!')); 
25255     mp_end_diagnostic(mp, false);
25256   }
25257 }
25258
25259 @ The whole purpose of saving the height, width, and depth information is to be
25260 able to find the bounding box of an item of text in an edge structure.  The
25261 |set_text_box| procedure takes a text node and adds this information.
25262
25263 @<Declare text measuring subroutines@>=
25264 void mp_set_text_box (MP mp,pointer p) {
25265   font_number f; /* |font_n(p)| */
25266   ASCII_code bc,ec; /* range of valid characters for font |f| */
25267   pool_pointer k,kk; /* current character and character to stop at */
25268   four_quarters cc; /* the |char_info| for the current character */
25269   scaled h,d; /* dimensions of the current character */
25270   width_val(p)=0;
25271   height_val(p)=-el_gordo;
25272   depth_val(p)=-el_gordo;
25273   f=(font_number)font_n(p);
25274   bc=mp->font_bc[f];
25275   ec=mp->font_ec[f];
25276   kk=str_stop(text_p(p));
25277   k=mp->str_start[text_p(p)];
25278   while ( k<kk ) {
25279     @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>;
25280   }
25281   @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>;
25282 }
25283
25284 @ @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>=
25285
25286   if ( (mp->str_pool[k]<bc)||(mp->str_pool[k]>ec) ) {
25287     mp_lost_warning(mp, f,k);
25288   } else { 
25289     cc=char_info(f,mp->str_pool[k]);
25290     if ( ! ichar_exists(cc) ) {
25291       mp_lost_warning(mp, f,k);
25292     } else { 
25293       width_val(p)=width_val(p)+char_width(f,cc);
25294       h=char_height(f,cc);
25295       d=char_depth(f,cc);
25296       if ( h>height_val(p) ) height_val(p)=h;
25297       if ( d>depth_val(p) ) depth_val(p)=d;
25298     }
25299   }
25300   incr(k);
25301 }
25302
25303 @ Let's hope modern compilers do comparisons correctly when the difference would
25304 overflow.
25305
25306 @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>=
25307 if ( height_val(p)<-depth_val(p) ) { 
25308   height_val(p)=0;
25309   depth_val(p)=0;
25310 }
25311
25312 @ The new primitives fontmapfile and fontmapline.
25313
25314 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25315 void mp_do_mapfile (MP mp) ;
25316 void mp_do_mapline (MP mp) ;
25317
25318 @ @c void mp_do_mapfile (MP mp) { 
25319   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25320   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25321     @<Complain about improper map operation@>;
25322   } else {
25323     mp_map_file(mp,mp->cur_exp);
25324   }
25325 }
25326 void mp_do_mapline (MP mp) { 
25327   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25328   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25329      @<Complain about improper map operation@>;
25330   } else { 
25331      mp_map_line(mp,mp->cur_exp);
25332   }
25333 }
25334
25335 @ @<Complain about improper map operation@>=
25336
25337   exp_err("Unsuitable expression");
25338   help1("Only known strings can be map files or map lines.");
25339   mp_put_get_error(mp);
25340 }
25341
25342 @ To print |scaled| value to PDF output we need some subroutines to ensure
25343 accurary.
25344
25345 @d max_integer   0x7FFFFFFF /* $2^{31}-1$ */
25346
25347 @<Glob...@>=
25348 scaled one_bp; /* scaled value corresponds to 1bp */
25349 scaled one_hundred_bp; /* scaled value corresponds to 100bp */
25350 scaled one_hundred_inch; /* scaled value corresponds to 100in */
25351 integer ten_pow[10]; /* $10^0..10^9$ */
25352 integer scaled_out; /* amount of |scaled| that was taken out in |divide_scaled| */
25353
25354 @ @<Set init...@>=
25355 mp->one_bp = 65782; /* 65781.76 */
25356 mp->one_hundred_bp = 6578176;
25357 mp->one_hundred_inch = 473628672;
25358 mp->ten_pow[0] = 1;
25359 for (i = 1;i<= 9; i++ ) {
25360   mp->ten_pow[i] = 10*mp->ten_pow[i - 1];
25361 }
25362
25363 @ The following function divides |s| by |m|. |dd| is number of decimal digits.
25364
25365 @c scaled mp_divide_scaled (MP mp,scaled s, scaled m, integer  dd) {
25366   scaled q,r;
25367   integer sign,i;
25368   sign = 1;
25369   if ( s < 0 ) { sign = -sign; s = -s; }
25370   if ( m < 0 ) { sign = -sign; m = -m; }
25371   if ( m == 0 )
25372     mp_confusion(mp, "arithmetic: divided by zero");
25373   else if ( m >= (max_integer / 10) )
25374     mp_confusion(mp, "arithmetic: number too big");
25375   q = s / m;
25376   r = s % m;
25377   for (i = 1;i<=dd;i++) {
25378     q = 10*q + (10*r) / m;
25379     r = (10*r) % m;
25380   }
25381   if ( 2*r >= m ) { incr(q); r = r - m; }
25382   mp->scaled_out = sign*(s - (r / mp->ten_pow[dd]));
25383   return (sign*q);
25384 }
25385
25386 @* \[44] Shipping pictures out.
25387 The |ship_out| procedure, to be described below, is given a pointer to
25388 an edge structure. Its mission is to output a file containing the \ps\
25389 description of an edge structure.
25390
25391 @ Each time an edge structure is shipped out we write a new \ps\ output
25392 file named according to the current \&{charcode}.
25393 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25394
25395 This is the only backend function that remains in the main |mpost.w| file. 
25396 There are just too many variable accesses needed for status reporting 
25397 etcetera to make it worthwile to move the code to |psout.w|.
25398
25399 @<Internal library declarations@>=
25400 void mp_open_output_file (MP mp) ;
25401
25402 @ @c 
25403 char *mp_set_output_file_name (MP mp, integer c) {
25404   char *ss = NULL; /* filename extension proposal */  
25405   char *nn = NULL; /* temp string  for str() */
25406   unsigned old_setting; /* previous |selector| setting */
25407   pool_pointer i; /*  indexes into |filename_template|  */
25408   integer cc; /* a temporary integer for template building  */
25409   integer f,g=0; /* field widths */
25410   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
25411   if ( mp->filename_template==0 ) {
25412     char *s; /* a file extension derived from |c| */
25413     if ( c<0 ) 
25414       s=xstrdup(".ps");
25415     else 
25416       @<Use |c| to compute the file extension |s|@>;
25417     mp_pack_job_name(mp, s);
25418     free(s);
25419     ss = xstrdup(mp->name_of_file);
25420   } else { /* initializations */
25421     str_number s, n; /* a file extension derived from |c| */
25422     old_setting=mp->selector; 
25423     mp->selector=new_string;
25424     f = 0;
25425     i = mp->str_start[mp->filename_template];
25426     n = null_str; /* initialize */
25427     while ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
25428        if ( mp->str_pool[i]=='%' ) {
25429       CONTINUE:
25430         incr(i);
25431         if ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
25432           if ( mp->str_pool[i]=='j' ) {
25433             mp_print(mp, mp->job_name);
25434           } else if ( mp->str_pool[i]=='d' ) {
25435              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]);
25436              print_with_leading_zeroes(cc);
25437           } else if ( mp->str_pool[i]=='m' ) {
25438              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
25439              print_with_leading_zeroes(cc);
25440           } else if ( mp->str_pool[i]=='y' ) {
25441              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]);
25442              print_with_leading_zeroes(cc);
25443           } else if ( mp->str_pool[i]=='H' ) {
25444              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) / 60;
25445              print_with_leading_zeroes(cc);
25446           }  else if ( mp->str_pool[i]=='M' ) {
25447              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) % 60;
25448              print_with_leading_zeroes(cc);
25449           } else if ( mp->str_pool[i]=='c' ) {
25450             if ( c<0 ) mp_print(mp, "ps");
25451             else print_with_leading_zeroes(c);
25452           } else if ( (mp->str_pool[i]>='0') && 
25453                       (mp->str_pool[i]<='9') ) {
25454             if ( (f<10)  )
25455               f = (f*10) + mp->str_pool[i]-'0';
25456             goto CONTINUE;
25457           } else {
25458             mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25459           }
25460         }
25461       } else {
25462         if ( mp->str_pool[i]=='.' )
25463           if (length(n)==0)
25464             n = mp_make_string(mp);
25465         mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25466       };
25467       incr(i);
25468     }
25469     s = mp_make_string(mp);
25470     mp->selector= old_setting;
25471     if (length(n)==0) {
25472        n=s;
25473        s=null_str;
25474     }
25475     ss = str(s);
25476     nn = str(n);
25477     mp_pack_file_name(mp, nn,"",ss);
25478     free(nn);
25479     delete_str_ref(n);
25480     delete_str_ref(s);
25481   }
25482   return ss;
25483 }
25484
25485 char * mp_get_output_file_name (MP mp) {
25486   char *f;
25487   char *saved_name;  /* saved |name_of_file| */
25488   saved_name = xstrdup(mp->name_of_file);
25489   f = xstrdup(mp_set_output_file_name(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code])));
25490   mp_pack_file_name(mp, saved_name,NULL,NULL);
25491   free(saved_name);
25492   return f;
25493 }
25494
25495 void mp_open_output_file (MP mp) {
25496   char *ss; /* filename extension proposal */
25497   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
25498   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
25499   ss = mp_set_output_file_name(mp, c);
25500   while ( ! mp_a_open_out(mp, (void *)&mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
25501     mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",ss);
25502   xfree(ss);
25503   @<Store the true output file name if appropriate@>;
25504 }
25505
25506 @ The file extension created here could be up to five characters long in
25507 extreme cases so it may have to be shortened on some systems.
25508 @^system dependencies@>
25509
25510 @<Use |c| to compute the file extension |s|@>=
25511
25512   s = xmalloc(7,1);
25513   mp_snprintf(s,7,".%i",(int)c);
25514 }
25515
25516 @ The user won't want to see all the output file names so we only save the
25517 first and last ones and a count of how many there were.  For this purpose
25518 files are ordered primarily by \&{charcode} and secondarily by order of
25519 creation.
25520 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25521
25522 @<Store the true output file name if appropriate@>=
25523 if ((c<mp->first_output_code)&&(mp->first_output_code>=0)) {
25524   mp->first_output_code=c;
25525   xfree(mp->first_file_name);
25526   mp->first_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25527 }
25528 if ( c>=mp->last_output_code ) {
25529   mp->last_output_code=c;
25530   xfree(mp->last_file_name);
25531   mp->last_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25532 }
25533
25534 @ @<Glob...@>=
25535 char * first_file_name;
25536 char * last_file_name; /* full file names */
25537 integer first_output_code;integer last_output_code; /* rounded \&{charcode} values */
25538 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25539 integer total_shipped; /* total number of |ship_out| operations completed */
25540
25541 @ @<Set init...@>=
25542 mp->first_file_name=xstrdup("");
25543 mp->last_file_name=xstrdup("");
25544 mp->first_output_code=32768;
25545 mp->last_output_code=-32768;
25546 mp->total_shipped=0;
25547
25548 @ @<Dealloc variables@>=
25549 xfree(mp->first_file_name);
25550 xfree(mp->last_file_name);
25551
25552 @ @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>=
25553 if ( (int)mp->term_offset>mp->max_print_line-6 ) mp_print_ln(mp);
25554 else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, xord(' '));
25555 mp_print_char(mp, xord('['));
25556 if ( c>=0 ) mp_print_int(mp, c)
25557
25558 @ @<End progress report@>=
25559 mp_print_char(mp, xord(']'));
25560 update_terminal;
25561 incr(mp->total_shipped)
25562
25563 @ @<Explain what output files were written@>=
25564 if ( mp->total_shipped>0 ) { 
25565   mp_print_nl(mp, "");
25566   mp_print_int(mp, mp->total_shipped);
25567   if (mp->noninteractive) {
25568     mp_print(mp, " figure");
25569     if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, xord('s'));
25570     mp_print(mp, " created.");
25571   } else {
25572     mp_print(mp, " output file");
25573     if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, xord('s'));
25574     mp_print(mp, " written: ");
25575     mp_print(mp, mp->first_file_name);
25576     if ( mp->total_shipped>1 ) {
25577       if ( 31+strlen(mp->first_file_name)+
25578          strlen(mp->last_file_name)> (unsigned)mp->max_print_line) 
25579         mp_print_ln(mp);
25580       mp_print(mp, " .. ");
25581       mp_print(mp, mp->last_file_name);
25582     }
25583   }
25584 }
25585
25586 @ @<Internal library declarations@>=
25587 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f );
25588
25589 @ @c 
25590 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f ) {
25591   return (mp->font_sizes[f]!=null);
25592 }
25593
25594 @ The \&{special} command saves up lines of text to be printed during the next
25595 |ship_out| operation.  The saved items are stored as a list of capsule tokens.
25596
25597 @<Glob...@>=
25598 pointer last_pending; /* the last token in a list of pending specials */
25599
25600 @ @<Set init...@>=
25601 mp->last_pending=spec_head;
25602
25603 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
25604 case special_command: 
25605   if ( mp->cur_mod==0 ) mp_do_special(mp); else 
25606   if ( mp->cur_mod==1 ) mp_do_mapfile(mp); else 
25607   mp_do_mapline(mp);
25608   break;
25609
25610 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25611 void mp_do_special (MP mp) ;
25612
25613 @ @c void mp_do_special (MP mp) { 
25614   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25615   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25616     @<Complain about improper special operation@>;
25617   } else { 
25618     mp_link(mp->last_pending)=mp_stash_cur_exp(mp);
25619     mp->last_pending=mp_link(mp->last_pending);
25620     mp_link(mp->last_pending)=null;
25621   }
25622 }
25623
25624 @ @<Complain about improper special operation@>=
25625
25626   exp_err("Unsuitable expression");
25627   help1("Only known strings are allowed for output as specials.");
25628   mp_put_get_error(mp);
25629 }
25630
25631 @ On the export side, we need an extra object type for special strings.
25632
25633 @<Graphical object codes@>=
25634 mp_special_code=8, 
25635
25636 @ @<Export pending specials@>=
25637 p=mp_link(spec_head);
25638 while ( p!=null ) {
25639   mp_special_object *tp;
25640   tp = (mp_special_object *)mp_new_graphic_object(mp,mp_special_code);  
25641   gr_pre_script(tp)  = str(value(p));
25642   if (hh->body==NULL) hh->body = (mp_graphic_object *)tp; 
25643   else gr_link(hp) = (mp_graphic_object *)tp;
25644   hp = (mp_graphic_object *)tp;
25645   p=mp_link(p);
25646 }
25647 mp_flush_token_list(mp, mp_link(spec_head));
25648 mp_link(spec_head)=null;
25649 mp->last_pending=spec_head
25650
25651 @ We are now ready for the main output procedure.  Note that the |selector|
25652 setting is saved in a global variable so that |begin_diagnostic| can access it.
25653
25654 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25655 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) ;
25656
25657 @ Once again, the |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|
25658
25659 @d export_color(q,p) 
25660   if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model ) {
25661     gr_color_model(q)  = (unsigned char)(mp->internal[mp_default_color_model]/65536);
25662     gr_cyan_val(q)     = 0;
25663         gr_magenta_val(q)  = 0;
25664         gr_yellow_val(q)   = 0;
25665         gr_black_val(q)    = (gr_color_model(q)==mp_cmyk_model ? unity : 0);
25666   } else {
25667     gr_color_model(q)  = (unsigned char)color_model(p);
25668     gr_cyan_val(q)     = cyan_val(p);
25669     gr_magenta_val(q)  = magenta_val(p);
25670     gr_yellow_val(q)   = yellow_val(p);
25671     gr_black_val(q)    = black_val(p);
25672   }
25673
25674 @d export_scripts(q,p)
25675   if (pre_script(p)!=null)  gr_pre_script(q)   = str(pre_script(p));
25676   if (post_script(p)!=null) gr_post_script(q)  = str(post_script(p));
25677
25678 @c
25679 struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, pointer h) {
25680   pointer p; /* the current graphical object */
25681   integer t; /* a temporary value */
25682   integer c; /* a rounded charcode */
25683   scaled d_width; /* the current pen width */
25684   mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25685   mp_graphic_object *hq; /* something |hp| points to  */
25686   mp_text_object    *tt;
25687   mp_fill_object    *tf;
25688   mp_stroked_object *ts;
25689   mp_clip_object    *tc;
25690   mp_bounds_object  *tb;
25691   mp_graphic_object *hp = NULL; /* the current graphical object */
25692   mp_set_bbox(mp, h, true);
25693   hh = xmalloc(1,sizeof(mp_edge_object));
25694   hh->body = NULL;
25695   hh->_next = NULL;
25696   hh->_parent = mp;
25697   hh->_minx = minx_val(h);
25698   hh->_miny = miny_val(h);
25699   hh->_maxx = maxx_val(h);
25700   hh->_maxy = maxy_val(h);
25701   hh->_filename = mp_get_output_file_name(mp);
25702   c = mp_round_unscaled(mp,mp->internal[mp_char_code]);
25703   hh->_charcode = c;
25704   hh->_width = mp->internal[mp_char_wd];
25705   hh->_height = mp->internal[mp_char_ht];
25706   hh->_depth = mp->internal[mp_char_dp];
25707   hh->_ital_corr = mp->internal[mp_char_ic];
25708   @<Export pending specials@>;
25709   p=mp_link(dummy_loc(h));
25710   while ( p!=null ) { 
25711     hq = mp_new_graphic_object(mp,type(p));
25712     switch (type(p)) {
25713     case mp_fill_code:
25714       tf = (mp_fill_object *)hq;
25715       gr_pen_p(tf)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25716       d_width = mp_get_pen_scale(mp, pen_p(p));
25717       if ((pen_p(p)==null) || pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25718             gr_path_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25719       } else {
25720         pointer pc, pp;
25721         pc = mp_copy_path(mp, path_p(p));
25722         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25723         gr_path_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25724         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25725         pc = mp_htap_ypoc(mp, path_p(p));
25726         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25727         gr_htap_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25728         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25729       }
25730       export_color(tf,p) ;
25731       export_scripts(tf,p);
25732       gr_ljoin_val(tf)    = (unsigned char)ljoin_val(p);
25733       gr_miterlim_val(tf) = miterlim_val(p);
25734       break;
25735     case mp_stroked_code:
25736       ts = (mp_stroked_object *)hq;
25737       gr_pen_p(ts)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25738       d_width = mp_get_pen_scale(mp, pen_p(p));
25739       if (pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25740               gr_path_p(ts)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25741       } else {
25742         pointer pc;
25743         pc=mp_copy_path(mp, path_p(p));
25744         t=lcap_val(p);
25745         if ( left_type(pc)!=mp_endpoint ) { 
25746           left_type(mp_insert_knot(mp, pc,x_coord(pc),y_coord(pc)))=mp_endpoint;
25747           right_type(pc)=mp_endpoint;
25748           pc=mp_link(pc);
25749           t=1;
25750         }
25751         pc=mp_make_envelope(mp,pc,pen_p(p),ljoin_val(p),t,miterlim_val(p));
25752         gr_path_p(ts)       = mp_export_knot_list(mp,pc);
25753         mp_toss_knot_list(mp, pc);
25754       }
25755       export_color(ts,p) ;
25756       export_scripts(ts,p);
25757       gr_ljoin_val(ts)    = (unsigned char)ljoin_val(p);
25758       gr_miterlim_val(ts) = miterlim_val(p);
25759       gr_lcap_val(ts)     = (unsigned char)lcap_val(p);
25760       gr_dash_p(ts)       = mp_export_dashes(mp,p,&d_width);
25761       break;
25762     case mp_text_code:
25763       tt = (mp_text_object *)hq;
25764       gr_text_p(tt)       = str(text_p(p));
25765       gr_font_n(tt)       = (unsigned int)font_n(p);
25766       gr_font_name(tt)    = mp_xstrdup(mp,mp->font_name[font_n(p)]);
25767       gr_font_dsize(tt)   = (unsigned int)mp->font_dsize[font_n(p)];
25768       export_color(tt,p) ;
25769       export_scripts(tt,p);
25770       gr_width_val(tt)    = width_val(p);
25771       gr_height_val(tt)   = height_val(p);
25772       gr_depth_val(tt)    = depth_val(p);
25773       gr_tx_val(tt)       = tx_val(p);
25774       gr_ty_val(tt)       = ty_val(p);
25775       gr_txx_val(tt)      = txx_val(p);
25776       gr_txy_val(tt)      = txy_val(p);
25777       gr_tyx_val(tt)      = tyx_val(p);
25778       gr_tyy_val(tt)      = tyy_val(p);
25779       break;
25780     case mp_start_clip_code: 
25781       tc = (mp_clip_object *)hq;
25782       gr_path_p(tc) = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25783       break;
25784     case mp_start_bounds_code:
25785       tb = (mp_bounds_object *)hq;
25786       gr_path_p(tb) = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25787       break;
25788     case mp_stop_clip_code: 
25789     case mp_stop_bounds_code:
25790       /* nothing to do here */
25791       break;
25792     } 
25793     if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else  gr_link(hp) = hq;
25794     hp = hq;
25795     p=mp_link(p);
25796   }
25797   return hh;
25798 }
25799
25800 @ @<Exported function ...@>=
25801 struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, int h);
25802
25803 @ This function is now nearly trivial.
25804
25805 @c
25806 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) { /* output edge structure |h| */
25807   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
25808   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
25809   @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>;
25810   (mp->shipout_backend) (mp, h);
25811   @<End progress report@>;
25812   if ( mp->internal[mp_tracing_output]>0 ) 
25813    mp_print_edges(mp, h," (just shipped out)",true);
25814 }
25815
25816 @ @<Declarations@>=
25817 void mp_shipout_backend (MP mp, pointer h);
25818
25819 @ @c
25820 void mp_shipout_backend (MP mp, pointer h) {
25821   mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25822   hh = mp_gr_export(mp,h);
25823   (void)mp_gr_ship_out (hh,
25824                  (mp->internal[mp_prologues]/65536),
25825                  (mp->internal[mp_procset]/65536), 
25826                  false);
25827   mp_gr_toss_objects(hh);
25828 }
25829
25830 @ @<Exported types@>=
25831 typedef void (*mp_backend_writer)(MP, int);
25832
25833 @ @<Option variables@>=
25834 mp_backend_writer shipout_backend;
25835
25836 @ Now that we've finished |ship_out|, let's look at the other commands
25837 by which a user can send things to the \.{GF} file.
25838
25839 @ @<Determine if a character has been shipped out@>=
25840
25841   mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256;
25842   if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
25843   boolean_reset(mp->char_exists[mp->cur_exp]);
25844   mp->cur_type=mp_boolean_type;
25845 }
25846
25847 @ @<Glob...@>=
25848 psout_data ps;
25849
25850 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25851 mp_backend_initialize(mp);
25852
25853 @ @<Dealloc...@>=
25854 mp_backend_free(mp);
25855
25856
25857 @* \[45] Dumping and undumping the tables.
25858 After \.{INIMP} has seen a collection of macros, it
25859 can write all the necessary information on an auxiliary file so
25860 that production versions of \MP\ are able to initialize their
25861 memory at high speed. The present section of the program takes
25862 care of such output and input. We shall consider simultaneously
25863 the processes of storing and restoring,
25864 so that the inverse relation between them is clear.
25865 @.INIMP@>
25866
25867 The global variable |mem_ident| is a string that is printed right
25868 after the |banner| line when \MP\ is ready to start. For \.{INIMP} this
25869 string says simply `\.{(INIMP)}'; for other versions of \MP\ it says,
25870 for example, `\.{(mem=plain 1990.4.14)}', showing the year,
25871 month, and day that the mem file was created. We have |mem_ident=0|
25872 before \MP's tables are loaded.
25873
25874 @<Glob...@>=
25875 char * mem_ident;
25876
25877 @ @<Set init...@>=
25878 mp->mem_ident=NULL;
25879
25880 @ @<Initialize table entries...@>=
25881 mp->mem_ident=xstrdup(" (INIMP)");
25882
25883 @ @<Declare act...@>=
25884 void mp_store_mem_file (MP mp) ;
25885
25886 @ @c void mp_store_mem_file (MP mp) {
25887   integer k;  /* all-purpose index */
25888   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25889   integer x; /* something to dump */
25890   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25891   memory_word WW;
25892   @<Create the |mem_ident|, open the mem file,
25893     and inform the user that dumping has begun@>;
25894   @<Dump constants for consistency check@>;
25895   @<Dump the string pool@>;
25896   @<Dump the dynamic memory@>;
25897   @<Dump the table of equivalents and the hash table@>;
25898   @<Dump a few more things and the closing check word@>;
25899   @<Close the mem file@>;
25900 }
25901
25902 @ Corresponding to the procedure that dumps a mem file, we also have a function
25903 that reads~one~in. The function returns |false| if the dumped mem is
25904 incompatible with the present \MP\ table sizes, etc.
25905
25906 @d too_small(A) { wake_up_terminal;
25907   wterm_ln("---! Must increase the "); wterm((A));
25908 @.Must increase the x@>
25909   goto OFF_BASE;
25910   }
25911
25912 @c 
25913 boolean mp_load_mem_file (MP mp) {
25914   integer k; /* all-purpose index */
25915   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25916   integer x; /* something undumped */
25917   str_number s; /* some temporary string */
25918   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25919   memory_word WW;
25920   /* |@<Undump constants for consistency check@>;|  read earlier */
25921   @<Undump the string pool@>;
25922   @<Undump the dynamic memory@>;
25923   @<Undump the table of equivalents and the hash table@>;
25924   @<Undump a few more things and the closing check word@>;
25925   return true; /* it worked! */
25926 OFF_BASE: 
25927   wake_up_terminal;
25928   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
25929 @.Fatal mem file error@>
25930    return false;
25931 }
25932
25933 @ @<Declarations@>=
25934 boolean mp_load_mem_file (MP mp) ;
25935
25936 @ Mem files consist of |memory_word| items, and we use the following
25937 macros to dump words of different types:
25938
25939 @d dump_wd(A)   { WW=(A);       (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25940 @d dump_int(A)  { int cint=(A); (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&cint,sizeof(cint)); }
25941 @d dump_hh(A)   { WW.hh=(A);    (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25942 @d dump_qqqq(A) { WW.qqqq=(A);  (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25943 @d dump_string(A) { dump_int((int)(strlen(A)+1));
25944                     (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,A,strlen(A)+1); }
25945
25946 @<Glob...@>=
25947 void * mem_file; /* for input or output of mem information */
25948
25949 @ The inverse macros are slightly more complicated, since we need to check
25950 the range of the values we are reading in. We say `|undump(a)(b)(x)|' to
25951 read an integer value |x| that is supposed to be in the range |a<=x<=b|.
25952
25953 @d mgeti(A) do {
25954   size_t wanted = sizeof(A);
25955   void *A_ptr = &A;
25956   (mp->read_binary_file)(mp, mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25957   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25958 } while (0)
25959
25960 @d mgetw(A) do {
25961   size_t wanted = sizeof(A);
25962   void *A_ptr = &A;
25963   (mp->read_binary_file)(mp, mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25964   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25965 } while (0)
25966
25967 @d undump_wd(A)   { mgetw(WW); A=WW; }
25968 @d undump_int(A)  { int cint; mgeti(cint); A=cint; }
25969 @d undump_hh(A)   { mgetw(WW); A=WW.hh; }
25970 @d undump_qqqq(A) { mgetw(WW); A=WW.qqqq; }
25971 @d undump_strings(A,B,C) { 
25972    undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(B)) ) goto OFF_BASE; else C=str(x); }
25973 @d undump(A,B,C) { undump_int(x); 
25974                    if ( (x<(A)) || (x>(int)(B)) ) goto OFF_BASE; else C=x; }
25975 @d undump_size(A,B,C,D) { undump_int(x);
25976                           if (x<(A)) goto OFF_BASE; 
25977                           if (x>(B)) too_small((C)); else D=x; }
25978 @d undump_string(A) { 
25979   size_t the_wanted; 
25980   void *the_string;
25981   integer XX=0; 
25982   undump_int(XX);
25983   the_wanted = (size_t)XX;
25984   the_string = xmalloc(XX,1);
25985   (mp->read_binary_file)(mp,mp->mem_file,&the_string,&the_wanted);
25986   A = (char *)the_string;
25987   if (the_wanted!=(size_t)XX) goto OFF_BASE;
25988 }
25989
25990 @ The next few sections of the program should make it clear how we use the
25991 dump/undump macros.
25992
25993 @<Dump constants for consistency check@>=
25994 dump_int(mp->mem_top);
25995 dump_int(mp->hash_size);
25996 dump_int(mp->hash_prime)
25997 dump_int(mp->param_size);
25998 dump_int(mp->max_in_open);
25999
26000 @ Sections of a \.{WEB} program that are ``commented out'' still contribute
26001 strings to the string pool; therefore \.{INIMP} and \MP\ will have
26002 the same strings. (And it is, of course, a good thing that they do.)
26003 @.WEB@>
26004 @^string pool@>
26005
26006 @<Undump constants for consistency check@>=
26007 undump_int(x); mp->mem_top = x;
26008 undump_int(x); mp->hash_size = x;
26009 undump_int(x); mp->hash_prime = x;
26010 undump_int(x); mp->param_size = x;
26011 undump_int(x); mp->max_in_open = x;
26012
26013 @ We do string pool compaction to avoid dumping unused strings.
26014
26015 @d dump_four_ASCII 
26016   w.b0=qi(mp->str_pool[k]); w.b1=qi(mp->str_pool[k+1]);
26017   w.b2=qi(mp->str_pool[k+2]); w.b3=qi(mp->str_pool[k+3]);
26018   dump_qqqq(w)
26019
26020 @<Dump the string pool@>=
26021 mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
26022 dump_int(mp->pool_ptr);
26023 dump_int(mp->max_str_ptr);
26024 dump_int(mp->str_ptr);
26025 k=0;
26026 while ( (mp->next_str[k]==k+1) && (k<=mp->max_str_ptr) ) 
26027   k++;
26028 dump_int(k);
26029 while ( k<=mp->max_str_ptr ) { 
26030   dump_int(mp->next_str[k]); incr(k);
26031 }
26032 k=0;
26033 while (1)  { 
26034   dump_int(mp->str_start[k]); /* TODO: valgrind warning here */
26035   if ( k==mp->str_ptr ) {
26036     break;
26037   } else { 
26038     k=mp->next_str[k]; 
26039   }
26040 }
26041 k=0;
26042 while (k+4<mp->pool_ptr ) { 
26043   dump_four_ASCII; k=k+4; 
26044 }
26045 k=mp->pool_ptr-4; dump_four_ASCII;
26046 mp_print_ln(mp); mp_print(mp, "at most "); mp_print_int(mp, mp->max_str_ptr);
26047 mp_print(mp, " strings of total length ");
26048 mp_print_int(mp, mp->pool_ptr)
26049
26050 @ @d undump_four_ASCII 
26051   undump_qqqq(w);
26052   mp->str_pool[k]=(ASCII_code)qo(w.b0); mp->str_pool[k+1]=(ASCII_code)qo(w.b1);
26053   mp->str_pool[k+2]=(ASCII_code)qo(w.b2); mp->str_pool[k+3]=(ASCII_code)qo(w.b3)
26054
26055 @<Undump the string pool@>=
26056 undump_int(mp->pool_ptr);
26057 mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr) ;
26058 undump_int(mp->max_str_ptr);
26059 mp_reallocate_strings (mp,mp->max_str_ptr) ;
26060 undump(0,mp->max_str_ptr,mp->str_ptr);
26061 undump(0,mp->max_str_ptr+1,s);
26062 for (k=0;k<=s-1;k++) 
26063   mp->next_str[k]=k+1;
26064 for (k=s;k<=mp->max_str_ptr;k++) 
26065   undump(s+1,mp->max_str_ptr+1,mp->next_str[k]);
26066 mp->fixed_str_use=0;
26067 k=0;
26068 while (1) { 
26069   undump(0,mp->pool_ptr,mp->str_start[k]);
26070   if ( k==mp->str_ptr ) break;
26071   mp->str_ref[k]=max_str_ref;
26072   incr(mp->fixed_str_use);
26073   mp->last_fixed_str=k; k=mp->next_str[k];
26074 }
26075 k=0;
26076 while ( k+4<mp->pool_ptr ) { 
26077   undump_four_ASCII; k=k+4;
26078 }
26079 k=mp->pool_ptr-4; undump_four_ASCII;
26080 mp->init_str_use=mp->fixed_str_use; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26081 mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26082 mp->strs_used_up=mp->fixed_str_use;
26083 mp->pool_in_use=mp->str_start[mp->str_ptr]; mp->strs_in_use=mp->fixed_str_use;
26084 mp->max_pl_used=mp->pool_in_use; mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
26085 mp->pact_count=0; mp->pact_chars=0; mp->pact_strs=0;
26086
26087 @ By sorting the list of available spaces in the variable-size portion of
26088 |mem|, we are usually able to get by without having to dump very much
26089 of the dynamic memory.
26090
26091 We recompute |var_used| and |dyn_used|, so that \.{INIMP} dumps valid
26092 information even when it has not been gathering statistics.
26093
26094 @<Dump the dynamic memory@>=
26095 mp_sort_avail(mp); mp->var_used=0;
26096 dump_int(mp->lo_mem_max); dump_int(mp->rover);
26097 p=0; q=mp->rover; x=0;
26098 do {  
26099   for (k=p;k<= q+1;k++) 
26100     dump_wd(mp->mem[k]);
26101   x=x+q+2-p; mp->var_used=mp->var_used+q-p;
26102   p=q+node_size(q); q=rmp_link(q);
26103 } while (q!=mp->rover);
26104 mp->var_used=mp->var_used+mp->lo_mem_max-p; 
26105 mp->dyn_used=mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
26106 for (k=p;k<= mp->lo_mem_max;k++ ) 
26107   dump_wd(mp->mem[k]);
26108 x=x+mp->lo_mem_max+1-p;
26109 dump_int(mp->hi_mem_min); dump_int(mp->avail);
26110 for (k=mp->hi_mem_min;k<=mp->mem_end;k++ ) 
26111   dump_wd(mp->mem[k]);
26112 x=x+mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
26113 p=mp->avail;
26114 while ( p!=null ) { 
26115   decr(mp->dyn_used); p=mp_link(p);
26116 }
26117 dump_int(mp->var_used); dump_int(mp->dyn_used);
26118 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, x);
26119 mp_print(mp, " memory locations dumped; current usage is ");
26120 mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->dyn_used)
26121
26122 @ @<Undump the dynamic memory@>=
26123 undump(lo_mem_stat_max+1000,hi_mem_stat_min-1,mp->lo_mem_max);
26124 undump(lo_mem_stat_max+1,mp->lo_mem_max,mp->rover);
26125 p=0; q=mp->rover;
26126 do {  
26127   for (k=p;k<= q+1; k++) 
26128     undump_wd(mp->mem[k]);
26129   p=q+node_size(q);
26130   if ( (p>mp->lo_mem_max)||((q>=rmp_link(q))&&(rmp_link(q)!=mp->rover)) ) 
26131     goto OFF_BASE;
26132   q=rmp_link(q);
26133 } while (q!=mp->rover);
26134 for (k=p;k<=mp->lo_mem_max;k++ ) 
26135   undump_wd(mp->mem[k]);
26136 undump(mp->lo_mem_max+1,hi_mem_stat_min,mp->hi_mem_min);
26137 undump(null,mp->mem_top,mp->avail); mp->mem_end=mp->mem_top;
26138 mp->last_pending=spec_head;
26139 for (k=mp->hi_mem_min;k<= mp->mem_end;k++) 
26140   undump_wd(mp->mem[k]);
26141 undump_int(mp->var_used); undump_int(mp->dyn_used)
26142
26143 @ A different scheme is used to compress the hash table, since its lower region
26144 is usually sparse. When |text(p)<>0| for |p<=hash_used|, we output three
26145 words: |p|, |hash[p]|, and |eqtb[p]|. The hash table is, of course, densely
26146 packed for |p>=hash_used|, so the remaining entries are output in~a~block.
26147
26148 @<Dump the table of equivalents and the hash table@>=
26149 dump_int(mp->hash_used); 
26150 mp->st_count=frozen_inaccessible-1-mp->hash_used;
26151 for (p=1;p<=mp->hash_used;p++) {
26152   if ( text(p)!=0 ) {
26153      dump_int(p); dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]); incr(mp->st_count);
26154   }
26155 }
26156 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++) {
26157   dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]);
26158 }
26159 dump_int(mp->st_count);
26160 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, mp->st_count); mp_print(mp, " symbolic tokens")
26161
26162 @ @<Undump the table of equivalents and the hash table@>=
26163 undump(1,frozen_inaccessible,mp->hash_used); 
26164 p=0;
26165 do {  
26166   undump(p+1,mp->hash_used,p); 
26167   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
26168 } while (p!=mp->hash_used);
26169 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++ )  { 
26170   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
26171 }
26172 undump_int(mp->st_count)
26173
26174 @ We have already printed a lot of statistics, so we set |mp_tracing_stats:=0|
26175 to prevent them appearing again.
26176
26177 @<Dump a few more things and the closing check word@>=
26178 dump_int(mp->max_internal);
26179 dump_int(mp->int_ptr);
26180 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++ ) { 
26181   dump_int(mp->internal[k]); 
26182   dump_string(mp->int_name[k]);
26183 }
26184 dump_int(mp->start_sym); 
26185 dump_int(mp->interaction); 
26186 dump_string(mp->mem_ident);
26187 dump_int(mp->bg_loc); dump_int(mp->eg_loc); dump_int(mp->serial_no); dump_int(69073);
26188 mp->internal[mp_tracing_stats]=0
26189
26190 @ @<Undump a few more things and the closing check word@>=
26191 undump_int(x);
26192 if (x>mp->max_internal) mp_grow_internals(mp,x);
26193 undump_int(mp->int_ptr);
26194 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++) { 
26195   undump_int(mp->internal[k]);
26196   undump_string(mp->int_name[k]);
26197 }
26198 undump(0,frozen_inaccessible,mp->start_sym);
26199 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode) {
26200   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,mp->interaction);
26201 } else {
26202   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,x);
26203 }
26204 undump_string(mp->mem_ident);
26205 undump(1,hash_end,mp->bg_loc);
26206 undump(1,hash_end,mp->eg_loc);
26207 undump_int(mp->serial_no);
26208 undump_int(x); 
26209 if (x!=69073) goto OFF_BASE
26210
26211 @ @<Create the |mem_ident|...@>=
26212
26213   char *tmp = xmalloc(11,1);
26214   xfree(mp->mem_ident);
26215   mp->mem_ident = xmalloc(256,1);
26216   mp_snprintf(tmp,11,"%04d.%02d.%02d",
26217           (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]),
26218           (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]),
26219           (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]));
26220   mp_snprintf(mp->mem_ident,256," (mem=%s %s)",mp->job_name, tmp);
26221   xfree(tmp);
26222   mp_pack_job_name(mp, ".mem");
26223   while (! mp_w_open_out(mp, &mp->mem_file) )
26224     mp_prompt_file_name(mp, "mem file name", ".mem");
26225   mp_print_nl(mp, "Beginning to dump on file ");
26226 @.Beginning to dump...@>
26227   mp_print(mp, mp->name_of_file); 
26228   mp_print_nl(mp, mp->mem_ident);
26229 }
26230
26231 @ @<Dealloc variables@>=
26232 xfree(mp->mem_ident);
26233
26234 @ @<Close the mem file@>=
26235 (mp->close_file)(mp,mp->mem_file)
26236
26237 @* \[46] The main program.
26238 This is it: the part of \MP\ that executes all those procedures we have
26239 written.
26240
26241 Well---almost. We haven't put the parsing subroutines into the
26242 program yet; and we'd better leave space for a few more routines that may
26243 have been forgotten.
26244
26245 @c @<Declare the basic parsing subroutines@>
26246 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>
26247 @<Last-minute procedures@>
26248
26249 @ We've noted that there are two versions of \MP. One, called \.{INIMP},
26250 @.INIMP@>
26251 has to be run first; it initializes everything from scratch, without
26252 reading a mem file, and it has the capability of dumping a mem file.
26253 The other one is called `\.{VIRMP}'; it is a ``virgin'' program that needs
26254 @.VIRMP@>
26255 to input a mem file in order to get started. \.{VIRMP} typically has
26256 a bit more memory capacity than \.{INIMP}, because it does not need the
26257 space consumed by the dumping/undumping routines and the numerous calls on
26258 |primitive|, etc.
26259
26260 The \.{VIRMP} program cannot read a mem file instantaneously, of course;
26261 the best implementations therefore allow for production versions of \MP\ that
26262 not only avoid the loading routine for object code, they also have
26263 a mem file pre-loaded. 
26264
26265 @ @<Option variables@>=
26266 int ini_version; /* are we iniMP? */
26267
26268 @ @<Set |ini_version|@>=
26269 mp->ini_version = (opt->ini_version ? true : false);
26270
26271 @ The code below make the final chosen hash size the next larger
26272 multiple of 2 from the requested size, and this array is a list of
26273 suitable prime numbers to go with such values. 
26274
26275 The top limit is chosen such that it is definately lower than
26276 |max_halfword-3*param_size|, because |param_size| cannot be larger
26277 than |max_halfword/sizeof(pointer)|.
26278
26279 @<Declarations@>=
26280 static int mp_prime_choices[] = 
26281   { 12289,        24593,    49157,    98317,
26282     196613,      393241,   786433,  1572869,
26283     3145739,    6291469, 12582917, 25165843,
26284     50331653, 100663319  };
26285
26286 @ @<Find constant sizes@>=
26287 if (mp->ini_version) {
26288   unsigned i = 14;
26289   set_value(mp->mem_top,opt->main_memory,5000);
26290   mp->mem_max = mp->mem_top;
26291   set_value(mp->param_size,opt->param_size,150);
26292   set_value(mp->max_in_open,opt->max_in_open,10);
26293   if (opt->hash_size>0x8000000) 
26294     opt->hash_size=0x8000000;
26295   set_value(mp->hash_size,(2*opt->hash_size-1),16384);
26296   mp->hash_size = mp->hash_size>>i;
26297   while (mp->hash_size>=2) {
26298     mp->hash_size /= 2;
26299     i++;
26300   }
26301   mp->hash_size = mp->hash_size << i;
26302   if (mp->hash_size>0x8000000) 
26303     mp->hash_size=0x8000000;
26304   mp->hash_prime=mp_prime_choices[(i-14)];
26305 } else {
26306   int x;
26307   if (mp->command_line != NULL && *(mp->command_line) == '&') {
26308     char *s = NULL;
26309     char *cmd = mp->command_line+1;
26310     xfree(mp->mem_name); /* just in case */
26311     mp->mem_name = mp_xstrdup(mp,cmd);
26312     while (*cmd && *cmd!=' ')  cmd++;
26313     if (*cmd==' ') *cmd++ = '\0';
26314     if (*cmd) {
26315       s = mp_xstrdup(mp,cmd);
26316     }
26317     xfree(mp->command_line);
26318     mp->command_line = s;
26319   }
26320   if (mp->mem_name == NULL) {
26321     mp->mem_name = mp_xstrdup(mp,"plain");
26322   }
26323   if (mp_open_mem_file(mp)) {
26324     @<Undump constants for consistency check@>;
26325     set_value(mp->mem_max,opt->main_memory,mp->mem_top);
26326     goto DONE;
26327   } 
26328 OFF_BASE:
26329   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
26330   mp->history = mp_fatal_error_stop;
26331   mp_jump_out(mp);
26332 }
26333 DONE:
26334
26335
26336 @ Here we do whatever is needed to complete \MP's job gracefully on the
26337 local operating system. The code here might come into play after a fatal
26338 error; it must therefore consist entirely of ``safe'' operations that
26339 cannot produce error messages. For example, it would be a mistake to call
26340 |str_room| or |make_string| at this time, because a call on |overflow|
26341 might lead to an infinite loop.
26342 @^system dependencies@>
26343
26344 This program doesn't bother to close the input files that may still be open.
26345
26346 @ @<Last-minute...@>=
26347 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) {
26348   integer k; /* all-purpose index */
26349   integer LH; /* the length of the \.{TFM} header, in words */
26350   int lk_offset; /* extra words inserted at beginning of |lig_kern| array */
26351   pointer p; /* runs through a list of \.{TFM} dimensions */
26352   @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>;
26353   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
26354     @<Output statistics about this job@>;
26355   wake_up_terminal; 
26356   @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>;
26357   @<Explain what output files were written@>;
26358   if ( mp->log_opened  && ! mp->noninteractive ){ 
26359     wlog_cr;
26360     (mp->close_file)(mp,mp->log_file); 
26361     mp->selector=mp->selector-2;
26362     if ( mp->selector==term_only ) {
26363       mp_print_nl(mp, "Transcript written on ");
26364 @.Transcript written...@>
26365       mp_print(mp, mp->log_name); mp_print_char(mp, xord('.'));
26366     }
26367   }
26368   mp_print_ln(mp);
26369   mp->finished = true;
26370 }
26371
26372 @ @<Declarations@>=
26373 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) ;
26374
26375 @ @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>=
26376 if (mp->rd_fname!=NULL) {
26377   for (k=0;k<=(int)mp->read_files-1;k++ ) {
26378     if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
26379       (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[k]);
26380       xfree(mp->rd_fname[k]);      
26381    }
26382  }
26383 }
26384 if (mp->wr_fname!=NULL) {
26385   for (k=0;k<=(int)mp->write_files-1;k++) {
26386     if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
26387      (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[k]);
26388       xfree(mp->wr_fname[k]); 
26389     }
26390   }
26391 }
26392
26393 @ @<Dealloc ...@>=
26394 for (k=0;k<(int)mp->max_read_files;k++ ) {
26395   if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
26396     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[k]);
26397     xfree(mp->rd_fname[k]); 
26398   }
26399 }
26400 xfree(mp->rd_file);
26401 xfree(mp->rd_fname);
26402 for (k=0;k<(int)mp->max_write_files;k++) {
26403   if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
26404     (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[k]);
26405     xfree(mp->wr_fname[k]); 
26406   }
26407 }
26408 xfree(mp->wr_file);
26409 xfree(mp->wr_fname);
26410
26411
26412 @ We want to produce a \.{TFM} file if and only if |mp_fontmaking| is positive.
26413
26414 We reclaim all of the variable-size memory at this point, so that
26415 there is no chance of another memory overflow after the memory capacity
26416 has already been exceeded.
26417
26418 @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>=
26419 if ( mp->internal[mp_fontmaking]>0 ) {
26420   @<Make the dynamic memory into one big available node@>;
26421   @<Massage the \.{TFM} widths@>;
26422   mp_fix_design_size(mp); mp_fix_check_sum(mp);
26423   @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>;
26424   mp->internal[mp_fontmaking]=0; /* avoid loop in case of fatal error */
26425   @<Finish the \.{TFM} file@>;
26426 }
26427
26428 @ @<Make the dynamic memory into one big available node@>=
26429 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; mp_link(mp->rover)=empty_flag; mp->lo_mem_max=mp->hi_mem_min-1;
26430 if ( mp->lo_mem_max-mp->rover>max_halfword ) mp->lo_mem_max=max_halfword+mp->rover;
26431 node_size(mp->rover)=mp->lo_mem_max-mp->rover; 
26432 lmp_link(mp->rover)=mp->rover; rmp_link(mp->rover)=mp->rover;
26433 mp_link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null
26434
26435 @ The present section goes directly to the log file instead of using
26436 |print| commands, because there's no need for these strings to take
26437 up |str_pool| memory when a non-{\bf stat} version of \MP\ is being used.
26438
26439 @<Output statistics...@>=
26440 if ( mp->log_opened ) { 
26441   char s[128];
26442   wlog_ln(" ");
26443   wlog_ln("Here is how much of MetaPost's memory you used:");
26444 @.Here is how much...@>
26445   mp_snprintf(s,128," %i string%s out of %i",(int)mp->max_strs_used-mp->init_str_use,
26446           (mp->max_strs_used!=mp->init_str_use+1 ? "s" : ""),
26447           (int)(mp->max_strings-1-mp->init_str_use));
26448   wlog_ln(s);
26449   mp_snprintf(s,128," %i string characters out of %i",
26450            (int)mp->max_pl_used-mp->init_pool_ptr,
26451            (int)mp->pool_size-mp->init_pool_ptr);
26452   wlog_ln(s);
26453   mp_snprintf(s,128," %i words of memory out of %i",
26454            (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2,
26455            (int)mp->mem_end);
26456   wlog_ln(s);
26457   mp_snprintf(s,128," %i symbolic tokens out of %i", (int)mp->st_count, (int)mp->hash_size);
26458   wlog_ln(s);
26459   mp_snprintf(s,128," %ii,%in,%ip,%ib stack positions out of %ii,%in,%ip,%ib",
26460            (int)mp->max_in_stack,(int)mp->int_ptr,
26461            (int)mp->max_param_stack,(int)mp->max_buf_stack+1,
26462            (int)mp->stack_size,(int)mp->max_internal,(int)mp->param_size,(int)mp->buf_size);
26463   wlog_ln(s);
26464   mp_snprintf(s,128," %i string compactions (moved %i characters, %i strings)",
26465           (int)mp->pact_count,(int)mp->pact_chars,(int)mp->pact_strs);
26466   wlog_ln(s);
26467 }
26468
26469 @ It is nice to have have some of the stats available from the API.
26470
26471 @<Exported function ...@>=
26472 int mp_memory_usage (MP mp );
26473 int mp_hash_usage (MP mp );
26474 int mp_param_usage (MP mp );
26475 int mp_open_usage (MP mp );
26476
26477 @ @c
26478 int mp_memory_usage (MP mp ) {
26479         return (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2;
26480 }
26481 int mp_hash_usage (MP mp ) {
26482   return (int)mp->st_count;
26483 }
26484 int mp_param_usage (MP mp ) {
26485         return (int)mp->max_param_stack;
26486 }
26487 int mp_open_usage (MP mp ) {
26488         return (int)mp->max_in_stack;
26489 }
26490
26491 @ We get to the |final_cleanup| routine when \&{end} or \&{dump} has
26492 been scanned.
26493
26494 @<Last-minute...@>=
26495 void mp_final_cleanup (MP mp) {
26496   quarterword c; /* 0 for \&{end}, 1 for \&{dump} */
26497   c=mp->cur_mod;
26498   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
26499   while ( mp->input_ptr>0 ) {
26500     if ( token_state ) mp_end_token_list(mp);
26501     else  mp_end_file_reading(mp);
26502   }
26503   while ( mp->loop_ptr!=null ) mp_stop_iteration(mp);
26504   while ( mp->open_parens>0 ) { 
26505     mp_print(mp, " )"); decr(mp->open_parens);
26506   };
26507   while ( mp->cond_ptr!=null ) {
26508     mp_print_nl(mp, "(end occurred when ");
26509 @.end occurred...@>
26510     mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_if);
26511     /* `\.{if}' or `\.{elseif}' or `\.{else}' */
26512     if ( mp->if_line!=0 ) {
26513       mp_print(mp, " on line "); mp_print_int(mp, mp->if_line);
26514     }
26515     mp_print(mp, " was incomplete)");
26516     mp->if_line=if_line_field(mp->cond_ptr);
26517     mp->cur_if=name_type(mp->cond_ptr); mp->cond_ptr=mp_link(mp->cond_ptr);
26518   }
26519   if ( mp->history!=mp_spotless )
26520     if ( ((mp->history==mp_warning_issued)||(mp->interaction<mp_error_stop_mode)) )
26521       if ( mp->selector==term_and_log ) {
26522     mp->selector=term_only;
26523     mp_print_nl(mp, "(see the transcript file for additional information)");
26524 @.see the transcript file...@>
26525     mp->selector=term_and_log;
26526   }
26527   if ( c==1 ) {
26528     if (mp->ini_version) {
26529       mp_store_mem_file(mp); return;
26530     }
26531     mp_print_nl(mp, "(dump is performed only by INIMP)"); return;
26532 @.dump...only by INIMP@>
26533   }
26534 }
26535
26536 @ @<Declarations@>=
26537 void mp_final_cleanup (MP mp) ;
26538 void mp_init_prim (MP mp) ;
26539 void mp_init_tab (MP mp) ;
26540
26541 @ @<Last-minute...@>=
26542 void mp_init_prim (MP mp) { /* initialize all the primitives */
26543   @<Put each...@>;
26544 }
26545 @#
26546 void mp_init_tab (MP mp) { /* initialize other tables */
26547   integer k; /* all-purpose index */
26548   @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>;
26549 }
26550
26551
26552 @ When we begin the following code, \MP's tables may still contain garbage;
26553 thus we must proceed cautiously to get bootstrapped in.
26554
26555 But when we finish this part of the program, \MP\ is ready to call on the
26556 |main_control| routine to do its work.
26557
26558 @<Get the first line...@>=
26559
26560   @<Initialize the input routines@>;
26561   if (mp->mem_ident==NULL) {
26562     if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
26563       (mp->close_file)(mp, mp->mem_file); 
26564        mp->history = mp_fatal_error_stop;
26565        return mp;
26566     }
26567     (mp->close_file)(mp, mp->mem_file);
26568   }
26569   @<Initializations following first line@>;
26570 }
26571
26572 @ @<Initializations following first line@>=
26573   mp->buffer[limit]=(ASCII_code)'%';
26574   mp_fix_date_and_time(mp);
26575   if (mp->random_seed==0)
26576     mp->random_seed = (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
26577   mp_init_randoms(mp, mp->random_seed);
26578   @<Initialize the print |selector|...@>;
26579   if ( loc<limit ) if ( mp->buffer[loc]!='\\' ) 
26580     mp_start_input(mp); /* \&{input} assumed */
26581
26582 @ @<Run inimpost commands@>=
26583 {
26584   mp_get_strings_started(mp);
26585   mp_init_tab(mp); /* initialize the tables */
26586   mp_init_prim(mp); /* call |primitive| for each primitive */
26587   mp->init_str_use=mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
26588   mp->init_pool_ptr=mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26589   mp_fix_date_and_time(mp);
26590 }
26591
26592 @ Saving the filename template
26593
26594 @<Save the filename template@>=
26595
26596   if ( mp->filename_template!=0 ) delete_str_ref(mp->filename_template);
26597   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->filename_template=0;
26598   else { 
26599     mp->filename_template=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->filename_template);
26600   }
26601 }
26602
26603 @* \[47] Debugging.
26604
26605
26606 @* \[48] System-dependent changes.
26607 This section should be replaced, if necessary, by any special
26608 modification of the program
26609 that are necessary to make \MP\ work at a particular installation.
26610 It is usually best to design your change file so that all changes to
26611 previous sections preserve the section numbering; then everybody's version
26612 will be consistent with the published program. More extensive changes,
26613 which introduce new sections, can be inserted here; then only the index
26614 itself will get a new section number.
26615 @^system dependencies@>
26616
26617 @* \[49] Index.
26618 Here is where you can find all uses of each identifier in the program,
26619 with underlined entries pointing to where the identifier was defined.
26620 If the identifier is only one letter long, however, you get to see only
26621 the underlined entries. {\sl All references are to section numbers instead of
26622 page numbers.}
26623
26624 This index also lists error messages and other aspects of the program
26625 that you might want to look up some day. For example, the entry
26626 for ``system dependencies'' lists all sections that should receive
26627 special attention from people who are installing \MP\ in a new
26628 operating environment. A list of various things that can't happen appears
26629 under ``this can't happen''.
26630 Approximately 25 sections are listed under ``inner loop''; these account
26631 for more than 60\pct! of \MP's running time, exclusive of input and output.