export mp_histroy_state enum ; no need to double check command_line for '&' character
[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 1.085" /* printed when \MP\ starts */
92 @d metapost_version "1.085"
93 @d metapost_magic (('M'*256) + 'P')*65536 + 1085
94
95 @d true 1
96 @d false 0
97
98 @ The external library header for \MP\ is |mplib.h|. It contains a
99 few typedefs and the header defintions for the externally used
100 fuctions.
101
102 The most important of the typedefs is the definition of the structure 
103 |MP_options|, that acts as a small, configurable front-end to the fairly 
104 large |MP_instance| structure.
105  
106 @(mplib.h@>=
107 typedef struct MP_instance * MP;
108 @<Exported types@>
109 typedef struct MP_options {
110   @<Option variables@>
111 } MP_options;
112 @<Exported function headers@>
113
114 @ The internal header file is much longer: it not only lists the complete
115 |MP_instance|, but also a lot of functions that have to be available to
116 the \ps\ backend, that is defined in a separate \.{WEB} file. 
117
118 The variables from |MP_options| are included inside the |MP_instance| 
119 wholesale.
120
121 @(mpmp.h@>=
122 #include <setjmp.h>
123 typedef struct psout_data_struct * psout_data;
124 #ifndef HAVE_BOOLEAN
125 typedef int boolean;
126 #endif
127 #ifndef INTEGER_TYPE
128 typedef int integer;
129 #endif
130 @<Declare helpers@>
131 @<Types in the outer block@>
132 @<Constants in the outer block@>
133 #  ifndef LIBAVL_ALLOCATOR
134 #    define LIBAVL_ALLOCATOR
135     struct libavl_allocator {
136         void *(*libavl_malloc) (struct libavl_allocator *, size_t libavl_size);
137         void (*libavl_free) (struct libavl_allocator *, void *libavl_block);
138     };
139 #  endif
140 typedef struct MP_instance {
141   @<Option variables@>
142   @<Global variables@>
143 } MP_instance;
144 @<Internal library declarations@>
145
146 @ @c 
147 #include "config.h"
148 #include <stdio.h>
149 #include <stdlib.h>
150 #include <string.h>
151 #include <stdarg.h>
152 #include <assert.h>
153 #ifdef HAVE_UNISTD_H
154 #include <unistd.h> /* for access() */
155 #endif
156 #include <time.h> /* for struct tm \& co */
157 #include "mplib.h"
158 #include "psout.h" /* external header */
159 #include "mpmp.h" /* internal header */
160 #include "mppsout.h" /* internal header */
161 #include "mptfmin.h" /* mp_read_font_info */
162 @h
163 @<Declarations@>
164 @<Basic printing procedures@>
165 @<Error handling procedures@>
166
167 @ Here are the functions that set up the \MP\ instance.
168
169 @<Declarations@> =
170 MP_options *mp_options (void);
171 MP mp_initialize (MP_options *opt);
172
173 @ @c
174 MP_options *mp_options (void) {
175   MP_options *opt;
176   size_t l = sizeof(MP_options);
177   opt = malloc(l);
178   if (opt!=NULL) {
179     memset (opt,0,l);
180     opt->ini_version = true;
181   }
182   return opt;
183
184
185 @ @<Internal library declarations@>=
186 @<Declare subroutines for parsing file names@>
187
188 @ The whole instance structure is initialized with zeroes,
189 this greatly reduces the number of statements needed in 
190 the |Allocate or initialize variables| block.
191
192 @d set_callback_option(A) do { mp->A = mp_##A;
193   if (opt->A!=NULL) mp->A = opt->A;
194 } while (0)
195
196 @c
197 static MP mp_do_new (jmp_buf *buf) {
198   MP mp = malloc(sizeof(MP_instance));
199   if (mp==NULL) {
200     xfree(buf);
201         return NULL;
202   }
203   memset(mp,0,sizeof(MP_instance));
204   mp->jump_buf = buf;
205   return mp;
206 }
207
208 @ @c
209 static void mp_free (MP mp) {
210   int k; /* loop variable */
211   @<Dealloc variables@>
212   if (mp->noninteractive) {
213     @<Finish non-interactive use@>;
214   }
215   xfree(mp->jump_buf);
216   xfree(mp);
217 }
218
219 @ @c
220 static void mp_do_initialize ( MP mp) {
221   @<Local variables for initialization@>
222   @<Set initial values of key variables@>
223 }
224
225 @ This procedure gets things started properly.
226 @c
227 MP mp_initialize (MP_options *opt) { 
228   MP mp;
229   jmp_buf *buf = malloc(sizeof(jmp_buf));
230   if (buf == NULL || setjmp(*buf) != 0) 
231     return NULL;
232   mp = mp_do_new(buf);
233   if (mp == NULL)
234     return NULL;
235   mp->userdata=opt->userdata;
236   @<Set |ini_version|@>;
237   mp->noninteractive=opt->noninteractive;
238   set_callback_option(find_file);
239   set_callback_option(open_file);
240   set_callback_option(read_ascii_file);
241   set_callback_option(read_binary_file);
242   set_callback_option(close_file);
243   set_callback_option(eof_file);
244   set_callback_option(flush_file);
245   set_callback_option(write_ascii_file);
246   set_callback_option(write_binary_file);
247   set_callback_option(shipout_backend);
248   if (opt->banner && *(opt->banner)) {
249     mp->banner = xstrdup(opt->banner);
250   } else {
251     mp->banner = xstrdup(default_banner);
252   }
253   if (opt->command_line && *(opt->command_line))
254     mp->command_line = xstrdup(opt->command_line);
255   if (mp->noninteractive) {
256     @<Prepare function pointers for non-interactive use@>;
257   } 
258   /* open the terminal for output */
259   t_open_out; 
260   @<Find constant sizes@>;
261   @<Allocate or initialize variables@>
262   mp_reallocate_memory(mp,mp->mem_max);
263   mp_reallocate_paths(mp,1000);
264   mp_reallocate_fonts(mp,8);
265   mp->history=mp_fatal_error_stop; /* in case we quit during initialization */
266   @<Check the ``constant'' values...@>;
267   if ( mp->bad>0 ) {
268         char ss[256];
269     mp_snprintf(ss,256,"Ouch---my internal constants have been clobbered!\n"
270                    "---case %i",(int)mp->bad);
271     do_fprintf(mp->err_out,(char *)ss);
272 @.Ouch...clobbered@>
273     return mp;
274   }
275   mp_do_initialize(mp); /* erase preloaded mem */
276   if (mp->ini_version) {
277     @<Run inimpost commands@>;
278   }
279   if (!mp->noninteractive) {
280     @<Initialize the output routines@>;
281     @<Get the first line of input and prepare to start@>;
282     @<Initializations after first line is read@>;
283   } else {
284     mp->history=mp_spotless;
285   }
286   return mp;
287 }
288
289 @ @<Initializations after first line is read@>=
290 mp_set_job_id(mp);
291 mp_init_map_file(mp, mp->troff_mode);
292 mp->history=mp_spotless; /* ready to go! */
293 if (mp->troff_mode) {
294   mp->internal[mp_gtroffmode]=unity; 
295   mp->internal[mp_prologues]=unity; 
296 }
297 if ( mp->start_sym>0 ) { /* insert the `\&{everyjob}' symbol */
298   mp->cur_sym=mp->start_sym; mp_back_input(mp);
299 }
300
301 @ @<Exported function headers@>=
302 extern MP_options *mp_options (void);
303 extern MP mp_initialize (MP_options *opt) ;
304 extern int mp_status(MP mp);
305 extern void *mp_userdata(MP mp);
306
307 @ @c
308 int mp_status(MP mp) { return mp->history; }
309
310 @ @c
311 void *mp_userdata(MP mp) { return mp->userdata; }
312
313 @ The overall \MP\ program begins with the heading just shown, after which
314 comes a bunch of procedure declarations and function declarations.
315 Finally we will get to the main program, which begins with the
316 comment `|start_here|'. If you want to skip down to the
317 main program now, you can look up `|start_here|' in the index.
318 But the author suggests that the best way to understand this program
319 is to follow pretty much the order of \MP's components as they appear in the
320 \.{WEB} description you are now reading, since the present ordering is
321 intended to combine the advantages of the ``bottom up'' and ``top down''
322 approaches to the problem of understanding a somewhat complicated system.
323
324 @ Some of the code below is intended to be used only when diagnosing the
325 strange behavior that sometimes occurs when \MP\ is being installed or
326 when system wizards are fooling around with \MP\ without quite knowing
327 what they are doing. Such code will not normally be compiled; it is
328 delimited by the preprocessor test `|#ifdef DEBUG .. #endif|'.
329
330 @ This program has two important variations: (1) There is a long and slow
331 version called \.{INIMP}, which does the extra calculations needed to
332 @.INIMP@>
333 initialize \MP's internal tables; and (2)~there is a shorter and faster
334 production version, which cuts the initialization to a bare minimum.
335
336 Which is which is decided at runtime.
337
338 @ The following parameters can be changed at compile time to extend or
339 reduce \MP's capacity. They may have different values in \.{INIMP} and
340 in production versions of \MP.
341 @.INIMP@>
342 @^system dependencies@>
343
344 @<Constants...@>=
345 #define file_name_size 255 /* file names shouldn't be longer than this */
346 #define bistack_size 1500 /* size of stack for bisection algorithms;
347   should probably be left at this value */
348
349 @ Like the preceding parameters, the following quantities can be changed
350 to extend or reduce \MP's capacity. But if they are changed,
351 it is necessary to rerun the initialization program \.{INIMP}
352 @.INIMP@>
353 to generate new tables for the production \MP\ program.
354 One can't simply make helter-skelter changes to the following constants,
355 since certain rather complex initialization
356 numbers are computed from them. 
357
358 @ @<Glob...@>=
359 int max_strings; /* maximum number of strings; must not exceed |max_halfword| */
360 int pool_size; /* maximum number of characters in strings, including all
361   error messages and help texts, and the names of all identifiers */
362 int mem_max; /* greatest index in \MP's internal |mem| array;
363   must be strictly less than |max_halfword|;
364   must be equal to |mem_top| in \.{INIMP}, otherwise |>=mem_top| */
365 int mem_top; /* largest index in the |mem| array dumped by \.{INIMP};
366   must not be greater than |mem_max| */
367 int hash_prime; /* a prime number equal to about 85\pct! of |hash_size| */
368
369 @ @<Option variables@>=
370 int error_line; /* width of context lines on terminal error messages */
371 int half_error_line; /* width of first lines of contexts in terminal
372   error messages; should be between 30 and |error_line-15| */
373 int max_print_line; /* width of longest text lines output; should be at least 60 */
374 unsigned hash_size; /* maximum number of symbolic tokens,
375   must be less than |max_halfword-3*param_size| */
376 int param_size; /* maximum number of simultaneous macro parameters */
377 int max_in_open; /* maximum number of input files and error insertions that
378   can be going on simultaneously */
379 int main_memory; /* only for options, to set up |mem_max| and |mem_top| */
380 void *userdata; /* this allows the calling application to setup local */
381 char *banner; /* the banner that is printed to the screen and log */
382
383 @ @<Dealloc variables@>=
384 xfree(mp->banner);
385
386
387 @d set_value(a,b,c) do { a=c; if (b>c) a=b; } while (0)
388
389 @<Allocate or ...@>=
390 mp->max_strings=500;
391 mp->pool_size=10000;
392 set_value(mp->error_line,opt->error_line,79);
393 set_value(mp->half_error_line,opt->half_error_line,50);
394 if (mp->half_error_line>mp->error_line-15 ) 
395   mp->half_error_line = mp->error_line-15;
396 set_value(mp->max_print_line,opt->max_print_line,100);
397
398 @ In case somebody has inadvertently made bad settings of the ``constants,''
399 \MP\ checks them using a global variable called |bad|.
400
401 This is the second of many sections of \MP\ where global variables are
402 defined.
403
404 @<Glob...@>=
405 integer bad; /* is some ``constant'' wrong? */
406
407 @ Later on we will say `\ignorespaces|if (mem_max>=max_halfword) bad=10;|',
408 or something similar. (We can't do that until |max_halfword| has been defined.)
409
410 In case you are wondering about the non-consequtive values of |bad|: some
411 of the things that used to be WEB constants are now runtime variables
412 with checking at assignment time.
413
414 @<Check the ``constant'' values for consistency@>=
415 mp->bad=0;
416 if ( mp->mem_top<=1100 ) mp->bad=4;
417
418 @ Some |goto| labels are used by the following definitions. The label
419 `|restart|' is occasionally used at the very beginning of a procedure; and
420 the label `|reswitch|' is occasionally used just prior to a |case|
421 statement in which some cases change the conditions and we wish to branch
422 to the newly applicable case.  Loops that are set up with the |loop|
423 construction defined below are commonly exited by going to `|done|' or to
424 `|found|' or to `|not_found|', and they are sometimes repeated by going to
425 `|continue|'.  If two or more parts of a subroutine start differently but
426 end up the same, the shared code may be gathered together at
427 `|common_ending|'.
428
429 @ Here are some macros for common programming idioms.
430
431 @d incr(A)   (A)=(A)+1 /* increase a variable by unity */
432 @d decr(A)   (A)=(A)-1 /* decrease a variable by unity */
433 @d negate(A) (A)=-(A) /* change the sign of a variable */
434 @d double(A) (A)=(A)+(A)
435 @d odd(A)   ((A)%2==1)
436 @d do_nothing   /* empty statement */
437
438 @* \[2] The character set.
439 In order to make \MP\ readily portable to a wide variety of
440 computers, all of its input text is converted to an internal eight-bit
441 code that includes standard ASCII, the ``American Standard Code for
442 Information Interchange.''  This conversion is done immediately when each
443 character is read in. Conversely, characters are converted from ASCII to
444 the user's external representation just before they are output to a
445 text file.
446 @^ASCII code@>
447
448 Such an internal code is relevant to users of \MP\ only with respect to
449 the \&{char} and \&{ASCII} operations, and the comparison of strings.
450
451 @ Characters of text that have been converted to \MP's internal form
452 are said to be of type |ASCII_code|, which is a subrange of the integers.
453
454 @<Types...@>=
455 typedef unsigned char ASCII_code; /* eight-bit numbers */
456
457 @ The present specification of \MP\ has been written under the assumption
458 that the character set contains at least the letters and symbols associated
459 with ASCII codes 040 through 0176; all of these characters are now
460 available on most computer terminals.
461
462 @<Types...@>=
463 typedef unsigned char text_char; /* the data type of characters in text files */
464
465 @ @<Local variables for init...@>=
466 integer i;
467
468 @ The \MP\ processor converts between ASCII code and
469 the user's external character set by means of arrays |xord| and |xchr|
470 that are analogous to Pascal's |ord| and |chr| functions.
471
472 @d xchr(A) mp->xchr[(A)]
473 @d xord(A) mp->xord[(A)]
474
475 @<Glob...@>=
476 ASCII_code xord[256];  /* specifies conversion of input characters */
477 text_char xchr[256];  /* specifies conversion of output characters */
478
479 @ The core system assumes all 8-bit is acceptable.  If it is not,
480 a change file has to alter the below section.
481 @^system dependencies@>
482
483 Additionally, people with extended character sets can
484 assign codes arbitrarily, giving an |xchr| equivalent to whatever
485 characters the users of \MP\ are allowed to have in their input files.
486 Appropriate changes to \MP's |char_class| table should then be made.
487 (Unlike \TeX, each installation of \MP\ has a fixed assignment of category
488 codes, called the |char_class|.) Such changes make portability of programs
489 more difficult, so they should be introduced cautiously if at all.
490 @^character set dependencies@>
491 @^system dependencies@>
492
493 @<Set initial ...@>=
494 for (i=0;i<=0377;i++) { xchr(i)=(text_char)i; }
495
496 @ The following system-independent code makes the |xord| array contain a
497 suitable inverse to the information in |xchr|. Note that if |xchr[i]=xchr[j]|
498 where |i<j<0177|, the value of |xord[xchr[i]]| will turn out to be
499 |j| or more; hence, standard ASCII code numbers will be used instead of
500 codes below 040 in case there is a coincidence.
501
502 @<Set initial ...@>=
503 for (i=0;i<=255;i++) { 
504    xord(xchr(i))=0177;
505 }
506 for (i=0200;i<=0377;i++) { xord(xchr(i))=(ASCII_code)i;}
507 for (i=0;i<=0176;i++) { xord(xchr(i))=(ASCII_code)i;}
508
509 @* \[3] Input and output.
510 The bane of portability is the fact that different operating systems treat
511 input and output quite differently, perhaps because computer scientists
512 have not given sufficient attention to this problem. People have felt somehow
513 that input and output are not part of ``real'' programming. Well, it is true
514 that some kinds of programming are more fun than others. With existing
515 input/output conventions being so diverse and so messy, the only sources of
516 joy in such parts of the code are the rare occasions when one can find a
517 way to make the program a little less bad than it might have been. We have
518 two choices, either to attack I/O now and get it over with, or to postpone
519 I/O until near the end. Neither prospect is very attractive, so let's
520 get it over with.
521
522 The basic operations we need to do are (1)~inputting and outputting of
523 text, to or from a file or the user's terminal; (2)~inputting and
524 outputting of eight-bit bytes, to or from a file; (3)~instructing the
525 operating system to initiate (``open'') or to terminate (``close'') input or
526 output from a specified file; (4)~testing whether the end of an input
527 file has been reached; (5)~display of bits on the user's screen.
528 The bit-display operation will be discussed in a later section; we shall
529 deal here only with more traditional kinds of I/O.
530
531 @ Finding files happens in a slightly roundabout fashion: the \MP\
532 instance object contains a field that holds a function pointer that finds a
533 file, and returns its name, or NULL. For this, it receives three
534 parameters: the non-qualified name |fname|, the intended |fopen|
535 operation type |fmode|, and the type of the file |ftype|.
536
537 The file types that are passed on in |ftype| can be  used to 
538 differentiate file searches if a library like kpathsea is used,
539 the fopen mode is passed along for the same reason.
540
541 @<Types...@>=
542 typedef unsigned char eight_bits ; /* unsigned one-byte quantity */
543
544 @ @<Exported types@>=
545 enum mp_filetype {
546   mp_filetype_terminal = 0, /* the terminal */
547   mp_filetype_error, /* the terminal */
548   mp_filetype_program , /* \MP\ language input */
549   mp_filetype_log,  /* the log file */
550   mp_filetype_postscript, /* the postscript output */
551   mp_filetype_memfile, /* memory dumps */
552   mp_filetype_metrics, /* TeX font metric files */
553   mp_filetype_fontmap, /* PostScript font mapping files */
554   mp_filetype_font, /*  PostScript type1 font programs */
555   mp_filetype_encoding, /*  PostScript font encoding files */
556   mp_filetype_text  /* first text file for readfrom and writeto primitives */
557 };
558 typedef char *(*mp_file_finder)(MP, const char *, const char *, int);
559 typedef void *(*mp_file_opener)(MP, const char *, const char *, int);
560 typedef char *(*mp_file_reader)(MP, void *, size_t *);
561 typedef void (*mp_binfile_reader)(MP, void *, void **, size_t *);
562 typedef void (*mp_file_closer)(MP, void *);
563 typedef int (*mp_file_eoftest)(MP, void *);
564 typedef void (*mp_file_flush)(MP, void *);
565 typedef void (*mp_file_writer)(MP, void *, const char *);
566 typedef void (*mp_binfile_writer)(MP, void *, void *, size_t);
567
568 @ @<Option variables@>=
569 mp_file_finder find_file;
570 mp_file_opener open_file;
571 mp_file_reader read_ascii_file;
572 mp_binfile_reader read_binary_file;
573 mp_file_closer close_file;
574 mp_file_eoftest eof_file;
575 mp_file_flush flush_file;
576 mp_file_writer write_ascii_file;
577 mp_binfile_writer write_binary_file;
578
579 @ The default function for finding files is |mp_find_file|. It is 
580 pretty stupid: it will only find files in the current directory.
581
582 This function may disappear altogether, it is currently only
583 used for the default font map file.
584
585 @c
586 static char *mp_find_file (MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)  {
587   (void) mp;
588   if (fmode[0] != 'r' || (! access (fname,R_OK)) || ftype) {  
589      return mp_strdup(fname);
590   }
591   return NULL;
592 }
593
594 @ Because |mp_find_file| is used so early, it has to be in the helpers
595 section.
596
597 @<Declarations@>=
598 static char *mp_find_file (MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype) ;
599 static void *mp_open_file (MP mp , const char *fname, const char *fmode, int ftype) ;
600 static char *mp_read_ascii_file (MP mp, void *f, size_t *size) ;
601 static void mp_read_binary_file (MP mp, void *f, void **d, size_t *size) ;
602 static void mp_close_file (MP mp, void *f) ;
603 static int mp_eof_file (MP mp, void *f) ;
604 static void mp_flush_file (MP mp, void *f) ;
605 static void mp_write_ascii_file (MP mp, void *f, const char *s) ;
606 static void mp_write_binary_file (MP mp, void *f, void *s, size_t t) ;
607
608 @ The function to open files can now be very short.
609
610 @c
611 void *mp_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)  {
612   char realmode[3];
613   (void) mp;
614   realmode[0] = *fmode;
615   realmode[1] = 'b';
616   realmode[2] = 0;
617   if (ftype==mp_filetype_terminal) {
618     return (fmode[0] == 'r' ? stdin : stdout);
619   } else if (ftype==mp_filetype_error) {
620     return stderr;
621   } else if (fname != NULL && (fmode[0] != 'r' || (! access (fname,R_OK)))) {
622     return (void *)fopen(fname, realmode);
623   }
624   return NULL;
625 }
626
627 @ This is a legacy interface: (almost) all file names pass through |name_of_file|.
628
629 @<Glob...@>=
630 char name_of_file[file_name_size+1]; /* the name of a system file */
631 int name_length;/* this many characters are actually
632   relevant in |name_of_file| (the rest are blank) */
633
634 @ @<Option variables@>=
635 int print_found_names; /* configuration parameter */
636
637 @ If this parameter is true, the terminal and log will report the found
638 file names for input files instead of the requested ones. 
639 It is off by default because it creates an extra filename lookup.
640
641 @<Allocate or initialize ...@>=
642 mp->print_found_names = (opt->print_found_names>0 ? true : false);
643
644 @ \MP's file-opening procedures return |false| if no file identified by
645 |name_of_file| could be opened.
646
647 The |OPEN_FILE| macro takes care of the |print_found_names| parameter.
648 It is not used for opening a mem file for read, because that file name 
649 is never printed.
650
651 @d OPEN_FILE(A) do {
652   if (mp->print_found_names) {
653     char *s = (mp->find_file)(mp,mp->name_of_file,A,ftype);
654     if (s!=NULL) {
655       *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,A, ftype); 
656       strncpy(mp->name_of_file,s,file_name_size);
657       xfree(s);
658     } else {
659       *f = NULL;
660     }
661   } else {
662     *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,A, ftype); 
663   }
664 } while (0);
665 return (*f ? true : false)
666
667 @c 
668 static boolean mp_a_open_in (MP mp, void **f, int ftype) {
669   /* open a text file for input */
670   OPEN_FILE("r");
671 }
672 @#
673 boolean mp_w_open_in (MP mp, void **f) {
674   /* open a word file for input */
675   *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,"r",mp_filetype_memfile); 
676   return (*f ? true : false);
677 }
678 @#
679 static boolean mp_a_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
680   /* open a text file for output */
681   OPEN_FILE("w");
682 }
683 @#
684 static boolean mp_b_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
685   /* open a binary file for output */
686   OPEN_FILE("w");
687 }
688 @#
689 static boolean mp_w_open_out (MP mp, void **f) {
690   /* open a word file for output */
691   int ftype = mp_filetype_memfile;
692   OPEN_FILE("w");
693 }
694
695 @ @c
696 static char *mp_read_ascii_file (MP mp, void *ff, size_t *size) {
697   int c;
698   size_t len = 0, lim = 128;
699   char *s = NULL;
700   FILE *f = (FILE *)ff;
701   *size = 0;
702   (void) mp; /* for -Wunused */
703   if (f==NULL)
704     return NULL;
705   c = fgetc(f);
706   if (c==EOF)
707     return NULL;
708   s = malloc(lim); 
709   if (s==NULL) return NULL;
710   while (c!=EOF && c!='\n' && c!='\r') { 
711     if (len==lim) {
712       s =realloc(s, (lim+(lim>>2)));
713       if (s==NULL) return NULL;
714       lim+=(lim>>2);
715     }
716         s[len++] = c;
717     c =fgetc(f);
718   }
719   if (c=='\r') {
720     c = fgetc(f);
721     if (c!=EOF && c!='\n')
722        ungetc(c,f);
723   }
724   s[len] = 0;
725   *size = len;
726   return s;
727 }
728
729 @ @c
730 void mp_write_ascii_file (MP mp, void *f, const char *s) {
731   (void) mp;
732   if (f!=NULL) {
733     fputs(s,(FILE *)f);
734   }
735 }
736
737 @ @c
738 void mp_read_binary_file (MP mp, void *f, void **data, size_t *size) {
739   size_t len = 0;
740   (void) mp;
741   if (f!=NULL)
742     len = fread(*data,1,*size,(FILE *)f);
743   *size = len;
744 }
745
746 @ @c
747 void mp_write_binary_file (MP mp, void *f, void *s, size_t size) {
748   (void) mp;
749   if (f!=NULL)
750     (void)fwrite(s,size,1,(FILE *)f);
751 }
752
753
754 @ @c
755 void mp_close_file (MP mp, void *f) {
756   (void) mp;
757   if (f!=NULL)
758     fclose((FILE *)f);
759 }
760
761 @ @c
762 int mp_eof_file (MP mp, void *f) {
763   (void) mp;
764   if (f!=NULL)
765     return feof((FILE *)f);
766    else 
767     return 1;
768 }
769
770 @ @c
771 void mp_flush_file (MP mp, void *f) {
772   (void) mp;
773   if (f!=NULL)
774     fflush((FILE *)f);
775 }
776
777 @ Input from text files is read one line at a time, using a routine called
778 |input_ln|. This function is defined in terms of global variables called
779 |buffer|, |first|, and |last| that will be described in detail later; for
780 now, it suffices for us to know that |buffer| is an array of |ASCII_code|
781 values, and that |first| and |last| are indices into this array
782 representing the beginning and ending of a line of text.
783
784 @<Glob...@>=
785 size_t buf_size; /* maximum number of characters simultaneously present in
786                     current lines of open files */
787 ASCII_code *buffer; /* lines of characters being read */
788 size_t first; /* the first unused position in |buffer| */
789 size_t last; /* end of the line just input to |buffer| */
790 size_t max_buf_stack; /* largest index used in |buffer| */
791
792 @ @<Allocate or initialize ...@>=
793 mp->buf_size = 200;
794 mp->buffer = xmalloc((mp->buf_size+1),sizeof(ASCII_code));
795
796 @ @<Dealloc variables@>=
797 xfree(mp->buffer);
798
799 @ @c
800 static void mp_reallocate_buffer(MP mp, size_t l) {
801   ASCII_code *buffer;
802   if (l>max_halfword) {
803     mp_confusion(mp,"buffer size"); /* can't happen (I hope) */
804   }
805   buffer = xmalloc((l+1),sizeof(ASCII_code));
806   memcpy(buffer,mp->buffer,(mp->buf_size+1));
807   xfree(mp->buffer);
808   mp->buffer = buffer ;
809   mp->buf_size = l;
810 }
811
812 @ The |input_ln| function brings the next line of input from the specified
813 field into available positions of the buffer array and returns the value
814 |true|, unless the file has already been entirely read, in which case it
815 returns |false| and sets |last:=first|.  In general, the |ASCII_code|
816 numbers that represent the next line of the file are input into
817 |buffer[first]|, |buffer[first+1]|, \dots, |buffer[last-1]|; and the
818 global variable |last| is set equal to |first| plus the length of the
819 line. Trailing blanks are removed from the line; thus, either |last=first|
820 (in which case the line was entirely blank) or |buffer[last-1]<>" "|.
821 @^inner loop@>
822
823 The variable |max_buf_stack|, which is used to keep track of how large
824 the |buf_size| parameter must be to accommodate the present job, is
825 also kept up to date by |input_ln|.
826
827 @c 
828 static boolean mp_input_ln (MP mp, void *f ) {
829   /* inputs the next line or returns |false| */
830   char *s;
831   size_t size = 0; 
832   mp->last=mp->first; /* cf.\ Matthew 19\thinspace:\thinspace30 */
833   s = (mp->read_ascii_file)(mp,f, &size);
834   if (s==NULL)
835         return false;
836   if (size>0) {
837     mp->last = mp->first+size;
838     if ( mp->last>=mp->max_buf_stack ) { 
839       mp->max_buf_stack=mp->last+1;
840       while ( mp->max_buf_stack>=mp->buf_size ) {
841         mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
842       }
843     }
844     memcpy((mp->buffer+mp->first),s,size);
845     /* while ( mp->buffer[mp->last]==' ' ) mp->last--; */
846   } 
847   free(s);
848   return true;
849 }
850
851 @ The user's terminal acts essentially like other files of text, except
852 that it is used both for input and for output. When the terminal is
853 considered an input file, the file variable is called |term_in|, and when it
854 is considered an output file the file variable is |term_out|.
855 @^system dependencies@>
856
857 @<Glob...@>=
858 void * term_in; /* the terminal as an input file */
859 void * term_out; /* the terminal as an output file */
860 void * err_out; /* the terminal as an output file */
861
862 @ Here is how to open the terminal files. In the default configuration,
863 nothing happens except that the command line (if there is one) is copied
864 to the input buffer.  The variable |command_line| will be filled by the 
865 |main| procedure. The copying can not be done earlier in the program 
866 logic because in the |INI| version, the |buffer| is also used for primitive 
867 initialization.
868
869 @d t_open_out  do {/* open the terminal for text output */
870     mp->term_out = (mp->open_file)(mp,"terminal", "w", mp_filetype_terminal);
871     mp->err_out = (mp->open_file)(mp,"error", "w", mp_filetype_error);
872 } while (0)
873 @d t_open_in  do { /* open the terminal for text input */
874     mp->term_in = (mp->open_file)(mp,"terminal", "r", mp_filetype_terminal);
875     if (mp->command_line!=NULL) {
876       mp->last = strlen(mp->command_line);
877       strncpy((char *)mp->buffer,mp->command_line,mp->last);
878       xfree(mp->command_line);
879     } else {
880           mp->last = 0;
881     }
882 } while (0)
883
884 @<Option variables@>=
885 char *command_line;
886
887 @ Sometimes it is necessary to synchronize the input/output mixture that
888 happens on the user's terminal, and three system-dependent
889 procedures are used for this
890 purpose. The first of these, |update_terminal|, is called when we want
891 to make sure that everything we have output to the terminal so far has
892 actually left the computer's internal buffers and been sent.
893 The second, |clear_terminal|, is called when we wish to cancel any
894 input that the user may have typed ahead (since we are about to
895 issue an unexpected error message). The third, |wake_up_terminal|,
896 is supposed to revive the terminal if the user has disabled it by
897 some instruction to the operating system.  The following macros show how
898 these operations can be specified:
899 @^system dependencies@>
900
901 @d update_terminal  (mp->flush_file)(mp,mp->term_out) /* empty the terminal output buffer */
902 @d clear_terminal   do_nothing /* clear the terminal input buffer */
903 @d wake_up_terminal (mp->flush_file)(mp,mp->term_out) 
904                     /* cancel the user's cancellation of output */
905
906 @ We need a special routine to read the first line of \MP\ input from
907 the user's terminal. This line is different because it is read before we
908 have opened the transcript file; there is sort of a ``chicken and
909 egg'' problem here. If the user types `\.{input cmr10}' on the first
910 line, or if some macro invoked by that line does such an \.{input},
911 the transcript file will be named `\.{cmr10.log}'; but if no \.{input}
912 commands are performed during the first line of terminal input, the transcript
913 file will acquire its default name `\.{mpout.log}'. (The transcript file
914 will not contain error messages generated by the first line before the
915 first \.{input} command.)
916
917 The first line is even more special. It's nice to let the user start
918 running a \MP\ job by typing a command line like `\.{MP cmr10}'; in
919 such a case, \MP\ will operate as if the first line of input were
920 `\.{cmr10}', i.e., the first line will consist of the remainder of the
921 command line, after the part that invoked \MP.
922
923 @ Different systems have different ways to get started. But regardless of
924 what conventions are adopted, the routine that initializes the terminal
925 should satisfy the following specifications:
926
927 \yskip\textindent{1)}It should open file |term_in| for input from the
928   terminal. (The file |term_out| will already be open for output to the
929   terminal.)
930
931 \textindent{2)}If the user has given a command line, this line should be
932   considered the first line of terminal input. Otherwise the
933   user should be prompted with `\.{**}', and the first line of input
934   should be whatever is typed in response.
935
936 \textindent{3)}The first line of input, which might or might not be a
937   command line, should appear in locations |first| to |last-1| of the
938   |buffer| array.
939
940 \textindent{4)}The global variable |loc| should be set so that the
941   character to be read next by \MP\ is in |buffer[loc]|. This
942   character should not be blank, and we should have |loc<last|.
943
944 \yskip\noindent(It may be necessary to prompt the user several times
945 before a non-blank line comes in. The prompt is `\.{**}' instead of the
946 later `\.*' because the meaning is slightly different: `\.{input}' need
947 not be typed immediately after~`\.{**}'.)
948
949 @d loc mp->cur_input.loc_field /* location of first unread character in |buffer| */
950
951 @c 
952 boolean mp_init_terminal (MP mp) { /* gets the terminal input started */
953   t_open_in; 
954   if (mp->last!=0) {
955     loc = 0; mp->first = 0;
956         return true;
957   }
958   while (1) { 
959     if (!mp->noninteractive) {
960           wake_up_terminal; do_fprintf(mp->term_out,"**"); update_terminal;
961 @.**@>
962     }
963     if ( ! mp_input_ln(mp, mp->term_in ) ) { /* this shouldn't happen */
964       do_fprintf(mp->term_out,"\n! End of file on the terminal... why?");
965 @.End of file on the terminal@>
966       return false;
967     }
968     loc=(halfword)mp->first;
969     while ( (loc<(int)mp->last)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) 
970       incr(loc);
971     if ( loc<(int)mp->last ) { 
972       return true; /* return unless the line was all blank */
973     }
974     if (!mp->noninteractive) {
975           do_fprintf(mp->term_out,"Please type the name of your input file.\n");
976     }
977   }
978 }
979
980 @ @<Declarations@>=
981 static boolean mp_init_terminal (MP mp) ;
982
983
984 @* \[4] String handling.
985 Symbolic token names and diagnostic messages are variable-length strings
986 of eight-bit characters. Many strings \MP\ uses are simply literals
987 in the compiled source, like the error messages and the names of the
988 internal parameters. Other strings are used or defined from the \MP\ input 
989 language, and these have to be interned.
990
991 \MP\ uses strings more extensively than \MF\ does, but the necessary
992 operations can still be handled with a fairly simple data structure.
993 The array |str_pool| contains all of the (eight-bit) ASCII codes in all
994 of the strings, and the array |str_start| contains indices of the starting
995 points of each string. Strings are referred to by integer numbers, so that
996 string number |s| comprises the characters |str_pool[j]| for
997 |str_start[s]<=j<str_start[ss]| where |ss=next_str[s]|.  The string pool
998 is allocated sequentially and |str_pool[pool_ptr]| is the next unused
999 location.  The first string number not currently in use is |str_ptr|
1000 and |next_str[str_ptr]| begins a list of free string numbers.  String
1001 pool entries |str_start[str_ptr]| up to |pool_ptr| are reserved for a
1002 string currently being constructed.
1003
1004 String numbers 0 to 255 are reserved for strings that correspond to single
1005 ASCII characters. This is in accordance with the conventions of \.{WEB},
1006 @.WEB@>
1007 which converts single-character strings into the ASCII code number of the
1008 single character involved, while it converts other strings into integers
1009 and builds a string pool file. Thus, when the string constant \.{"."} appears
1010 in the program below, \.{WEB} converts it into the integer 46, which is the
1011 ASCII code for a period, while \.{WEB} will convert a string like \.{"hello"}
1012 into some integer greater than~255. String number 46 will presumably be the
1013 single character `\..'\thinspace; but some ASCII codes have no standard visible
1014 representation, and \MP\ may need to be able to print an arbitrary
1015 ASCII character, so the first 256 strings are used to specify exactly what
1016 should be printed for each of the 256 possibilities.
1017
1018 @<Types...@>=
1019 typedef int pool_pointer; /* for variables that point into |str_pool| */
1020 typedef int str_number; /* for variables that point into |str_start| */
1021
1022 @ @<Glob...@>=
1023 ASCII_code *str_pool; /* the characters */
1024 pool_pointer *str_start; /* the starting pointers */
1025 str_number *next_str; /* for linking strings in order */
1026 pool_pointer pool_ptr; /* first unused position in |str_pool| */
1027 str_number str_ptr; /* number of the current string being created */
1028 pool_pointer init_pool_ptr; /* the starting value of |pool_ptr| */
1029 str_number init_str_use; /* the initial number of strings in use */
1030 pool_pointer max_pool_ptr; /* the maximum so far of |pool_ptr| */
1031 str_number max_str_ptr; /* the maximum so far of |str_ptr| */
1032
1033 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1034 mp->str_pool  = xmalloc ((mp->pool_size +1),sizeof(ASCII_code));
1035 mp->str_start = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(pool_pointer));
1036 mp->next_str  = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(str_number));
1037
1038 @ @<Dealloc variables@>=
1039 xfree(mp->str_pool);
1040 xfree(mp->str_start);
1041 xfree(mp->next_str);
1042
1043 @ Most printing is done from |char *|s, but sometimes not. Here are
1044 functions that convert an internal string into a |char *| for use
1045 by the printing routines, and vice versa.
1046
1047 @d str(A) mp_str(mp,A)
1048 @d rts(A) mp_rts(mp,A)
1049 @d null_str rts("")
1050
1051 @<Internal ...@>=
1052 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b);
1053 char * mp_str (MP mp, str_number s);
1054
1055 @ @<Declarations@>=
1056 static str_number mp_rts (MP mp, const char *s);
1057 static str_number mp_make_string (MP mp);
1058
1059 @ @c 
1060 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b) {
1061         if (a==NULL && b==NULL) 
1062           return 0;
1063     if (a==NULL)
1064       return -1;
1065     if (b==NULL)
1066       return 1;
1067     return strcmp(a,b);
1068 }
1069
1070 @ The attempt to catch interrupted strings that is in |mp_rts|, is not 
1071 very good: it does not handle nesting over more than one level.
1072
1073 @c
1074 char * mp_str (MP mp, str_number ss) {
1075   char *s;
1076   size_t len;
1077   if (ss==mp->str_ptr) {
1078     return NULL;
1079   } else {
1080     len = (size_t)length(ss);
1081     s = xmalloc(len+1,sizeof(char));
1082     strncpy(s,(char *)(mp->str_pool+(mp->str_start[ss])),len);
1083     s[len] = 0;
1084     return (char *)s;
1085   }
1086 }
1087 str_number mp_rts (MP mp, const char *s) {
1088   int r; /* the new string */ 
1089   int old; /* a possible string in progress */
1090   int i=0;
1091   if (strlen(s)==0) {
1092     return 256;
1093   } else if (strlen(s)==1) {
1094     return s[0];
1095   } else {
1096    old=0;
1097    str_room((integer)strlen(s));
1098    if (mp->str_start[mp->str_ptr]<mp->pool_ptr)
1099      old = mp_make_string(mp);
1100    while (*s) {
1101      append_char(*s);
1102      s++;
1103    }
1104    r = mp_make_string(mp);
1105    if (old!=0) {
1106       str_room(length(old));
1107       while (i<length(old)) {
1108         append_char((mp->str_start[old]+i));
1109       } 
1110       mp_flush_string(mp,old);
1111     }
1112     return r;
1113   }
1114 }
1115
1116 @ Except for |strs_used_up|, the following string statistics are only
1117 maintained when code between |stat| $\ldots$ |tats| delimiters is not
1118 commented out:
1119
1120 @<Glob...@>=
1121 integer strs_used_up; /* strings in use or unused but not reclaimed */
1122 integer pool_in_use; /* total number of cells of |str_pool| actually in use */
1123 integer strs_in_use; /* total number of strings actually in use */
1124 integer max_pl_used; /* maximum |pool_in_use| so far */
1125 integer max_strs_used; /* maximum |strs_in_use| so far */
1126
1127 @ Several of the elementary string operations are performed using \.{WEB}
1128 macros instead of functions, because many of the
1129 operations are done quite frequently and we want to avoid the
1130 overhead of procedure calls. For example, here is
1131 a simple macro that computes the length of a string.
1132 @.WEB@>
1133
1134 @d str_stop(A) mp->str_start[mp->next_str[(A)]] /* one cell past the end of string \# */
1135 @d length(A) (str_stop((A))-mp->str_start[(A)]) /* the number of characters in string \# */
1136
1137 @ The length of the current string is called |cur_length|.  If we decide that
1138 the current string is not needed, |flush_cur_string| resets |pool_ptr| so that
1139 |cur_length| becomes zero.
1140
1141 @d cur_length   (mp->pool_ptr - mp->str_start[mp->str_ptr])
1142 @d flush_cur_string   mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr]
1143
1144 @ Strings are created by appending character codes to |str_pool|.
1145 The |append_char| macro, defined here, does not check to see if the
1146 value of |pool_ptr| has gotten too high; this test is supposed to be
1147 made before |append_char| is used.
1148
1149 To test if there is room to append |l| more characters to |str_pool|,
1150 we shall write |str_room(l)|, which tries to make sure there is enough room
1151 by compacting the string pool if necessary.  If this does not work,
1152 |do_compaction| aborts \MP\ and gives an apologetic error message.
1153
1154 @d append_char(A)   /* put |ASCII_code| \# at the end of |str_pool| */
1155 { mp->str_pool[mp->pool_ptr]=(ASCII_code)(A); incr(mp->pool_ptr);
1156 }
1157 @d str_room(A)   /* make sure that the pool hasn't overflowed */
1158   { if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->max_pool_ptr ) {
1159     if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, (A));
1160     else mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+(A); }
1161   }
1162
1163 @ The following routine is similar to |str_room(1)| but it uses the
1164 argument |mp->pool_size| to prevent |do_compaction| from aborting when
1165 string space is exhausted.
1166
1167 @<Declarations@>=
1168 static void mp_unit_str_room (MP mp);
1169
1170 @ @c
1171 void mp_unit_str_room (MP mp) { 
1172   if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
1173   if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+1;
1174 }
1175
1176 @ \MP's string expressions are implemented in a brute-force way: Every
1177 new string or substring that is needed is simply copied into the string pool.
1178 Space is eventually reclaimed by a procedure called |do_compaction| with
1179 the aid of a simple system system of reference counts.
1180 @^reference counts@>
1181
1182 The number of references to string number |s| will be |str_ref[s]|. The
1183 special value |str_ref[s]=max_str_ref=127| is used to denote an unknown
1184 positive number of references; such strings will never be recycled. If
1185 a string is ever referred to more than 126 times, simultaneously, we
1186 put it in this category. Hence a single byte suffices to store each |str_ref|.
1187
1188 @d max_str_ref 127 /* ``infinite'' number of references */
1189 @d add_str_ref(A) { if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) incr(mp->str_ref[(A)]); }
1190
1191 @<Glob...@>=
1192 int *str_ref;
1193
1194 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1195 mp->str_ref = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(int));
1196
1197 @ @<Dealloc variables@>=
1198 xfree(mp->str_ref);
1199
1200 @ Here's what we do when a string reference disappears:
1201
1202 @d delete_str_ref(A)  { 
1203     if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) {
1204        if ( mp->str_ref[(A)]>1 ) decr(mp->str_ref[(A)]); 
1205        else mp_flush_string(mp, (A));
1206     }
1207   }
1208
1209 @<Declarations@>=
1210 static void mp_flush_string (MP mp,str_number s) ;
1211
1212 @ We can't flush the first set of static strings at all, so there 
1213 is no point in trying
1214
1215 @c
1216 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) { 
1217   if (length(s)>1) {
1218     mp->pool_in_use=mp->pool_in_use-length(s);
1219     decr(mp->strs_in_use);
1220     if ( mp->next_str[s]!=mp->str_ptr ) {
1221       mp->str_ref[s]=0;
1222     } else { 
1223       mp->str_ptr=s;
1224       decr(mp->strs_used_up);
1225     }
1226     mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr];
1227   }
1228 }
1229
1230 @ C literals cannot be simply added, they need to be set so they can't
1231 be flushed.
1232
1233 @d intern(A) mp_intern(mp,(A))
1234
1235 @c
1236 str_number mp_intern (MP mp, const char *s) {
1237   str_number r ;
1238   r = rts(s);
1239   mp->str_ref[r] = max_str_ref;
1240   return r;
1241 }
1242
1243 @ @<Declarations@>=
1244 static str_number mp_intern (MP mp, const char *s);
1245
1246
1247 @ Once a sequence of characters has been appended to |str_pool|, it
1248 officially becomes a string when the function |make_string| is called.
1249 This function returns the identification number of the new string as its
1250 value.
1251
1252 When getting the next unused string number from the linked list, we pretend
1253 that
1254 $$ \hbox{|max_str_ptr+1|, |max_str_ptr+2|, $\ldots$, |mp->max_strings|} $$
1255 are linked sequentially even though the |next_str| entries have not been
1256 initialized yet.  We never allow |str_ptr| to reach |mp->max_strings|;
1257 |do_compaction| is responsible for making sure of this.
1258
1259 @<Declarations@>=
1260 static str_number mp_make_string (MP mp);
1261
1262 @ @c 
1263 str_number mp_make_string (MP mp) { /* current string enters the pool */
1264   str_number s; /* the new string */
1265 RESTART: 
1266   s=mp->str_ptr;
1267   mp->str_ptr=mp->next_str[s];
1268   if ( mp->str_ptr>mp->max_str_ptr ) {
1269     if ( mp->str_ptr==mp->max_strings ) { 
1270       mp->str_ptr=s;
1271       mp_do_compaction(mp, 0);
1272       goto RESTART;
1273     } else {
1274       mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
1275       mp->next_str[mp->str_ptr]=mp->max_str_ptr+1;
1276     }
1277   }
1278   mp->str_ref[s]=1;
1279   mp->str_start[mp->str_ptr]=mp->pool_ptr;
1280   incr(mp->strs_used_up);
1281   incr(mp->strs_in_use);
1282   mp->pool_in_use=mp->pool_in_use+length(s);
1283   if ( mp->pool_in_use>mp->max_pl_used ) 
1284     mp->max_pl_used=mp->pool_in_use;
1285   if ( mp->strs_in_use>mp->max_strs_used ) 
1286     mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
1287   return s;
1288 }
1289
1290 @ The most interesting string operation is string pool compaction.  The idea
1291 is to recover unused space in the |str_pool| array by recopying the strings
1292 to close the gaps created when some strings become unused.  All string
1293 numbers~$k$ where |str_ref[k]=0| are to be linked into the list of free string
1294 numbers after |str_ptr|.  If this fails to free enough pool space we issue an
1295 |overflow| error unless |needed=mp->pool_size|.  Calling |do_compaction|
1296 with |needed=mp->pool_size| supresses all overflow tests.
1297
1298 The compaction process starts with |last_fixed_str| because all lower numbered
1299 strings are permanently allocated with |max_str_ref| in their |str_ref| entries.
1300
1301 @<Glob...@>=
1302 str_number last_fixed_str; /* last permanently allocated string */
1303 str_number fixed_str_use; /* number of permanently allocated strings */
1304
1305 @ @<Declarations@>=
1306 static void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) ;
1307
1308 @ @c
1309 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) {
1310   str_number str_use; /* a count of strings in use */
1311   str_number r,s,t; /* strings being manipulated */
1312   pool_pointer p,q; /* destination and source for copying string characters */
1313   @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>;
1314   r=mp->last_fixed_str;
1315   s=mp->next_str[r];
1316   p=mp->str_start[s];
1317   while ( s!=mp->str_ptr ) { 
1318     while ( mp->str_ref[s]==0 ) {
1319       @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;
1320         then |break| if |s=str_ptr|@>;
1321     }
1322     r=s; s=mp->next_str[s];
1323     incr(str_use);
1324     @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location
1325      after the end of the string@>;
1326   }
1327 DONE:   
1328   @<Move the current string back so that it starts at |p|@>;
1329   if ( needed<mp->pool_size ) {
1330     @<Make sure that there is room for another string with |needed| characters@>;
1331   }
1332   @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with the
1333      global versions@>;
1334   mp->strs_used_up=str_use;
1335 }
1336
1337 @ @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>=
1338 t=mp->next_str[mp->last_fixed_str];
1339 while (t!=mp->str_ptr && mp->str_ref[t]==max_str_ref) {
1340   incr(mp->fixed_str_use);
1341   mp->last_fixed_str=t;
1342   t=mp->next_str[t];
1343 }
1344 str_use=mp->fixed_str_use
1345
1346 @ Because of the way |flush_string| has been written, it should never be
1347 necessary to |break| here.  The extra line of code seems worthwhile to
1348 preserve the generality of |do_compaction|.
1349
1350 @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;...@>=
1351 {
1352 t=s;
1353 s=mp->next_str[s];
1354 mp->next_str[r]=s;
1355 mp->next_str[t]=mp->next_str[mp->str_ptr];
1356 mp->next_str[mp->str_ptr]=t;
1357 if ( s==mp->str_ptr ) goto DONE;
1358 }
1359
1360 @ The string currently starts at |str_start[r]| and ends just before
1361 |str_start[s]|.  We don't change |str_start[s]| because it might be needed
1362 to locate the next string.
1363
1364 @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location...@>=
1365 q=mp->str_start[r];
1366 mp->str_start[r]=p;
1367 while ( q<mp->str_start[s] ) { 
1368   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1369   incr(p); incr(q);
1370 }
1371
1372 @ Pointers |str_start[str_ptr]| and |pool_ptr| have not been updated.  When
1373 we do this, anything between them should be moved.
1374
1375 @ @<Move the current string back so that it starts at |p|@>=
1376 q=mp->str_start[mp->str_ptr];
1377 mp->str_start[mp->str_ptr]=p;
1378 while ( q<mp->pool_ptr ) { 
1379   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1380   incr(p); incr(q);
1381 }
1382 mp->pool_ptr=p
1383
1384 @ We must remember that |str_ptr| is not allowed to reach |mp->max_strings|.
1385
1386 @<Make sure that there is room for another string with |needed| char...@>=
1387 if ( str_use>=mp->max_strings-1 )
1388   mp_reallocate_strings (mp,str_use);
1389 if ( mp->pool_ptr+needed>mp->max_pool_ptr ) {
1390   mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr+needed);
1391   mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+needed;
1392 }
1393
1394 @ @<Declarations@>=
1395 static void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) ;
1396 static void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) ;
1397
1398 @ @c 
1399 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) { 
1400   while ( str_use>=mp->max_strings-1 ) {
1401     int l = mp->max_strings + (mp->max_strings/4);
1402     XREALLOC (mp->str_ref,   l, int);
1403     XREALLOC (mp->str_start, l, pool_pointer);
1404     XREALLOC (mp->next_str,  l, str_number);
1405     mp->max_strings = l;
1406   }
1407 }
1408 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) {
1409   while ( needed>mp->pool_size ) {
1410     int l = mp->pool_size + (mp->pool_size/4);
1411         XREALLOC (mp->str_pool, l, ASCII_code);
1412     mp->pool_size = l;
1413   }
1414 }
1415
1416 @ @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with...@>=
1417 if ( (mp->str_start[mp->str_ptr]!=mp->pool_in_use)||(str_use!=mp->strs_in_use) )
1418   mp_confusion(mp, "string");
1419 @:this can't happen string}{\quad string@>
1420 incr(mp->pact_count);
1421 mp->pact_chars=mp->pact_chars+mp->pool_ptr-str_stop(mp->last_fixed_str);
1422 mp->pact_strs=mp->pact_strs+str_use-mp->fixed_str_use;
1423
1424 @ A few more global variables are needed to keep track of statistics when
1425 |stat| $\ldots$ |tats| blocks are not commented out.
1426
1427 @<Glob...@>=
1428 integer pact_count; /* number of string pool compactions so far */
1429 integer pact_chars; /* total number of characters moved during compactions */
1430 integer pact_strs; /* total number of strings moved during compactions */
1431
1432 @ @<Initialize compaction statistics@>=
1433 mp->pact_count=0;
1434 mp->pact_chars=0;
1435 mp->pact_strs=0;
1436
1437 @ The following subroutine compares string |s| with another string of the
1438 same length that appears in |buffer| starting at position |k|;
1439 the result is |true| if and only if the strings are equal.
1440
1441 @c 
1442 static boolean mp_str_eq_buf (MP mp,str_number s, integer k) {
1443   /* test equality of strings */
1444   pool_pointer j; /* running index */
1445   j=mp->str_start[s];
1446   while ( j<str_stop(s) ) { 
1447     if ( mp->str_pool[j++]!=mp->buffer[k++] ) 
1448       return false;
1449   }
1450   return true;
1451 }
1452
1453 @ Here is a similar routine, but it compares two strings in the string pool,
1454 and it does not assume that they have the same length. If the first string
1455 is lexicographically greater than, less than, or equal to the second,
1456 the result is respectively positive, negative, or zero.
1457
1458 @c 
1459 static integer mp_str_vs_str (MP mp, str_number s, str_number t) {
1460   /* test equality of strings */
1461   pool_pointer j,k; /* running indices */
1462   integer ls,lt; /* lengths */
1463   integer l; /* length remaining to test */
1464   ls=length(s); lt=length(t);
1465   if ( ls<=lt ) l=ls; else l=lt;
1466   j=mp->str_start[s]; k=mp->str_start[t];
1467   while ( l-->0 ) { 
1468     if ( mp->str_pool[j]!=mp->str_pool[k] ) {
1469        return (mp->str_pool[j]-mp->str_pool[k]); 
1470     }
1471     j++; k++;
1472   }
1473   return (ls-lt);
1474 }
1475
1476 @ The initial values of |str_pool|, |str_start|, |pool_ptr|,
1477 and |str_ptr| are computed by the \.{INIMP} program, based in part
1478 on the information that \.{WEB} has output while processing \MP.
1479 @.INIMP@>
1480 @^string pool@>
1481
1482 @c 
1483 void mp_get_strings_started (MP mp) { 
1484   /* initializes the string pool,
1485     but returns |false| if something goes wrong */
1486   int k; /* small indices or counters */
1487   str_number g; /* a new string */
1488   mp->pool_ptr=0; mp->str_ptr=0; mp->max_pool_ptr=0; mp->max_str_ptr=0;
1489   mp->str_start[0]=0;
1490   mp->next_str[0]=1;
1491   mp->pool_in_use=0; mp->strs_in_use=0;
1492   mp->max_pl_used=0; mp->max_strs_used=0;
1493   @<Initialize compaction statistics@>;
1494   mp->strs_used_up=0;
1495   @<Make the first 256 strings@>;
1496   g=mp_make_string(mp); /* string 256 == "" */
1497   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1498   mp->last_fixed_str=mp->str_ptr-1;
1499   mp->fixed_str_use=mp->str_ptr;
1500   return;
1501 }
1502
1503 @ @<Declarations@>=
1504 static void mp_get_strings_started (MP mp);
1505
1506 @ The first 256 strings will consist of a single character only.
1507
1508 @<Make the first 256...@>=
1509 for (k=0;k<=255;k++) { 
1510   append_char(k);
1511   g=mp_make_string(mp); 
1512   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1513 }
1514
1515 @ The first 128 strings will contain 95 standard ASCII characters, and the
1516 other 33 characters will be printed in three-symbol form like `\.{\^\^A}'
1517 unless a system-dependent change is made here. Installations that have
1518 an extended character set, where for example |xchr[032]=@t\.{'^^Z'}@>|,
1519 would like string 032 to be printed as the single character 032 instead
1520 of the three characters 0136, 0136, 0132 (\.{\^\^Z}). On the other hand,
1521 even people with an extended character set will want to represent string
1522 015 by \.{\^\^M}, since 015 is ASCII's ``carriage return'' code; the idea is
1523 to produce visible strings instead of tabs or line-feeds or carriage-returns
1524 or bell-rings or characters that are treated anomalously in text files.
1525
1526 The boolean expression defined here should be |true| unless \MP\ internal
1527 code number~|k| corresponds to a non-troublesome visible symbol in the
1528 local character set.
1529 If character |k| cannot be printed, and |k<0200|, then character |k+0100| or
1530 |k-0100| must be printable; moreover, ASCII codes |[060..071, 0141..0146]|
1531 must be printable.
1532 @^character set dependencies@>
1533 @^system dependencies@>
1534
1535 @<Character |k| cannot be printed@>=
1536   (k<' ')||(k==127)
1537
1538 @* \[5] On-line and off-line printing.
1539 Messages that are sent to a user's terminal and to the transcript-log file
1540 are produced by several `|print|' procedures. These procedures will
1541 direct their output to a variety of places, based on the setting of
1542 the global variable |selector|, which has the following possible
1543 values:
1544
1545 \yskip
1546 \hang |term_and_log|, the normal setting, prints on the terminal and on the
1547   transcript file.
1548
1549 \hang |log_only|, prints only on the transcript file.
1550
1551 \hang |term_only|, prints only on the terminal.
1552
1553 \hang |no_print|, doesn't print at all. This is used only in rare cases
1554   before the transcript file is open.
1555
1556 \hang |pseudo|, puts output into a cyclic buffer that is used
1557   by the |show_context| routine; when we get to that routine we shall discuss
1558   the reasoning behind this curious mode.
1559
1560 \hang |new_string|, appends the output to the current string in the
1561   string pool.
1562
1563 \hang |>=write_file| prints on one of the files used for the \&{write}
1564 @:write_}{\&{write} primitive@>
1565   command.
1566
1567 \yskip
1568 \noindent The symbolic names `|term_and_log|', etc., have been assigned
1569 numeric codes that satisfy the convenient relations |no_print+1=term_only|,
1570 |no_print+2=log_only|, |term_only+2=log_only+1=term_and_log|.  These
1571 relations are not used when |selector| could be |pseudo|, or |new_string|.
1572 We need not check for unprintable characters when |selector<pseudo|.
1573
1574 Three additional global variables, |tally|, |term_offset| and |file_offset|
1575 record the number of characters that have been printed
1576 since they were most recently cleared to zero. We use |tally| to record
1577 the length of (possibly very long) stretches of printing; |term_offset|,
1578 and |file_offset|, on the other hand, keep track of how many
1579 characters have appeared so far on the current line that has been output
1580 to the terminal, the transcript file, or the \ps\ output file, respectively.
1581
1582 @d new_string 0 /* printing is deflected to the string pool */
1583 @d pseudo 2 /* special |selector| setting for |show_context| */
1584 @d no_print 3 /* |selector| setting that makes data disappear */
1585 @d term_only 4 /* printing is destined for the terminal only */
1586 @d log_only 5 /* printing is destined for the transcript file only */
1587 @d term_and_log 6 /* normal |selector| setting */
1588 @d write_file 7 /* first write file selector */
1589
1590 @<Glob...@>=
1591 void * log_file; /* transcript of \MP\ session */
1592 void * ps_file; /* the generic font output goes here */
1593 unsigned int selector; /* where to print a message */
1594 unsigned char dig[23]; /* digits in a number, for rounding */
1595 integer tally; /* the number of characters recently printed */
1596 unsigned int term_offset;
1597   /* the number of characters on the current terminal line */
1598 unsigned int file_offset;
1599   /* the number of characters on the current file line */
1600 ASCII_code *trick_buf; /* circular buffer for pseudoprinting */
1601 integer trick_count; /* threshold for pseudoprinting, explained later */
1602 integer first_count; /* another variable for pseudoprinting */
1603
1604 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1605 mp->trick_buf = xmalloc((mp->error_line+1),sizeof(ASCII_code));
1606
1607 @ @<Dealloc variables@>=
1608 xfree(mp->trick_buf);
1609
1610 @ @<Initialize the output routines@>=
1611 mp->selector=term_only; mp->tally=0; mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
1612
1613 @ Macro abbreviations for output to the terminal and to the log file are
1614 defined here for convenience. Some systems need special conventions
1615 for terminal output, and it is possible to adhere to those conventions
1616 by changing |wterm|, |wterm_ln|, and |wterm_cr| here.
1617 @^system dependencies@>
1618
1619 @d do_fprintf(f,b) (mp->write_ascii_file)(mp,f,b)
1620 @d wterm(A)     do_fprintf(mp->term_out,(A))
1621 @d wterm_chr(A) { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]='\0'; 
1622                   do_fprintf(mp->term_out,(char *)ss); }
1623 @d wterm_cr     do_fprintf(mp->term_out,"\n")
1624 @d wterm_ln(A)  { wterm_cr; do_fprintf(mp->term_out,(A)); }
1625 @d wlog(A)      do_fprintf(mp->log_file,(A))
1626 @d wlog_chr(A)  { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]='\0'; 
1627                   do_fprintf(mp->log_file,(char *)ss); }
1628 @d wlog_cr      do_fprintf(mp->log_file, "\n")
1629 @d wlog_ln(A)   { wlog_cr; do_fprintf(mp->log_file,(A)); }
1630
1631
1632 @ To end a line of text output, we call |print_ln|.  Cases |0..max_write_files|
1633 use an array |wr_file| that will be declared later.
1634
1635 @d mp_print_text(A) mp_print_str(mp,text((A)))
1636
1637 @<Internal ...@>=
1638 void mp_print (MP mp, const char *s);
1639
1640 @ @<Declarations@>=
1641 static void mp_print_ln (MP mp);
1642 static void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s); 
1643 static void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k);
1644 static void mp_print_str (MP mp, str_number s);
1645 static void mp_print_nl (MP mp, const char *s);
1646 static void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) ;
1647 static void mp_print_scaled (MP mp,scaled s);
1648
1649 @ @<Basic print...@>=
1650 static void mp_print_ln (MP mp) { /* prints an end-of-line */
1651  switch (mp->selector) {
1652   case term_and_log: 
1653     wterm_cr; wlog_cr;
1654     mp->term_offset=0;  mp->file_offset=0;
1655     break;
1656   case log_only: 
1657     wlog_cr; mp->file_offset=0;
1658     break;
1659   case term_only: 
1660     wterm_cr; mp->term_offset=0;
1661     break;
1662   case no_print:
1663   case pseudo: 
1664   case new_string: 
1665     break;
1666   default: 
1667     do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],"\n");
1668   }
1669 } /* note that |tally| is not affected */
1670
1671 @ The |print_visible_char| procedure sends one character to the desired
1672 destination, using the |xchr| array to map it into an external character
1673 compatible with |input_ln|.  (It assumes that it is always called with
1674 a visible ASCII character.)  All printing comes through |print_ln| or
1675 |print_char|, which ultimately calls |print_visible_char|, hence these
1676 routines are the ones that limit lines to at most |max_print_line| characters.
1677 But we must make an exception for the \ps\ output file since it is not safe
1678 to cut up lines arbitrarily in \ps.
1679
1680 Procedure |unit_str_room| needs to be declared |forward| here because it calls
1681 |do_compaction| and |do_compaction| can call the error routines.  Actually,
1682 |unit_str_room| avoids |overflow| errors but it can call |confusion|.
1683
1684 @<Basic printing...@>=
1685 static void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s) { /* prints a single character */
1686   switch (mp->selector) {
1687   case term_and_log: 
1688     wterm_chr(xchr(s)); wlog_chr(xchr(s));
1689     incr(mp->term_offset); incr(mp->file_offset);
1690     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1691        wterm_cr; mp->term_offset=0;
1692     };
1693     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1694        wlog_cr; mp->file_offset=0;
1695     };
1696     break;
1697   case log_only: 
1698     wlog_chr(xchr(s)); incr(mp->file_offset);
1699     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1700     break;
1701   case term_only: 
1702     wterm_chr(xchr(s)); incr(mp->term_offset);
1703     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1704     break;
1705   case no_print: 
1706     break;
1707   case pseudo: 
1708     if ( mp->tally<mp->trick_count ) 
1709       mp->trick_buf[mp->tally % mp->error_line]=s;
1710     break;
1711   case new_string: 
1712     if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) { 
1713       mp_unit_str_room(mp);
1714       if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) 
1715         goto DONE; /* drop characters if string space is full */
1716     };
1717     append_char(s);
1718     break;
1719   default:
1720     { text_char ss[2]; ss[0] = xchr(s); ss[1]=0;
1721       do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],(char *)ss);
1722     }
1723   }
1724 DONE:
1725   incr(mp->tally);
1726 }
1727
1728 @ The |print_char| procedure sends one character to the desired destination.
1729 File names and string expressions might contain |ASCII_code| values that
1730 can't be printed using |print_visible_char|.  These characters will be
1731 printed in three- or four-symbol form like `\.{\^\^A}' or `\.{\^\^e4}'.
1732 (This procedure assumes that it is safe to bypass all checks for unprintable
1733 characters when |selector| is in the range |0..max_write_files-1|.
1734 The user might want to write unprintable characters.
1735
1736 @<Basic printing...@>=
1737 static void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k) { /* prints a single character */
1738   if ( mp->selector<pseudo || mp->selector>=write_file) {
1739     mp_print_visible_char(mp, k);
1740   } else if ( @<Character |k| cannot be printed@> ) { 
1741     mp_print(mp, "^^"); 
1742     if ( k<0100 ) { 
1743       mp_print_visible_char(mp, k+0100); 
1744     } else if ( k<0200 ) { 
1745       mp_print_visible_char(mp, k-0100); 
1746     } else {
1747       int l; /* small index or counter */
1748       l = (k / 16);
1749       mp_print_visible_char(mp, xord(l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1750       l = (k % 16);
1751       mp_print_visible_char(mp, xord(l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1752     }
1753   } else {
1754     mp_print_visible_char(mp, k);
1755   }
1756 }
1757
1758 @ An entire string is output by calling |print|. Note that if we are outputting
1759 the single standard ASCII character \.c, we could call |print("c")|, since
1760 |"c"=99| is the number of a single-character string, as explained above. But
1761 |print_char("c")| is quicker, so \MP\ goes directly to the |print_char|
1762 routine when it knows that this is safe. (The present implementation
1763 assumes that it is always safe to print a visible ASCII character.)
1764 @^system dependencies@>
1765
1766 @<Basic print...@>=
1767 static void mp_do_print (MP mp, const char *ss, size_t len) { /* prints string |s| */
1768   size_t j = 0;
1769   while ( j<len ){ 
1770     mp_print_char(mp, xord((int)ss[j])); j++;
1771   }
1772 }
1773
1774
1775 @<Basic print...@>=
1776 void mp_print (MP mp, const char *ss) {
1777   if (ss==NULL) return;
1778   mp_do_print(mp, ss,strlen(ss));
1779 }
1780 static void mp_print_str (MP mp, str_number s) {
1781   pool_pointer j; /* current character code position */
1782   if ( (s<0)||(s>mp->max_str_ptr) ) {
1783      mp_do_print(mp,"???",3); /* this can't happen */
1784 @.???@>
1785   }
1786   j=mp->str_start[s];
1787   mp_do_print(mp, (char *)(mp->str_pool+j), (size_t)(str_stop(s)-j));
1788 }
1789
1790
1791 @ Here is the very first thing that \MP\ prints: a headline that identifies
1792 the version number and base name. The |term_offset| variable is temporarily
1793 incorrect, but the discrepancy is not serious since we assume that the banner
1794 and mem identifier together will occupy at most |max_print_line|
1795 character positions.
1796
1797 @<Initialize the output...@>=
1798 wterm (mp->banner);
1799 if (mp->mem_ident!=NULL) 
1800   mp_print(mp,mp->mem_ident); 
1801 mp_print_ln(mp);
1802 update_terminal;
1803
1804 @ The procedure |print_nl| is like |print|, but it makes sure that the
1805 string appears at the beginning of a new line.
1806
1807 @<Basic print...@>=
1808 static void mp_print_nl (MP mp, const char *s) { /* prints string |s| at beginning of line */
1809   switch(mp->selector) {
1810   case term_and_log: 
1811     if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_ln(mp);
1812     break;
1813   case log_only: 
1814     if ( mp->file_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1815     break;
1816   case term_only: 
1817     if ( mp->term_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1818     break;
1819   case no_print:
1820   case pseudo:
1821   case new_string: 
1822         break;
1823   } /* there are no other cases */
1824   mp_print(mp, s);
1825 }
1826
1827 @ The following procedure, which prints out the decimal representation of a
1828 given integer |n|, assumes that all integers fit nicely into a |int|.
1829 @^system dependencies@>
1830
1831 @<Basic print...@>=
1832 static void mp_print_int (MP mp,integer n) { /* prints an integer in decimal form */
1833   char s[12];
1834   mp_snprintf(s,12,"%d", (int)n);
1835   mp_print(mp,s);
1836 }
1837
1838 @ @<Declarations@>=
1839 static void mp_print_int (MP mp,integer n);
1840
1841 @ \MP\ also makes use of a trivial procedure to print two digits. The
1842 following subroutine is usually called with a parameter in the range |0<=n<=99|.
1843
1844 @c 
1845 static void mp_print_dd (MP mp,integer n) { /* prints two least significant digits */
1846   n=abs(n) % 100; 
1847   mp_print_char(mp, xord('0'+(n / 10)));
1848   mp_print_char(mp, xord('0'+(n % 10)));
1849 }
1850
1851
1852 @ @<Declarations@>=
1853 static void mp_print_dd (MP mp,integer n);
1854
1855 @ Here is a procedure that asks the user to type a line of input,
1856 assuming that the |selector| setting is either |term_only| or |term_and_log|.
1857 The input is placed into locations |first| through |last-1| of the
1858 |buffer| array, and echoed on the transcript file if appropriate.
1859
1860 This procedure is never called when |interaction<mp_scroll_mode|.
1861
1862 @d prompt_input(A) do { 
1863     if (!mp->noninteractive) {
1864       wake_up_terminal; mp_print(mp, (A)); 
1865     }
1866     mp_term_input(mp);
1867   } while (0) /* prints a string and gets a line of input */
1868
1869 @c 
1870 void mp_term_input (MP mp) { /* gets a line from the terminal */
1871   size_t k; /* index into |buffer| */
1872   if (mp->noninteractive) {
1873     if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in ))
1874           longjmp(*(mp->jump_buf),1);  /* chunk finished */
1875     mp->buffer[mp->last]=xord('%'); 
1876   } else {
1877     update_terminal; /* Now the user sees the prompt for sure */
1878     if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in )) {
1879           mp_fatal_error(mp, "End of file on the terminal!");
1880 @.End of file on the terminal@>
1881     }
1882     mp->term_offset=0; /* the user's line ended with \<\rm return> */
1883     decr(mp->selector); /* prepare to echo the input */
1884     if ( mp->last!=mp->first ) {
1885       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) {
1886         mp_print_char(mp, mp->buffer[k]);
1887       }
1888     }
1889     mp_print_ln(mp); 
1890     mp->buffer[mp->last]=xord('%'); 
1891     incr(mp->selector); /* restore previous status */
1892   }
1893 }
1894
1895 @* \[6] Reporting errors.
1896 When something anomalous is detected, \MP\ typically does something like this:
1897 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
1898 |print_err("Something anomalous has been detected");|\cr
1899 |help3("This is the first line of my offer to help.")|\cr
1900 |("This is the second line. I'm trying to")|\cr
1901 |("explain the best way for you to proceed.");|\cr
1902 |error;|\cr}}$$
1903 A two-line help message would be given using |help2|, etc.; these informal
1904 helps should use simple vocabulary that complements the words used in the
1905 official error message that was printed. (Outside the U.S.A., the help
1906 messages should preferably be translated into the local vernacular. Each
1907 line of help is at most 60 characters long, in the present implementation,
1908 so that |max_print_line| will not be exceeded.)
1909
1910 The |print_err| procedure supplies a `\.!' before the official message,
1911 and makes sure that the terminal is awake if a stop is going to occur.
1912 The |error| procedure supplies a `\..' after the official message, then it
1913 shows the location of the error; and if |interaction=error_stop_mode|,
1914 it also enters into a dialog with the user, during which time the help
1915 message may be printed.
1916 @^system dependencies@>
1917
1918 @ The global variable |interaction| has four settings, representing increasing
1919 amounts of user interaction:
1920
1921 @<Exported types@>=
1922 enum mp_interaction_mode { 
1923  mp_unspecified_mode=0, /* extra value for command-line switch */
1924  mp_batch_mode, /* omits all stops and omits terminal output */
1925  mp_nonstop_mode, /* omits all stops */
1926  mp_scroll_mode, /* omits error stops */
1927  mp_error_stop_mode /* stops at every opportunity to interact */
1928 };
1929
1930 @ @<Option variables@>=
1931 int interaction; /* current level of interaction */
1932 int noninteractive; /* do we have a terminal? */
1933
1934 @ Set it here so it can be overwritten by the commandline
1935
1936 @<Allocate or initialize ...@>=
1937 mp->interaction=opt->interaction;
1938 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode || mp->interaction>mp_error_stop_mode) 
1939   mp->interaction=mp_error_stop_mode;
1940 if (mp->interaction<mp_unspecified_mode) 
1941   mp->interaction=mp_batch_mode;
1942
1943
1944
1945 @d print_err(A) mp_print_err(mp,(A))
1946
1947 @<Internal ...@>=
1948 void mp_print_err(MP mp, const char * A);
1949
1950 @ @c
1951 void mp_print_err(MP mp, const char * A) { 
1952   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) 
1953     wake_up_terminal;
1954   mp_print_nl(mp, "! "); 
1955   mp_print(mp, A);
1956 @.!\relax@>
1957 }
1958
1959
1960 @ \MP\ is careful not to call |error| when the print |selector| setting
1961 might be unusual. The only possible values of |selector| at the time of
1962 error messages are
1963
1964 \yskip\hang|no_print| (when |interaction=mp_batch_mode|
1965   and |log_file| not yet open);
1966
1967 \hang|term_only| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| not yet open);
1968
1969 \hang|log_only| (when |interaction=mp_batch_mode| and |log_file| is open);
1970
1971 \hang|term_and_log| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| is open).
1972
1973 @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>=
1974 if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) mp->selector=no_print; else mp->selector=term_only
1975
1976 @ A global variable |deletions_allowed| is set |false| if the |get_next|
1977 routine is active when |error| is called; this ensures that |get_next|
1978 will never be called recursively.
1979 @^recursion@>
1980
1981 The global variable |history| records the worst level of error that
1982 has been detected. It has four possible values: |spotless|, |warning_issued|,
1983 |error_message_issued|, and |fatal_error_stop|.
1984
1985 Another global variable, |error_count|, is increased by one when an
1986 |error| occurs without an interactive dialog, and it is reset to zero at
1987 the end of every statement.  If |error_count| reaches 100, \MP\ decides
1988 that there is no point in continuing further.
1989
1990 @<Exported types@>=
1991 enum mp_history_state {
1992   mp_spotless=0, /* |history| value when nothing has been amiss yet */
1993   mp_warning_issued, /* |history| value when |begin_diagnostic| has been called */
1994   mp_error_message_issued, /* |history| value when |error| has been called */
1995   mp_fatal_error_stop, /* |history| value when termination was premature */
1996   mp_system_error_stop /* |history| value when termination was due to disaster */
1997 };
1998
1999 @ @<Glob...@>=
2000 boolean deletions_allowed; /* is it safe for |error| to call |get_next|? */
2001 int history; /* has the source input been clean so far? */
2002 int error_count; /* the number of scrolled errors since the last statement ended */
2003
2004 @ The value of |history| is initially |fatal_error_stop|, but it will
2005 be changed to |spotless| if \MP\ survives the initialization process.
2006
2007 @<Allocate or ...@>=
2008 mp->deletions_allowed=true; /* |history| is initialized elsewhere */
2009
2010 @ Since errors can be detected almost anywhere in \MP, we want to declare the
2011 error procedures near the beginning of the program. But the error procedures
2012 in turn use some other procedures, which need to be declared |forward|
2013 before we get to |error| itself.
2014
2015 It is possible for |error| to be called recursively if some error arises
2016 when |get_next| is being used to delete a token, and/or if some fatal error
2017 occurs while \MP\ is trying to fix a non-fatal one. But such recursion
2018 @^recursion@>
2019 is never more than two levels deep.
2020
2021 @<Declarations@>=
2022 static void mp_get_next (MP mp);
2023 static void mp_term_input (MP mp);
2024 static void mp_show_context (MP mp);
2025 static void mp_begin_file_reading (MP mp);
2026 static void mp_open_log_file (MP mp);
2027 static void mp_clear_for_error_prompt (MP mp);
2028
2029 @ @<Internal ...@>=
2030 void mp_normalize_selector (MP mp);
2031
2032 @ Individual lines of help are recorded in the array |help_line|, which
2033 contains entries in positions |0..(help_ptr-1)|. They should be printed
2034 in reverse order, i.e., with |help_line[0]| appearing last.
2035
2036 @d hlp1(A) mp->help_line[0]=A; }
2037 @d hlp2(A,B) mp->help_line[1]=A; hlp1(B)
2038 @d hlp3(A,B,C) mp->help_line[2]=A; hlp2(B,C)
2039 @d hlp4(A,B,C,D) mp->help_line[3]=A; hlp3(B,C,D)
2040 @d hlp5(A,B,C,D,E) mp->help_line[4]=A; hlp4(B,C,D,E)
2041 @d hlp6(A,B,C,D,E,F) mp->help_line[5]=A; hlp5(B,C,D,E,F)
2042 @d help0 mp->help_ptr=0 /* sometimes there might be no help */
2043 @d help1  { mp->help_ptr=1; hlp1 /* use this with one help line */
2044 @d help2  { mp->help_ptr=2; hlp2 /* use this with two help lines */
2045 @d help3  { mp->help_ptr=3; hlp3 /* use this with three help lines */
2046 @d help4  { mp->help_ptr=4; hlp4 /* use this with four help lines */
2047 @d help5  { mp->help_ptr=5; hlp5 /* use this with five help lines */
2048 @d help6  { mp->help_ptr=6; hlp6 /* use this with six help lines */
2049
2050 @<Glob...@>=
2051 const char * help_line[6]; /* helps for the next |error| */
2052 unsigned int help_ptr; /* the number of help lines present */
2053 boolean use_err_help; /* should the |err_help| string be shown? */
2054 str_number err_help; /* a string set up by \&{errhelp} */
2055 str_number filename_template; /* a string set up by \&{filenametemplate} */
2056
2057 @ @<Allocate or ...@>=
2058 mp->use_err_help=false;
2059
2060 @ The |jump_out| procedure just cuts across all active procedure levels and
2061 goes to |end_of_MP|. This is the only nonlocal |goto| statement in the
2062 whole program. It is used when there is no recovery from a particular error.
2063
2064 The program uses a |jump_buf| to handle this, this is initialized at three
2065 spots: the start of |mp_new|, the start of |mp_initialize|, and the start 
2066 of |mp_run|. Those are the only library enty points.
2067
2068 @^system dependencies@>
2069
2070 @<Glob...@>=
2071 jmp_buf *jump_buf;
2072
2073 @ If the array of internals is still |NULL| when |jump_out| is called, a
2074 crash occured during initialization, and it is not safe to run the normal
2075 cleanup routine.
2076
2077 @<Error hand...@>=
2078 static void mp_jump_out (MP mp) { 
2079   if (mp->internal!=NULL && mp->history < mp_system_error_stop) 
2080     mp_close_files_and_terminate(mp);
2081   longjmp(*(mp->jump_buf),1);
2082 }
2083
2084 @ Here now is the general |error| routine.
2085
2086 @<Error hand...@>=
2087 void mp_error (MP mp) { /* completes the job of error reporting */
2088   ASCII_code c; /* what the user types */
2089   integer s1,s2,s3; /* used to save global variables when deleting tokens */
2090   pool_pointer j; /* character position being printed */
2091   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) 
2092         mp->history=mp_error_message_issued;
2093   mp_print_char(mp, xord('.')); mp_show_context(mp);
2094   if ((!mp->noninteractive) && (mp->interaction==mp_error_stop_mode )) {
2095     @<Get user's advice and |return|@>;
2096   }
2097   incr(mp->error_count);
2098   if ( mp->error_count==100 ) { 
2099     mp_print_nl(mp,"(That makes 100 errors; please try again.)");
2100 @.That makes 100 errors...@>
2101     mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp);
2102   }
2103   @<Put help message on the transcript file@>;
2104 }
2105 void mp_warn (MP mp, const char *msg) {
2106   unsigned saved_selector = mp->selector;
2107   mp_normalize_selector(mp);
2108   mp_print_nl(mp,"Warning: ");
2109   mp_print(mp,msg);
2110   mp_print_ln(mp);
2111   mp->selector = saved_selector;
2112 }
2113
2114 @ @<Exported function ...@>=
2115 extern void mp_error (MP mp);
2116 extern void mp_warn (MP mp, const char *msg);
2117
2118
2119 @ @<Get user's advice...@>=
2120 while (true) { 
2121 CONTINUE:
2122   mp_clear_for_error_prompt(mp); prompt_input("? ");
2123 @.?\relax@>
2124   if ( mp->last==mp->first ) return;
2125   c=mp->buffer[mp->first];
2126   if ( c>='a' ) c=c+'A'-'a'; /* convert to uppercase */
2127   @<Interpret code |c| and |return| if done@>;
2128 }
2129
2130 @ It is desirable to provide an `\.E' option here that gives the user
2131 an easy way to return from \MP\ to the system editor, with the offending
2132 line ready to be edited. But such an extension requires some system
2133 wizardry, so the present implementation simply types out the name of the
2134 file that should be
2135 edited and the relevant line number.
2136 @^system dependencies@>
2137
2138 @<Exported types@>=
2139 typedef void (*mp_run_editor_command)(MP, char *, int);
2140
2141 @ @<Option variables@>=
2142 mp_run_editor_command run_editor;
2143
2144 @ @<Allocate or initialize ...@>=
2145 set_callback_option(run_editor);
2146
2147 @ @<Declarations@>=
2148 static void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline);
2149
2150 @ @c 
2151 void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline) {
2152     mp_print_nl(mp, "You want to edit file ");
2153 @.You want to edit file x@>
2154     mp_print(mp, fname);
2155     mp_print(mp, " at line "); 
2156     mp_print_int(mp, fline);
2157     mp->interaction=mp_scroll_mode; 
2158     mp_jump_out(mp);
2159 }
2160
2161
2162 There is a secret `\.D' option available when the debugging routines haven't
2163 been commented~out.
2164 @^debugging@>
2165
2166 @<Interpret code |c| and |return| if done@>=
2167 switch (c) {
2168 case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
2169 case '5': case '6': case '7': case '8': case '9': 
2170   if ( mp->deletions_allowed ) {
2171     @<Delete |c-"0"| tokens and |continue|@>;
2172   }
2173   break;
2174 case 'E': 
2175   if ( mp->file_ptr>0 ){ 
2176     (mp->run_editor)(mp, 
2177                      str(mp->input_stack[mp->file_ptr].name_field), 
2178                      mp_true_line(mp));
2179   }
2180   break;
2181 case 'H': 
2182   @<Print the help information and |continue|@>;
2183   /* |break;| */
2184 case 'I':
2185   @<Introduce new material from the terminal and |return|@>;
2186   /* |break;| */
2187 case 'Q': case 'R': case 'S':
2188   @<Change the interaction level and |return|@>;
2189   /* |break;| */
2190 case 'X':
2191   mp->interaction=mp_scroll_mode; mp_jump_out(mp);
2192   break;
2193 default:
2194   break;
2195 }
2196 @<Print the menu of available options@>
2197
2198 @ @<Print the menu...@>=
2199
2200   mp_print(mp, "Type <return> to proceed, S to scroll future error messages,");
2201 @.Type <return> to proceed...@>
2202   mp_print_nl(mp, "R to run without stopping, Q to run quietly,");
2203   mp_print_nl(mp, "I to insert something, ");
2204   if ( mp->file_ptr>0 ) 
2205     mp_print(mp, "E to edit your file,");
2206   if ( mp->deletions_allowed )
2207     mp_print_nl(mp, "1 or ... or 9 to ignore the next 1 to 9 tokens of input,");
2208   mp_print_nl(mp, "H for help, X to quit.");
2209 }
2210
2211 @ Here the author of \MP\ apologizes for making use of the numerical
2212 relation between |"Q"|, |"R"|, |"S"|, and the desired interaction settings
2213 |mp_batch_mode|, |mp_nonstop_mode|, |mp_scroll_mode|.
2214 @^Knuth, Donald Ervin@>
2215
2216 @<Change the interaction...@>=
2217
2218   mp->error_count=0; mp->interaction=mp_batch_mode+c-'Q';
2219   mp_print(mp, "OK, entering ");
2220   switch (c) {
2221   case 'Q': mp_print(mp, "batchmode"); decr(mp->selector); break;
2222   case 'R': mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
2223   case 'S': mp_print(mp, "scrollmode"); break;
2224   } /* there are no other cases */
2225   mp_print(mp, "..."); mp_print_ln(mp); update_terminal; return;
2226 }
2227
2228 @ When the following code is executed, |buffer[(first+1)..(last-1)]| may
2229 contain the material inserted by the user; otherwise another prompt will
2230 be given. In order to understand this part of the program fully, you need
2231 to be familiar with \MP's input stacks.
2232
2233 @<Introduce new material...@>=
2234
2235   mp_begin_file_reading(mp); /* enter a new syntactic level for terminal input */
2236   if ( mp->last>mp->first+1 ) { 
2237     loc=(halfword)(mp->first+1); mp->buffer[mp->first]=xord(' ');
2238   } else { 
2239    prompt_input("insert>"); loc=(halfword)mp->first;
2240 @.insert>@>
2241   };
2242   mp->first=mp->last+1; mp->cur_input.limit_field=(halfword)mp->last; return;
2243 }
2244
2245 @ We allow deletion of up to 99 tokens at a time.
2246
2247 @<Delete |c-"0"| tokens...@>=
2248
2249   s1=mp->cur_cmd; s2=mp->cur_mod; s3=mp->cur_sym; mp->OK_to_interrupt=false;
2250   if ( (mp->last>mp->first+1) && (mp->buffer[mp->first+1]>='0')&&(mp->buffer[mp->first+1]<='9') )
2251     c=xord(c*10+mp->buffer[mp->first+1]-'0'*11);
2252   else 
2253     c=c-'0';
2254   while ( c>0 ) { 
2255     mp_get_next(mp); /* one-level recursive call of |error| is possible */
2256     @<Decrease the string reference count, if the current token is a string@>;
2257     decr(c);
2258   };
2259   mp->cur_cmd=s1; mp->cur_mod=s2; mp->cur_sym=s3; mp->OK_to_interrupt=true;
2260   help2("I have just deleted some text, as you asked.",
2261        "You can now delete more, or insert, or whatever.");
2262   mp_show_context(mp); 
2263   goto CONTINUE;
2264 }
2265
2266 @ @<Print the help info...@>=
2267
2268   if ( mp->use_err_help ) { 
2269     @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2270     mp->use_err_help=false;
2271   } else { 
2272     if ( mp->help_ptr==0 ) {
2273       help2("Sorry, I don't know how to help in this situation.",
2274             "Maybe you should try asking a human?");
2275      }
2276     do { 
2277       decr(mp->help_ptr); mp_print(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]); mp_print_ln(mp);
2278     } while (mp->help_ptr!=0);
2279   };
2280   help4("Sorry, I already gave what help I could...",
2281        "Maybe you should try asking a human?",
2282        "An error might have occurred before I noticed any problems.",
2283        "``If all else fails, read the instructions.''");
2284   goto CONTINUE;
2285 }
2286
2287 @ @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>=
2288 j=mp->str_start[mp->err_help];
2289 while ( j<str_stop(mp->err_help) ) { 
2290   if ( mp->str_pool[j]!='%' ) mp_print_str(mp, mp->str_pool[j]);
2291   else if ( j+1==str_stop(mp->err_help) ) mp_print_ln(mp);
2292   else if ( mp->str_pool[j+1]!='%' ) mp_print_ln(mp);
2293   else  { j++; mp_print_char(mp, xord('%')); };
2294   j++;
2295 }
2296
2297 @ @<Put help message on the transcript file@>=
2298 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) decr(mp->selector); /* avoid terminal output */
2299 if ( mp->use_err_help ) { 
2300   mp_print_nl(mp, "");
2301   @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2302 } else { 
2303   while ( mp->help_ptr>0 ){ 
2304     decr(mp->help_ptr); mp_print_nl(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]);
2305   };
2306 }
2307 mp_print_ln(mp);
2308 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) incr(mp->selector); /* re-enable terminal output */
2309 mp_print_ln(mp)
2310
2311 @ In anomalous cases, the print selector might be in an unknown state;
2312 the following subroutine is called to fix things just enough to keep
2313 running a bit longer.
2314
2315 @c 
2316 void mp_normalize_selector (MP mp) { 
2317   if ( mp->log_opened ) mp->selector=term_and_log;
2318   else mp->selector=term_only;
2319   if ( mp->job_name==NULL) mp_open_log_file(mp);
2320   if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) decr(mp->selector);
2321 }
2322
2323 @ The following procedure prints \MP's last words before dying.
2324
2325 @d succumb { if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode )
2326     mp->interaction=mp_scroll_mode; /* no more interaction */
2327   if ( mp->log_opened ) mp_error(mp);
2328   mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp); /* irrecoverable error */
2329   }
2330
2331 @<Error hand...@>=
2332 void mp_fatal_error (MP mp, const char *s) { /* prints |s|, and that's it */
2333   mp_normalize_selector(mp);
2334   print_err("Emergency stop"); help1(s); succumb;
2335 @.Emergency stop@>
2336 }
2337
2338 @ @<Exported function ...@>=
2339 extern void mp_fatal_error (MP mp, const char *s);
2340
2341
2342 @ Here is the most dreaded error message.
2343
2344 @<Error hand...@>=
2345 void mp_overflow (MP mp, const char *s, integer n) { /* stop due to finiteness */
2346   char msg[256];
2347   mp_normalize_selector(mp);
2348   mp_snprintf(msg, 256, "MetaPost capacity exceeded, sorry [%s=%d]",s,(int)n);
2349 @.MetaPost capacity exceeded ...@>
2350   print_err(msg);
2351   help2("If you really absolutely need more capacity,",
2352         "you can ask a wizard to enlarge me.");
2353   succumb;
2354 }
2355
2356 @ @<Internal library declarations@>=
2357 void mp_overflow (MP mp, const char *s, integer n);
2358
2359 @ The program might sometime run completely amok, at which point there is
2360 no choice but to stop. If no previous error has been detected, that's bad
2361 news; a message is printed that is really intended for the \MP\
2362 maintenance person instead of the user (unless the user has been
2363 particularly diabolical).  The index entries for `this can't happen' may
2364 help to pinpoint the problem.
2365 @^dry rot@>
2366
2367 @<Internal library ...@>=
2368 void mp_confusion (MP mp, const char *s);
2369
2370 @ Consistency check violated; |s| tells where.
2371 @<Error hand...@>=
2372 void mp_confusion (MP mp, const char *s) {
2373   char msg[256];
2374   mp_normalize_selector(mp);
2375   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) { 
2376     mp_snprintf(msg, 256, "This can't happen (%s)",s);
2377 @.This can't happen@>
2378     print_err(msg);
2379     help1("I'm broken. Please show this to someone who can fix can fix");
2380   } else { 
2381     print_err("I can\'t go on meeting you like this");
2382 @.I can't go on...@>
2383     help2("One of your faux pas seems to have wounded me deeply...",
2384           "in fact, I'm barely conscious. Please fix it and try again.");
2385   }
2386   succumb;
2387 }
2388
2389 @ Users occasionally want to interrupt \MP\ while it's running.
2390 If the runtime system allows this, one can implement
2391 a routine that sets the global variable |interrupt| to some nonzero value
2392 when such an interrupt is signaled. Otherwise there is probably at least
2393 a way to make |interrupt| nonzero using the C debugger.
2394 @^system dependencies@>
2395 @^debugging@>
2396
2397 @d check_interrupt { if ( mp->interrupt!=0 )
2398    mp_pause_for_instructions(mp); }
2399
2400 @<Global...@>=
2401 integer interrupt; /* should \MP\ pause for instructions? */
2402 boolean OK_to_interrupt; /* should interrupts be observed? */
2403 integer run_state; /* are we processing input ?*/
2404 boolean finished; /* set true by |close_files_and_terminate| */
2405
2406 @ @<Allocate or ...@>=
2407 mp->OK_to_interrupt=true;
2408 mp->finished=false;
2409
2410 @ When an interrupt has been detected, the program goes into its
2411 highest interaction level and lets the user have the full flexibility of
2412 the |error| routine.  \MP\ checks for interrupts only at times when it is
2413 safe to do this.
2414
2415 @c 
2416 static void mp_pause_for_instructions (MP mp) { 
2417   if ( mp->OK_to_interrupt ) { 
2418     mp->interaction=mp_error_stop_mode;
2419     if ( (mp->selector==log_only)||(mp->selector==no_print) )
2420       incr(mp->selector);
2421     print_err("Interruption");
2422 @.Interruption@>
2423     help3("You rang?",
2424          "Try to insert some instructions for me (e.g.,`I show x'),",
2425          "unless you just want to quit by typing `X'.");
2426     mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
2427     mp->interrupt=0;
2428   }
2429 }
2430
2431 @ Many of \MP's error messages state that a missing token has been
2432 inserted behind the scenes. We can save string space and program space
2433 by putting this common code into a subroutine.
2434
2435 @c 
2436 static void mp_missing_err (MP mp, const char *s) { 
2437   char msg[256];
2438   mp_snprintf(msg, 256, "Missing `%s' has been inserted", s);
2439 @.Missing...inserted@>
2440   print_err(msg);
2441 }
2442
2443 @* \[7] Arithmetic with scaled numbers.
2444 The principal computations performed by \MP\ are done entirely in terms of
2445 integers less than $2^{31}$ in magnitude; thus, the arithmetic specified in this
2446 program can be carried out in exactly the same way on a wide variety of
2447 computers, including some small ones.
2448 @^small computers@>
2449
2450 But C does not rigidly define the |/| operation in the case of negative
2451 dividends; for example, the result of |(-2*n-1) / 2| is |-(n+1)| on some
2452 computers and |-n| on others (is this true ?).  There are two principal
2453 types of arithmetic: ``translation-preserving,'' in which the identity
2454 |(a+q*b)/b=(a/b)+q| is valid; and ``negation-preserving,'' in which
2455 |(-a)/b=-(a/b)|. This leads to two \MP s, which can produce
2456 different results, although the differences should be negligible when the
2457 language is being used properly.  The \TeX\ processor has been defined
2458 carefully so that both varieties of arithmetic will produce identical
2459 output, but it would be too inefficient to constrain \MP\ in a similar way.
2460
2461 @d el_gordo   0x7fffffff /* $2^{31}-1$, the largest value that \MP\ likes */
2462
2463
2464 @ One of \MP's most common operations is the calculation of
2465 $\lfloor{a+b\over2}\rfloor$,
2466 the midpoint of two given integers |a| and~|b|. The most decent way to do
2467 this is to write `|(a+b)/2|'; but on many machines it is more efficient 
2468 to calculate `|(a+b)>>1|'.
2469
2470 Therefore the midpoint operation will always be denoted by `|half(a+b)|'
2471 in this program. If \MP\ is being implemented with languages that permit
2472 binary shifting, the |half| macro should be changed to make this operation
2473 as efficient as possible.  Since some systems have shift operators that can
2474 only be trusted to work on positive numbers, there is also a macro |halfp|
2475 that is used only when the quantity being halved is known to be positive
2476 or zero.
2477
2478 @d half(A) ((A) / 2)
2479 @d halfp(A) (integer)((unsigned)(A) >> 1)
2480
2481 @ A single computation might use several subroutine calls, and it is
2482 desirable to avoid producing multiple error messages in case of arithmetic
2483 overflow. So the routines below set the global variable |arith_error| to |true|
2484 instead of reporting errors directly to the user.
2485 @^overflow in arithmetic@>
2486
2487 @<Glob...@>=
2488 boolean arith_error; /* has arithmetic overflow occurred recently? */
2489
2490 @ @<Allocate or ...@>=
2491 mp->arith_error=false;
2492
2493 @ At crucial points the program will say |check_arith|, to test if
2494 an arithmetic error has been detected.
2495
2496 @d check_arith { if ( mp->arith_error ) mp_clear_arith(mp); }
2497
2498 @c 
2499 static void mp_clear_arith (MP mp) { 
2500   print_err("Arithmetic overflow");
2501 @.Arithmetic overflow@>
2502   help4("Uh, oh. A little while ago one of the quantities that I was",
2503        "computing got too large, so I'm afraid your answers will be",
2504        "somewhat askew. You'll probably have to adopt different",
2505        "tactics next time. But I shall try to carry on anyway.");
2506   mp_error(mp); 
2507   mp->arith_error=false;
2508 }
2509
2510 @ Addition is not always checked to make sure that it doesn't overflow,
2511 but in places where overflow isn't too unlikely the |slow_add| routine
2512 is used.
2513
2514 @c static integer mp_slow_add (MP mp,integer x, integer y) { 
2515   if ( x>=0 )  {
2516     if ( y<=el_gordo-x ) { 
2517       return x+y;
2518     } else  { 
2519       mp->arith_error=true; 
2520           return el_gordo;
2521     }
2522   } else  if ( -y<=el_gordo+x ) {
2523     return x+y;
2524   } else { 
2525     mp->arith_error=true; 
2526         return -el_gordo;
2527   }
2528 }
2529
2530 @ Fixed-point arithmetic is done on {\sl scaled integers\/} that are multiples
2531 of $2^{-16}$. In other words, a binary point is assumed to be sixteen bit
2532 positions from the right end of a binary computer word.
2533
2534 @d quarter_unit   040000 /* $2^{14}$, represents 0.250000 */
2535 @d half_unit   0100000 /* $2^{15}$, represents 0.50000 */
2536 @d three_quarter_unit   0140000 /* $3\cdot2^{14}$, represents 0.75000 */
2537 @d unity   0200000 /* $2^{16}$, represents 1.00000 */
2538 @d two   0400000 /* $2^{17}$, represents 2.00000 */
2539 @d three   0600000 /* $2^{17}+2^{16}$, represents 3.00000 */
2540
2541 @<Types...@>=
2542 typedef integer scaled; /* this type is used for scaled integers */
2543
2544 @ The following function is used to create a scaled integer from a given decimal
2545 fraction $(.d_0d_1\ldots d_{k-1})$, where |0<=k<=17|. The digit $d_i$ is
2546 given in |dig[i]|, and the calculation produces a correctly rounded result.
2547
2548 @c 
2549 static scaled mp_round_decimals (MP mp,quarterword k) {
2550   /* converts a decimal fraction */
2551  unsigned a = 0; /* the accumulator */
2552  while ( k-->0 ) { 
2553     a=(a+mp->dig[k]*two) / 10;
2554   }
2555   return (scaled)halfp(a+1);
2556 }
2557
2558 @ Conversely, here is a procedure analogous to |print_int|. If the output
2559 of this procedure is subsequently read by \MP\ and converted by the
2560 |round_decimals| routine above, it turns out that the original value will
2561 be reproduced exactly. A decimal point is printed only if the value is
2562 not an integer. If there is more than one way to print the result with
2563 the optimum number of digits following the decimal point, the closest
2564 possible value is given.
2565
2566 The invariant relation in the \&{repeat} loop is that a sequence of
2567 decimal digits yet to be printed will yield the original number if and only if
2568 they form a fraction~$f$ in the range $s-\delta\L10\cdot2^{16}f<s$.
2569 We can stop if and only if $f=0$ satisfies this condition; the loop will
2570 terminate before $s$ can possibly become zero.
2571
2572 @<Basic printing...@>=
2573 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s) { /* prints scaled real, rounded to five  digits */
2574   scaled delta; /* amount of allowable inaccuracy */
2575   if ( s<0 ) { 
2576         mp_print_char(mp, xord('-')); 
2577     negate(s); /* print the sign, if negative */
2578   }
2579   mp_print_int(mp, s / unity); /* print the integer part */
2580   s=10*(s % unity)+5;
2581   if ( s!=5 ) { 
2582     delta=10; 
2583     mp_print_char(mp, xord('.'));
2584     do {  
2585       if ( delta>unity )
2586         s=s+0100000-(delta / 2); /* round the final digit */
2587       mp_print_char(mp, xord('0'+(s / unity))); 
2588       s=10*(s % unity); 
2589       delta=delta*10;
2590     } while (s>delta);
2591   }
2592 }
2593
2594 @ We often want to print two scaled quantities in parentheses,
2595 separated by a comma.
2596
2597 @<Basic printing...@>=
2598 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) { /* prints `|(x,y)|' */
2599   mp_print_char(mp, xord('(')); 
2600   mp_print_scaled(mp, x); 
2601   mp_print_char(mp, xord(',')); 
2602   mp_print_scaled(mp, y);
2603   mp_print_char(mp, xord(')'));
2604 }
2605
2606 @ The |scaled| quantities in \MP\ programs are generally supposed to be
2607 less than $2^{12}$ in absolute value, so \MP\ does much of its internal
2608 arithmetic with 28~significant bits of precision. A |fraction| denotes
2609 a scaled integer whose binary point is assumed to be 28 bit positions
2610 from the right.
2611
2612 @d fraction_half 01000000000 /* $2^{27}$, represents 0.50000000 */
2613 @d fraction_one 02000000000 /* $2^{28}$, represents 1.00000000 */
2614 @d fraction_two 04000000000 /* $2^{29}$, represents 2.00000000 */
2615 @d fraction_three 06000000000 /* $3\cdot2^{28}$, represents 3.00000000 */
2616 @d fraction_four 010000000000 /* $2^{30}$, represents 4.00000000 */
2617
2618 @<Types...@>=
2619 typedef integer fraction; /* this type is used for scaled fractions */
2620
2621 @ In fact, the two sorts of scaling discussed above aren't quite
2622 sufficient; \MP\ has yet another, used internally to keep track of angles
2623 in units of $2^{-20}$ degrees.
2624
2625 @d forty_five_deg 0264000000 /* $45\cdot2^{20}$, represents $45^\circ$ */
2626 @d ninety_deg 0550000000 /* $90\cdot2^{20}$, represents $90^\circ$ */
2627 @d one_eighty_deg 01320000000 /* $180\cdot2^{20}$, represents $180^\circ$ */
2628 @d three_sixty_deg 02640000000 /* $360\cdot2^{20}$, represents $360^\circ$ */
2629
2630 @<Types...@>=
2631 typedef integer angle; /* this type is used for scaled angles */
2632
2633 @ The |make_fraction| routine produces the |fraction| equivalent of
2634 |p/q|, given integers |p| and~|q|; it computes the integer
2635 $f=\lfloor2^{28}p/q+{1\over2}\rfloor$, when $p$ and $q$ are
2636 positive. If |p| and |q| are both of the same scaled type |t|,
2637 the ``type relation'' |make_fraction(t,t)=fraction| is valid;
2638 and it's also possible to use the subroutine ``backwards,'' using
2639 the relation |make_fraction(t,fraction)=t| between scaled types.
2640
2641 If the result would have magnitude $2^{31}$ or more, |make_fraction|
2642 sets |arith_error:=true|. Most of \MP's internal computations have
2643 been designed to avoid this sort of error.
2644
2645 If this subroutine were programmed in assembly language on a typical
2646 machine, we could simply compute |(@t$2^{28}$@>*p)div q|, since a
2647 double-precision product can often be input to a fixed-point division
2648 instruction. But when we are restricted to int-eger arithmetic it
2649 is necessary either to resort to multiple-precision maneuvering
2650 or to use a simple but slow iteration. The multiple-precision technique
2651 would be about three times faster than the code adopted here, but it
2652 would be comparatively long and tricky, involving about sixteen
2653 additional multiplications and divisions.
2654
2655 This operation is part of \MP's ``inner loop''; indeed, it will
2656 consume nearly 10\pct! of the running time (exclusive of input and output)
2657 if the code below is left unchanged. A machine-dependent recoding
2658 will therefore make \MP\ run faster. The present implementation
2659 is highly portable, but slow; it avoids multiplication and division
2660 except in the initial stage. System wizards should be careful to
2661 replace it with a routine that is guaranteed to produce identical
2662 results in all cases.
2663 @^system dependencies@>
2664
2665 As noted below, a few more routines should also be replaced by machine-dependent
2666 code, for efficiency. But when a procedure is not part of the ``inner loop,''
2667 such changes aren't advisable; simplicity and robustness are
2668 preferable to trickery, unless the cost is too high.
2669 @^inner loop@>
2670
2671 @<Internal library declarations@>=
2672 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) ;
2673
2674 @ @<Declarations@>=
2675 static fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q);
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 @<Internal library 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 static 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 static 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 static 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 (scaled)(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; y++;
3149 };
3150 x+=x; y=y+y-q; q+=q;
3151 if ( x>=fraction_four ) { x=x-fraction_four; 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 static 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=(integer)halfp(a); b=(integer)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 static 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); 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 static 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   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 static 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; 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; 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 static 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   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 static 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 static 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 static 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 static 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 extern char *mp_strdup(const char *p) ;
3831 extern void mp_xfree ( @= /*@@only@@*/ /*@@out@@*/ /*@@null@@*/ @> void *x);
3832 extern @= /*@@only@@*/ @> void *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) ;
3833 extern @= /*@@only@@*/ @> void *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) ;
3834 extern @= /*@@only@@*/ @> char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s);
3835 extern void mp_do_snprintf(char *str, int size, const char *fmt, ...);
3836
3837 @ The |max_size_test| guards against overflow, on the assumption that
3838 |size_t| is at least 31bits wide.
3839
3840 @d max_size_test 0x7FFFFFFF
3841
3842 @c
3843 char *mp_strdup(const char *p) {
3844   char *r;
3845   size_t l;
3846   if (p==NULL) return NULL;
3847   l = strlen(p);
3848   r = malloc (l*sizeof(char)+1);
3849   if (r==NULL)
3850     return NULL;
3851   return memcpy (r,p,(l+1));
3852 }
3853 void mp_xfree (void *x) {
3854   if (x!=NULL) free(x);
3855 }
3856 void  *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) {
3857   void *w ; 
3858   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3859     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3860     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3861   }
3862   w = realloc (p,(nmem*size));
3863   if (w==NULL) {
3864     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3865     mp->history =mp_system_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3866   }
3867   return w;
3868 }
3869 void  *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) {
3870   void *w;
3871   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3872     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3873     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3874   }
3875   w = malloc (nmem*size);
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 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s) {
3883   char *w; 
3884   if (s==NULL)
3885     return NULL;
3886   w = mp_strdup(s);
3887   if (w==NULL) {
3888     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3889     mp->history =mp_system_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3890   }
3891   return w;
3892 }
3893
3894 @ @<Internal library declarations@>=
3895 #ifdef HAVE_SNPRINTF
3896 #define mp_snprintf (void)snprintf
3897 #else
3898 #define mp_snprintf mp_do_snprintf
3899 #endif
3900
3901 @ This internal version is rather stupid, but good enough for its purpose.
3902
3903 @c
3904 static char *mp_itoa (int i) {
3905   char res[32] ;
3906   unsigned idx = 30;
3907   unsigned v = (unsigned)abs(i);
3908   memset(res,0,32*sizeof(char));
3909   while (v>=10) {
3910     char d = (char)(v % 10);
3911     v = v / 10;
3912     res[idx--] = d;
3913   }
3914   res[idx--] = (char)v;
3915   if (i<0) {
3916       res[idx--] = '-';
3917   }
3918   return mp_strdup(res+idx);
3919 }
3920 static char *mp_utoa (unsigned v) {
3921   char res[32] ;
3922   unsigned idx = 30;
3923   memset(res,0,32*sizeof(char));
3924   while (v>=10) {
3925     char d = (char)(v % 10);
3926     v = v / 10;
3927     res[idx--] = d;
3928   }
3929   res[idx--] = (char)v;
3930   return mp_strdup(res+idx);
3931 }
3932 void mp_do_snprintf (char *str, int size, const char *format, ...) {
3933   const char *fmt;
3934   char *res;
3935   va_list ap;
3936   va_start(ap, format);
3937   res = str;
3938   for (fmt=format;*fmt!='\0';fmt++) {
3939      if (*fmt=='%') {
3940        fmt++;
3941        switch(*fmt) {
3942        case 's':
3943          {
3944            char *s = va_arg(ap, char *);
3945            while (*s) {
3946              *res = *s++;
3947              if (size-->0) res++;
3948            }
3949          }
3950          break;
3951        case 'i':
3952        case 'd':
3953          {
3954            char *s = mp_itoa(va_arg(ap, int));
3955            if (s != NULL) {
3956              while (*s) {
3957                *res = *s++;
3958                if (size-->0) res++;
3959              }
3960            }
3961          }
3962          break;
3963        case 'u':
3964          {
3965            char *s = mp_utoa(va_arg(ap, unsigned));
3966            if (s != NULL) {
3967              while (*s) {
3968                *res = *s++;
3969                if (size-->0) res++;
3970              }
3971            }
3972          }
3973          break;
3974        case '%':
3975          *res = '%';
3976          if (size-->0) res++;
3977          break;
3978        default:
3979          *res = '%';
3980          if (size-->0) res++;
3981          *res = *fmt;
3982          if (size-->0) res++;
3983          break;
3984        }
3985      } else {
3986        *res = *fmt;
3987        if (size-->0) res++;
3988      }
3989   }
3990   *res = '\0';
3991   va_end(ap);
3992 }
3993
3994
3995 @<Allocate or initialize ...@>=
3996 mp->mem = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (memory_word));
3997 memset(mp->mem,0,(mp->mem_max+1)*sizeof (memory_word));
3998
3999 @ @<Dealloc variables@>=
4000 xfree(mp->mem);
4001
4002 @ Users who wish to study the memory requirements of particular applications can
4003 can use optional special features that keep track of current and
4004 maximum memory usage. When code between the delimiters |stat| $\ldots$
4005 |tats| is not ``commented out,'' \MP\ will run a bit slower but it will
4006 report these statistics when |mp_tracing_stats| is positive.
4007
4008 @<Glob...@>=
4009 integer var_used; integer dyn_used; /* how much memory is in use */
4010
4011 @ Let's consider the one-word memory region first, since it's the
4012 simplest. The pointer variable |mem_end| holds the highest-numbered location
4013 of |mem| that has ever been used. The free locations of |mem| that
4014 occur between |hi_mem_min| and |mem_end|, inclusive, are of type
4015 |two_halves|, and we write |info(p)| and |mp_link(p)| for the |lh|
4016 and |rh| fields of |mem[p]| when it is of this type. The single-word
4017 free locations form a linked list
4018 $$|avail|,\;\hbox{|mp_link(avail)|},\;\hbox{|mp_link(mp_link(avail))|},\;\ldots$$
4019 terminated by |null|.
4020
4021 @d mp_link(A)   mp->mem[(A)].hh.rh /* the |link| field of a memory word */
4022 @d info(A)   mp->mem[(A)].hh.lh /* the |info| field of a memory word */
4023
4024 @<Glob...@>=
4025 pointer avail; /* head of the list of available one-word nodes */
4026 pointer mem_end; /* the last one-word node used in |mem| */
4027
4028 @ If one-word memory is exhausted, it might mean that the user has forgotten
4029 a token like `\&{enddef}' or `\&{endfor}'. We will define some procedures
4030 later that try to help pinpoint the trouble.
4031
4032 @ The function |get_avail| returns a pointer to a new one-word node whose
4033 |link| field is null. However, \MP\ will halt if there is no more room left.
4034 @^inner loop@>
4035
4036 @c 
4037 static pointer mp_get_avail (MP mp) { /* single-word node allocation */
4038   pointer p; /* the new node being got */
4039   p=mp->avail; /* get top location in the |avail| stack */
4040   if ( p!=null ) {
4041     mp->avail=mp_link(mp->avail); /* and pop it off */
4042   } else if ( mp->mem_end<mp->mem_max ) { /* or go into virgin territory */
4043     incr(mp->mem_end); p=mp->mem_end;
4044   } else { 
4045     decr(mp->hi_mem_min); p=mp->hi_mem_min;
4046     if ( mp->hi_mem_min<=mp->lo_mem_max ) { 
4047       mp_runaway(mp); /* if memory is exhausted, display possible runaway text */
4048       mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4049       /* quit; all one-word nodes are busy */
4050 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4051     }
4052   }
4053   mp_link(p)=null; /* provide an oft-desired initialization of the new node */
4054   incr(mp->dyn_used);/* maintain statistics */
4055   return p;
4056 }
4057
4058 @ Conversely, a one-word node is recycled by calling |free_avail|.
4059
4060 @d free_avail(A)  /* single-word node liberation */
4061   { mp_link((A))=mp->avail; mp->avail=(A); decr(mp->dyn_used);  }
4062
4063 @ There's also a |fast_get_avail| routine, which saves the procedure-call
4064 overhead at the expense of extra programming. This macro is used in
4065 the places that would otherwise account for the most calls of |get_avail|.
4066 @^inner loop@>
4067
4068 @d fast_get_avail(A) { 
4069   (A)=mp->avail; /* avoid |get_avail| if possible, to save time */
4070   if ( (A)==null ) { (A)=mp_get_avail(mp); } 
4071   else { mp->avail=mp_link((A)); mp_link((A))=null;  incr(mp->dyn_used); }
4072   }
4073
4074 @ The available-space list that keeps track of the variable-size portion
4075 of |mem| is a nonempty, doubly-linked circular list of empty nodes,
4076 pointed to by the roving pointer |rover|.
4077
4078 Each empty node has size 2 or more; the first word contains the special
4079 value |max_halfword| in its |link| field and the size in its |info| field;
4080 the second word contains the two pointers for double linking.
4081
4082 Each nonempty node also has size 2 or more. Its first word is of type
4083 |two_halves|\kern-1pt, and its |link| field is never equal to |max_halfword|.
4084 Otherwise there is complete flexibility with respect to the contents
4085 of its other fields and its other words.
4086
4087 (We require |mem_max<max_halfword| because terrible things can happen
4088 when |max_halfword| appears in the |link| field of a nonempty node.)
4089
4090 @d empty_flag   max_halfword /* the |link| of an empty variable-size node */
4091 @d is_empty(A)   (mp_link((A))==empty_flag) /* tests for empty node */
4092 @d node_size   info /* the size field in empty variable-size nodes */
4093 @d lmp_link(A)   info((A)+1) /* left link in doubly-linked list of empty nodes */
4094 @d rmp_link(A)   mp_link((A)+1) /* right link in doubly-linked list of empty nodes */
4095
4096 @<Glob...@>=
4097 pointer rover; /* points to some node in the list of empties */
4098
4099 @ A call to |get_node| with argument |s| returns a pointer to a new node
4100 of size~|s|, which must be 2~or more. The |link| field of the first word
4101 of this new node is set to null. An overflow stop occurs if no suitable
4102 space exists.
4103
4104 If |get_node| is called with $s=2^{30}$, it simply merges adjacent free
4105 areas and returns the value |max_halfword|.
4106
4107 @<Internal library declarations@>=
4108 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) ;
4109
4110 @ @c 
4111 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) { /* variable-size node allocation */
4112   pointer p; /* the node currently under inspection */
4113   pointer q;  /* the node physically after node |p| */
4114   integer r; /* the newly allocated node, or a candidate for this honor */
4115   integer t,tt; /* temporary registers */
4116 @^inner loop@>
4117  RESTART: 
4118   p=mp->rover; /* start at some free node in the ring */
4119   do {  
4120     @<Try to allocate within node |p| and its physical successors,
4121      and |goto found| if allocation was possible@>;
4122     if (rmp_link(p)==null || (rmp_link(p)==p && p!=mp->rover)) {
4123       print_err("Free list garbled");
4124       help3("I found an entry in the list of free nodes that links",
4125        "badly. I will try to ignore the broken link, but something",
4126        "is seriously amiss. It is wise to warn the maintainers.")
4127           mp_error(mp);
4128       rmp_link(p)=mp->rover;
4129     }
4130         p=rmp_link(p); /* move to the next node in the ring */
4131   } while (p!=mp->rover); /* repeat until the whole list has been traversed */
4132   if ( s==010000000000 ) { 
4133     return max_halfword;
4134   };
4135   if ( mp->lo_mem_max+2<mp->hi_mem_min ) {
4136     if ( mp->lo_mem_max+2<=max_halfword ) {
4137       @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>;
4138     }
4139   }
4140   mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4141   /* sorry, nothing satisfactory is left */
4142 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4143 FOUND: 
4144   mp_link(r)=null; /* this node is now nonempty */
4145   mp->var_used+=s; /* maintain usage statistics */
4146   return r;
4147 }
4148
4149 @ The lower part of |mem| grows by 1000 words at a time, unless
4150 we are very close to going under. When it grows, we simply link
4151 a new node into the available-space list. This method of controlled
4152 growth helps to keep the |mem| usage consecutive when \MP\ is
4153 implemented on ``virtual memory'' systems.
4154 @^virtual memory@>
4155
4156 @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>=
4157
4158   if ( mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max>=1998 ) {
4159     t=mp->lo_mem_max+1000;
4160   } else {
4161     t=mp->lo_mem_max+1+(mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max) / 2; 
4162     /* |lo_mem_max+2<=t<hi_mem_min| */
4163   }
4164   if ( t>max_halfword ) t=max_halfword;
4165   p=lmp_link(mp->rover); q=mp->lo_mem_max; rmp_link(p)=q; lmp_link(mp->rover)=q;
4166   rmp_link(q)=mp->rover; lmp_link(q)=p; mp_link(q)=empty_flag; 
4167   node_size(q)=t-mp->lo_mem_max;
4168   mp->lo_mem_max=t; mp_link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4169   mp->rover=q; 
4170   goto RESTART;
4171 }
4172
4173 @ @<Try to allocate...@>=
4174 q=p+node_size(p); /* find the physical successor */
4175 while ( is_empty(q) ) { /* merge node |p| with node |q| */
4176   t=rmp_link(q); tt=lmp_link(q);
4177 @^inner loop@>
4178   if ( q==mp->rover ) mp->rover=t;
4179   lmp_link(t)=tt; rmp_link(tt)=t;
4180   q=q+node_size(q);
4181 }
4182 r=q-s;
4183 if ( r>p+1 ) {
4184   @<Allocate from the top of node |p| and |goto found|@>;
4185 }
4186 if ( r==p ) { 
4187   if ( rmp_link(p)!=p ) {
4188     @<Allocate entire node |p| and |goto found|@>;
4189   }
4190 }
4191 node_size(p)=q-p /* reset the size in case it grew */
4192
4193 @ @<Allocate from the top...@>=
4194
4195   node_size(p)=r-p; /* store the remaining size */
4196   mp->rover=p; /* start searching here next time */
4197   goto FOUND;
4198 }
4199
4200 @ Here we delete node |p| from the ring, and let |rover| rove around.
4201
4202 @<Allocate entire...@>=
4203
4204   mp->rover=rmp_link(p); t=lmp_link(p);
4205   lmp_link(mp->rover)=t; rmp_link(t)=mp->rover;
4206   goto FOUND;
4207 }
4208
4209 @ Conversely, when some variable-size node |p| of size |s| is no longer needed,
4210 the operation |free_node(p,s)| will make its words available, by inserting
4211 |p| as a new empty node just before where |rover| now points.
4212
4213 @<Internal library declarations@>=
4214 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) ;
4215
4216 @ @c 
4217 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) { /* variable-size node
4218   liberation */
4219   pointer q; /* |lmp_link(rover)| */
4220   node_size(p)=s; mp_link(p)=empty_flag;
4221 @^inner loop@>
4222   q=lmp_link(mp->rover); lmp_link(p)=q; rmp_link(p)=mp->rover; /* set both links */
4223   lmp_link(mp->rover)=p; rmp_link(q)=p; /* insert |p| into the ring */
4224   mp->var_used-=s; /* maintain statistics */
4225 }
4226
4227 @ Just before \.{INIMP} writes out the memory, it sorts the doubly linked
4228 available space list. The list is probably very short at such times, so a
4229 simple insertion sort is used. The smallest available location will be
4230 pointed to by |rover|, the next-smallest by |rmp_link(rover)|, etc.
4231
4232 @c 
4233 static void mp_sort_avail (MP mp) { /* sorts the available variable-size nodes
4234   by location */
4235   pointer p,q,r; /* indices into |mem| */
4236   pointer old_rover; /* initial |rover| setting */
4237   p=mp_get_node(mp, 010000000000); /* merge adjacent free areas */
4238   p=rmp_link(mp->rover); rmp_link(mp->rover)=max_halfword; old_rover=mp->rover;
4239   while ( p!=old_rover ) {
4240     @<Sort |p| into the list starting at |rover|
4241      and advance |p| to |rmp_link(p)|@>;
4242   }
4243   p=mp->rover;
4244   while ( rmp_link(p)!=max_halfword ) { 
4245     lmp_link(rmp_link(p))=p; p=rmp_link(p);
4246   };
4247   rmp_link(p)=mp->rover; lmp_link(mp->rover)=p;
4248 }
4249
4250 @ The following |while| loop is guaranteed to
4251 terminate, since the list that starts at
4252 |rover| ends with |max_halfword| during the sorting procedure.
4253
4254 @<Sort |p|...@>=
4255 if ( p<mp->rover ) { 
4256   q=p; p=rmp_link(q); rmp_link(q)=mp->rover; mp->rover=q;
4257 } else  { 
4258   q=mp->rover;
4259   while ( rmp_link(q)<p ) q=rmp_link(q);
4260   r=rmp_link(p); rmp_link(p)=rmp_link(q); rmp_link(q)=p; p=r;
4261 }
4262
4263 @* \[11] Memory layout.
4264 Some areas of |mem| are dedicated to fixed usage, since static allocation is
4265 more efficient than dynamic allocation when we can get away with it. For
4266 example, locations |0| to |1| are always used to store a
4267 two-word dummy token whose second word is zero.
4268 The following macro definitions accomplish the static allocation by giving
4269 symbolic names to the fixed positions. Static variable-size nodes appear
4270 in locations |0| through |lo_mem_stat_max|, and static single-word nodes
4271 appear in locations |hi_mem_stat_min| through |mem_top|, inclusive.
4272
4273 @d null_dash (2) /* the first two words are reserved for a null value */
4274 @d dep_head (null_dash+3) /* we will define |dash_node_size=3| */
4275 @d zero_val (dep_head+2) /* two words for a permanently zero value */
4276 @d temp_val (zero_val+2) /* two words for a temporary value node */
4277 @d end_attr temp_val /* we use |end_attr+2| only */
4278 @d inf_val (end_attr+2) /* and |inf_val+1| only */
4279 @d test_pen (inf_val+2)
4280   /* nine words for a pen used when testing the turning number */
4281 @d bad_vardef (test_pen+9) /* two words for \&{vardef} error recovery */
4282 @d lo_mem_stat_max (bad_vardef+1)  /* largest statically
4283   allocated word in the variable-size |mem| */
4284 @#
4285 @d sentinel mp->mem_top /* end of sorted lists */
4286 @d temp_head (mp->mem_top-1) /* head of a temporary list of some kind */
4287 @d hold_head (mp->mem_top-2) /* head of a temporary list of another kind */
4288 @d spec_head (mp->mem_top-3) /* head of a list of unprocessed \&{special} items */
4289 @d hi_mem_stat_min (mp->mem_top-3) /* smallest statically allocated word in
4290   the one-word |mem| */
4291
4292 @ The following code gets the dynamic part of |mem| off to a good start,
4293 when \MP\ is initializing itself the slow way.
4294
4295 @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
4296 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; /* initialize the dynamic memory */
4297 mp_link(mp->rover)=empty_flag;
4298 node_size(mp->rover)=1000; /* which is a 1000-word available node */
4299 lmp_link(mp->rover)=mp->rover; rmp_link(mp->rover)=mp->rover;
4300 mp->lo_mem_max=mp->rover+1000; 
4301 mp_link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4302 for (k=hi_mem_stat_min;k<=(int)mp->mem_top;k++) {
4303   mp->mem[k]=mp->mem[mp->lo_mem_max]; /* clear list heads */
4304 }
4305 mp->avail=null; mp->mem_end=mp->mem_top;
4306 mp->hi_mem_min=hi_mem_stat_min; /* initialize the one-word memory */
4307 mp->var_used=lo_mem_stat_max+1; 
4308 mp->dyn_used=mp->mem_top+1-(hi_mem_stat_min);  /* initialize statistics */
4309 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>;
4310
4311 @ The procedure |flush_list(p)| frees an entire linked list of one-word
4312 nodes that starts at a given position, until coming to |sentinel| or a
4313 pointer that is not in the one-word region. Another procedure,
4314 |flush_node_list|, frees an entire linked list of one-word and two-word
4315 nodes, until coming to a |null| pointer.
4316 @^inner loop@>
4317
4318 @c 
4319 static void mp_flush_list (MP mp,pointer p) { /* makes list of single-word nodes  available */
4320   pointer q,r; /* list traversers */
4321   if ( p>=mp->hi_mem_min ) if ( p!=sentinel ) { 
4322     r=p;
4323     do {  
4324       q=r; r=mp_link(r); 
4325       decr(mp->dyn_used);
4326       if ( r<mp->hi_mem_min ) break;
4327     } while (r!=sentinel);
4328   /* now |q| is the last node on the list */
4329     mp_link(q)=mp->avail; mp->avail=p;
4330   }
4331 }
4332 @#
4333 static void mp_flush_node_list (MP mp,pointer p) {
4334   pointer q; /* the node being recycled */
4335   while ( p!=null ){ 
4336     q=p; p=mp_link(p);
4337     if ( q<mp->hi_mem_min ) 
4338       mp_free_node(mp, q,2);
4339     else 
4340       free_avail(q);
4341   }
4342 }
4343
4344 @ If \MP\ is extended improperly, the |mem| array might get screwed up.
4345 For example, some pointers might be wrong, or some ``dead'' nodes might not
4346 have been freed when the last reference to them disappeared. Procedures
4347 |check_mem| and |search_mem| are available to help diagnose such
4348 problems. These procedures make use of two arrays called |free| and
4349 |was_free| that are present only if \MP's debugging routines have
4350 been included. (You may want to decrease the size of |mem| while you
4351 @^debugging@>
4352 are debugging.)
4353
4354 Because |boolean|s are typedef-d as ints, it is better to use
4355 unsigned chars here.
4356
4357 @<Glob...@>=
4358 unsigned char *free; /* free cells */
4359 unsigned char *was_free; /* previously free cells */
4360 pointer was_mem_end; pointer was_lo_max; pointer was_hi_min;
4361   /* previous |mem_end|, |lo_mem_max|,and |hi_mem_min| */
4362 boolean panicking; /* do we want to check memory constantly? */
4363
4364 @ @<Allocate or initialize ...@>=
4365 mp->free = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (unsigned char));
4366 mp->was_free = xmalloc ((mp->mem_max+1), sizeof (unsigned char));
4367
4368 @ @<Dealloc variables@>=
4369 xfree(mp->free);
4370 xfree(mp->was_free);
4371
4372 @ @<Allocate or ...@>=
4373 mp->was_hi_min=mp->mem_max;
4374 mp->panicking=false;
4375
4376 @ @<Declarations@>=
4377 static void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) ;
4378
4379 @ @c
4380 static void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) {
4381    XREALLOC(mp->free,     l, unsigned char);
4382    XREALLOC(mp->was_free, l, unsigned char);
4383    if (mp->mem) {
4384          int newarea = l-mp->mem_max;
4385      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4386      memset (mp->mem+(mp->mem_max+1),0,sizeof(memory_word)*(newarea));
4387    } else {
4388      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4389      memset(mp->mem,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
4390    }
4391    mp->mem_max = l;
4392    if (mp->ini_version) 
4393      mp->mem_top = l;
4394 }
4395
4396
4397
4398 @ Procedure |check_mem| makes sure that the available space lists of
4399 |mem| are well formed, and it optionally prints out all locations
4400 that are reserved now but were free the last time this procedure was called.
4401
4402 @c 
4403 void mp_check_mem (MP mp,boolean print_locs ) {
4404   pointer p,q,r; /* current locations of interest in |mem| */
4405   boolean clobbered; /* is something amiss? */
4406   for (p=0;p<=mp->lo_mem_max;p++) {
4407     mp->free[p]=false; /* you can probably do this faster */
4408   }
4409   for (p=mp->hi_mem_min;p<= mp->mem_end;p++) {
4410     mp->free[p]=false; /* ditto */
4411   }
4412   @<Check single-word |avail| list@>;
4413   @<Check variable-size |avail| list@>;
4414   @<Check flags of unavailable nodes@>;
4415   @<Check the list of linear dependencies@>;
4416   if ( print_locs ) {
4417     @<Print newly busy locations@>;
4418   }
4419   memcpy(mp->was_free,mp->free, sizeof(char)*(mp->mem_end+1));
4420   mp->was_mem_end=mp->mem_end; 
4421   mp->was_lo_max=mp->lo_mem_max; 
4422   mp->was_hi_min=mp->hi_mem_min;
4423 }
4424
4425 @ @<Check single-word...@>=
4426 p=mp->avail; q=null; clobbered=false;
4427 while ( p!=null ) { 
4428   if ( (p>mp->mem_end)||(p<mp->hi_mem_min) ) clobbered=true;
4429   else if ( mp->free[p] ) clobbered=true;
4430   if ( clobbered ) { 
4431     mp_print_nl(mp, "AVAIL list clobbered at ");
4432 @.AVAIL list clobbered...@>
4433     mp_print_int(mp, q); break;
4434   }
4435   mp->free[p]=true; q=p; p=mp_link(q);
4436 }
4437
4438 @ @<Check variable-size...@>=
4439 p=mp->rover; q=null; clobbered=false;
4440 do {  
4441   if ( (p>=mp->lo_mem_max)||(p<0) ) clobbered=true;
4442   else if ( (rmp_link(p)>=mp->lo_mem_max)||(rmp_link(p)<0) ) clobbered=true;
4443   else if (  !(is_empty(p))||(node_size(p)<2)||
4444    (p+node_size(p)>mp->lo_mem_max)|| (lmp_link(rmp_link(p))!=p) ) clobbered=true;
4445   if ( clobbered ) { 
4446     mp_print_nl(mp, "Double-AVAIL list clobbered at ");
4447 @.Double-AVAIL list clobbered...@>
4448     mp_print_int(mp, q); break;
4449   }
4450   for (q=p;q<=p+node_size(p)-1;q++) { /* mark all locations free */
4451     if ( mp->free[q] ) { 
4452       mp_print_nl(mp, "Doubly free location at ");
4453 @.Doubly free location...@>
4454       mp_print_int(mp, q); break;
4455     }
4456     mp->free[q]=true;
4457   }
4458   q=p; p=rmp_link(p);
4459 } while (p!=mp->rover)
4460
4461
4462 @ @<Check flags...@>=
4463 p=0;
4464 while ( p<=mp->lo_mem_max ) { /* node |p| should not be empty */
4465   if ( is_empty(p) ) {
4466     mp_print_nl(mp, "Bad flag at "); mp_print_int(mp, p);
4467 @.Bad flag...@>
4468   }
4469   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && ! mp->free[p] ) p++;
4470   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && mp->free[p] ) p++;
4471 }
4472
4473 @ @<Print newly busy...@>=
4474
4475   @<Do intialization required before printing new busy locations@>;
4476   mp_print_nl(mp, "New busy locs:");
4477 @.New busy locs@>
4478   for (p=0;p<= mp->lo_mem_max;p++ ) {
4479     if ( ! mp->free[p] && ((p>mp->was_lo_max) || mp->was_free[p]) ) {
4480       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4481     }
4482   }
4483   for (p=mp->hi_mem_min;p<=mp->mem_end;p++ ) {
4484     if ( ! mp->free[p] &&
4485         ((p<mp->was_hi_min) || (p>mp->was_mem_end) || mp->was_free[p]) ) {
4486       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4487     }
4488   }
4489   @<Finish printing new busy locations@>;
4490 }
4491
4492 @ There might be many new busy locations so we are careful to print contiguous
4493 blocks compactly.  During this operation |q| is the last new busy location and
4494 |r| is the start of the block containing |q|.
4495
4496 @<Indicate that |p| is a new busy location@>=
4497
4498   if ( p>q+1 ) { 
4499     if ( q>r ) { 
4500       mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4501     }
4502     mp_print_char(mp, xord(' ')); mp_print_int(mp, p);
4503     r=p;
4504   }
4505   q=p;
4506 }
4507
4508 @ @<Do intialization required before printing new busy locations@>=
4509 q=mp->mem_max; r=mp->mem_max
4510
4511 @ @<Finish printing new busy locations@>=
4512 if ( q>r ) { 
4513   mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4514 }
4515
4516 @ The |search_mem| procedure attempts to answer the question ``Who points
4517 to node~|p|?'' In doing so, it fetches |link| and |info| fields of |mem|
4518 that might not be of type |two_halves|. Strictly speaking, this is
4519 undefined, and it can lead to ``false drops'' (words that seem to
4520 point to |p| purely by coincidence). But for debugging purposes, we want
4521 to rule out the places that do {\sl not\/} point to |p|, so a few false
4522 drops are tolerable.
4523
4524 @c
4525 void mp_search_mem (MP mp, pointer p) { /* look for pointers to |p| */
4526   integer q; /* current position being searched */
4527   for (q=0;q<=mp->lo_mem_max;q++) { 
4528     if ( mp_link(q)==p ){ 
4529       mp_print_nl(mp, "MP_LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4530     }
4531     if ( info(q)==p ) { 
4532       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4533     }
4534   }
4535   for (q=mp->hi_mem_min;q<=mp->mem_end;q++) {
4536     if ( mp_link(q)==p ) {
4537       mp_print_nl(mp, "MP_LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4538     }
4539     if ( info(q)==p ) {
4540       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4541     }
4542   }
4543   @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>;
4544 }
4545
4546 @* \[12] The command codes.
4547 Before we can go much further, we need to define symbolic names for the internal
4548 code numbers that represent the various commands obeyed by \MP. These codes
4549 are somewhat arbitrary, but not completely so. For example,
4550 some codes have been made adjacent so that |case| statements in the
4551 program need not consider cases that are widely spaced, or so that |case|
4552 statements can be replaced by |if| statements. A command can begin an
4553 expression if and only if its code lies between |min_primary_command| and
4554 |max_primary_command|, inclusive. The first token of a statement that doesn't
4555 begin with an expression has a command code between |min_command| and
4556 |max_statement_command|, inclusive. Anything less than |min_command| is
4557 eliminated during macro expansions, and anything no more than |max_pre_command|
4558 is eliminated when expanding \TeX\ material.  Ranges such as
4559 |min_secondary_command..max_secondary_command| are used when parsing
4560 expressions, but the relative ordering within such a range is generally not
4561 critical.
4562
4563 The ordering of the highest-numbered commands
4564 (|comma<semicolon<end_group<stop|) is crucial for the parsing and
4565 error-recovery methods of this program as is the ordering |if_test<fi_or_else|
4566 for the smallest two commands.  The ordering is also important in the ranges
4567 |numeric_token..plus_or_minus| and |left_brace..ampersand|.
4568
4569 At any rate, here is the list, for future reference.
4570
4571 @d start_tex 1 /* begin \TeX\ material (\&{btex}, \&{verbatimtex}) */
4572 @d etex_marker 2 /* end \TeX\ material (\&{etex}) */
4573 @d mpx_break 3 /* stop reading an \.{MPX} file (\&{mpxbreak}) */
4574 @d max_pre_command mpx_break
4575 @d if_test 4 /* conditional text (\&{if}) */
4576 @d fi_or_else 5 /* delimiters for conditionals (\&{elseif}, \&{else}, \&{fi}) */
4577 @d input 6 /* input a source file (\&{input}, \&{endinput}) */
4578 @d iteration 7 /* iterate (\&{for}, \&{forsuffixes}, \&{forever}, \&{endfor}) */
4579 @d repeat_loop 8 /* special command substituted for \&{endfor} */
4580 @d exit_test 9 /* premature exit from a loop (\&{exitif}) */
4581 @d relax 10 /* do nothing (\.{\char`\\}) */
4582 @d scan_tokens 11 /* put a string into the input buffer */
4583 @d expand_after 12 /* look ahead one token */
4584 @d defined_macro 13 /* a macro defined by the user */
4585 @d min_command (defined_macro+1)
4586 @d save_command 14 /* save a list of tokens (\&{save}) */
4587 @d interim_command 15 /* save an internal quantity (\&{interim}) */
4588 @d let_command 16 /* redefine a symbolic token (\&{let}) */
4589 @d new_internal 17 /* define a new internal quantity (\&{newinternal}) */
4590 @d macro_def 18 /* define a macro (\&{def}, \&{vardef}, etc.) */
4591 @d ship_out_command 19 /* output a character (\&{shipout}) */
4592 @d add_to_command 20 /* add to edges (\&{addto}) */
4593 @d bounds_command 21  /* add bounding path to edges (\&{setbounds}, \&{clip}) */
4594 @d tfm_command 22 /* command for font metric info (\&{ligtable}, etc.) */
4595 @d protection_command 23 /* set protection flag (\&{outer}, \&{inner}) */
4596 @d show_command 24 /* diagnostic output (\&{show}, \&{showvariable}, etc.) */
4597 @d mode_command 25 /* set interaction level (\&{batchmode}, etc.) */
4598 @d mp_random_seed 26 /* initialize random number generator (\&{randomseed}) */
4599 @d message_command 27 /* communicate to user (\&{message}, \&{errmessage}) */
4600 @d every_job_command 28 /* designate a starting token (\&{everyjob}) */
4601 @d delimiters 29 /* define a pair of delimiters (\&{delimiters}) */
4602 @d special_command 30 /* output special info (\&{special})
4603                        or font map info (\&{fontmapfile}, \&{fontmapline}) */
4604 @d write_command 31 /* write text to a file (\&{write}) */
4605 @d type_name 32 /* declare a type (\&{numeric}, \&{pair}, etc.) */
4606 @d max_statement_command type_name
4607 @d min_primary_command type_name
4608 @d left_delimiter 33 /* the left delimiter of a matching pair */
4609 @d begin_group 34 /* beginning of a group (\&{begingroup}) */
4610 @d nullary 35 /* an operator without arguments (e.g., \&{normaldeviate}) */
4611 @d unary 36 /* an operator with one argument (e.g., \&{sqrt}) */
4612 @d str_op 37 /* convert a suffix to a string (\&{str}) */
4613 @d cycle 38 /* close a cyclic path (\&{cycle}) */
4614 @d primary_binary 39 /* binary operation taking `\&{of}' (e.g., \&{point}) */
4615 @d capsule_token 40 /* a value that has been put into a token list */
4616 @d string_token 41 /* a string constant (e.g., |"hello"|) */
4617 @d internal_quantity 42 /* internal numeric parameter (e.g., \&{pausing}) */
4618 @d min_suffix_token internal_quantity
4619 @d tag_token 43 /* a symbolic token without a primitive meaning */
4620 @d numeric_token 44 /* a numeric constant (e.g., \.{3.14159}) */
4621 @d max_suffix_token numeric_token
4622 @d plus_or_minus 45 /* either `\.+' or `\.-' */
4623 @d max_primary_command plus_or_minus /* should also be |numeric_token+1| */
4624 @d min_tertiary_command plus_or_minus
4625 @d tertiary_secondary_macro 46 /* a macro defined by \&{secondarydef} */
4626 @d tertiary_binary 47 /* an operator at the tertiary level (e.g., `\.{++}') */
4627 @d max_tertiary_command tertiary_binary
4628 @d left_brace 48 /* the operator `\.{\char`\{}' */
4629 @d min_expression_command left_brace
4630 @d path_join 49 /* the operator `\.{..}' */
4631 @d ampersand 50 /* the operator `\.\&' */
4632 @d expression_tertiary_macro 51 /* a macro defined by \&{tertiarydef} */
4633 @d expression_binary 52 /* an operator at the expression level (e.g., `\.<') */
4634 @d equals 53 /* the operator `\.=' */
4635 @d max_expression_command equals
4636 @d and_command 54 /* the operator `\&{and}' */
4637 @d min_secondary_command and_command
4638 @d secondary_primary_macro 55 /* a macro defined by \&{primarydef} */
4639 @d slash 56 /* the operator `\./' */
4640 @d secondary_binary 57 /* an operator at the binary level (e.g., \&{shifted}) */
4641 @d max_secondary_command secondary_binary
4642 @d param_type 58 /* type of parameter (\&{primary}, \&{expr}, \&{suffix}, etc.) */
4643 @d controls 59 /* specify control points explicitly (\&{controls}) */
4644 @d tension 60 /* specify tension between knots (\&{tension}) */
4645 @d at_least 61 /* bounded tension value (\&{atleast}) */
4646 @d curl_command 62 /* specify curl at an end knot (\&{curl}) */
4647 @d macro_special 63 /* special macro operators (\&{quote}, \.{\#\AT!}, etc.) */
4648 @d right_delimiter 64 /* the right delimiter of a matching pair */
4649 @d left_bracket 65 /* the operator `\.[' */
4650 @d right_bracket 66 /* the operator `\.]' */
4651 @d right_brace 67 /* the operator `\.{\char`\}}' */
4652 @d with_option 68 /* option for filling (\&{withpen}, \&{withweight}, etc.) */
4653 @d thing_to_add 69
4654   /* variant of \&{addto} (\&{contour}, \&{doublepath}, \&{also}) */
4655 @d of_token 70 /* the operator `\&{of}' */
4656 @d to_token 71 /* the operator `\&{to}' */
4657 @d step_token 72 /* the operator `\&{step}' */
4658 @d until_token 73 /* the operator `\&{until}' */
4659 @d within_token 74 /* the operator `\&{within}' */
4660 @d lig_kern_token 75
4661   /* the operators `\&{kern}' and `\.{=:}' and `\.{=:\char'174}', etc. */
4662 @d assignment 76 /* the operator `\.{:=}' */
4663 @d skip_to 77 /* the operation `\&{skipto}' */
4664 @d bchar_label 78 /* the operator `\.{\char'174\char'174:}' */
4665 @d double_colon 79 /* the operator `\.{::}' */
4666 @d colon 80 /* the operator `\.:' */
4667 @#
4668 @d comma 81 /* the operator `\.,', must be |colon+1| */
4669 @d end_of_statement (mp->cur_cmd>comma)
4670 @d semicolon 82 /* the operator `\.;', must be |comma+1| */
4671 @d end_group 83 /* end a group (\&{endgroup}), must be |semicolon+1| */
4672 @d stop 84 /* end a job (\&{end}, \&{dump}), must be |end_group+1| */
4673 @d max_command_code stop
4674 @d outer_tag (max_command_code+1) /* protection code added to command code */
4675
4676 @<Types...@>=
4677 typedef int command_code;
4678
4679 @ Variables and capsules in \MP\ have a variety of ``types,''
4680 distinguished by the code numbers defined here. These numbers are also
4681 not completely arbitrary.  Things that get expanded must have types
4682 |>mp_independent|; a type remaining after expansion is numeric if and only if
4683 its code number is at least |numeric_type|; objects containing numeric
4684 parts must have types between |transform_type| and |pair_type|;
4685 all other types must be smaller than |transform_type|; and among the types
4686 that are not unknown or vacuous, the smallest two must be |boolean_type|
4687 and |string_type| in that order.
4688  
4689 @d undefined 0 /* no type has been declared */
4690 @d unknown_tag 1 /* this constant is added to certain type codes below */
4691 @d unknown_types mp_unknown_boolean: case mp_unknown_string:
4692   case mp_unknown_pen: case mp_unknown_picture: case mp_unknown_path
4693
4694 @<Types...@>=
4695 enum mp_variable_type {
4696 mp_vacuous=1, /* no expression was present */
4697 mp_boolean_type, /* \&{boolean} with a known value */
4698 mp_unknown_boolean,
4699 mp_string_type, /* \&{string} with a known value */
4700 mp_unknown_string,
4701 mp_pen_type, /* \&{pen} with a known value */
4702 mp_unknown_pen,
4703 mp_path_type, /* \&{path} with a known value */
4704 mp_unknown_path,
4705 mp_picture_type, /* \&{picture} with a known value */
4706 mp_unknown_picture,
4707 mp_transform_type, /* \&{transform} variable or capsule */
4708 mp_color_type, /* \&{color} variable or capsule */
4709 mp_cmykcolor_type, /* \&{cmykcolor} variable or capsule */
4710 mp_pair_type, /* \&{pair} variable or capsule */
4711 mp_numeric_type, /* variable that has been declared \&{numeric} but not used */
4712 mp_known, /* \&{numeric} with a known value */
4713 mp_dependent, /* a linear combination with |fraction| coefficients */
4714 mp_proto_dependent, /* a linear combination with |scaled| coefficients */
4715 mp_independent, /* \&{numeric} with unknown value */
4716 mp_token_list, /* variable name or suffix argument or text argument */
4717 mp_structured, /* variable with subscripts and attributes */
4718 mp_unsuffixed_macro, /* variable defined with \&{vardef} but no \.{\AT!\#} */
4719 mp_suffixed_macro /* variable defined with \&{vardef} and \.{\AT!\#} */
4720 } ;
4721
4722 @ @<Declarations@>=
4723 static void mp_print_type (MP mp,quarterword t) ;
4724
4725 @ @<Basic printing procedures@>=
4726 void mp_print_type (MP mp,quarterword t) { 
4727   switch (t) {
4728   case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
4729   case mp_boolean_type:mp_print(mp, "boolean"); break;
4730   case mp_unknown_boolean:mp_print(mp, "unknown boolean"); break;
4731   case mp_string_type:mp_print(mp, "string"); break;
4732   case mp_unknown_string:mp_print(mp, "unknown string"); break;
4733   case mp_pen_type:mp_print(mp, "pen"); break;
4734   case mp_unknown_pen:mp_print(mp, "unknown pen"); break;
4735   case mp_path_type:mp_print(mp, "path"); break;
4736   case mp_unknown_path:mp_print(mp, "unknown path"); break;
4737   case mp_picture_type:mp_print(mp, "picture"); break;
4738   case mp_unknown_picture:mp_print(mp, "unknown picture"); break;
4739   case mp_transform_type:mp_print(mp, "transform"); break;
4740   case mp_color_type:mp_print(mp, "color"); break;
4741   case mp_cmykcolor_type:mp_print(mp, "cmykcolor"); break;
4742   case mp_pair_type:mp_print(mp, "pair"); break;
4743   case mp_known:mp_print(mp, "known numeric"); break;
4744   case mp_dependent:mp_print(mp, "dependent"); break;
4745   case mp_proto_dependent:mp_print(mp, "proto-dependent"); break;
4746   case mp_numeric_type:mp_print(mp, "numeric"); break;
4747   case mp_independent:mp_print(mp, "independent"); break;
4748   case mp_token_list:mp_print(mp, "token list"); break;
4749   case mp_structured:mp_print(mp, "mp_structured"); break;
4750   case mp_unsuffixed_macro:mp_print(mp, "unsuffixed macro"); break;
4751   case mp_suffixed_macro:mp_print(mp, "suffixed macro"); break;
4752   default: mp_print(mp, "undefined"); break;
4753   }
4754 }
4755
4756 @ Values inside \MP\ are stored in two-word nodes that have a |name_type|
4757 as well as a |type|. The possibilities for |name_type| are defined
4758 here; they will be explained in more detail later.
4759
4760 @<Types...@>=
4761 enum mp_name_type {
4762  mp_root=0, /* |name_type| at the top level of a variable */
4763  mp_saved_root, /* same, when the variable has been saved */
4764  mp_structured_root, /* |name_type| where a |mp_structured| branch occurs */
4765  mp_subscr, /* |name_type| in a subscript node */
4766  mp_attr, /* |name_type| in an attribute node */
4767  mp_x_part_sector, /* |name_type| in the \&{xpart} of a node */
4768  mp_y_part_sector, /* |name_type| in the \&{ypart} of a node */
4769  mp_xx_part_sector, /* |name_type| in the \&{xxpart} of a node */
4770  mp_xy_part_sector, /* |name_type| in the \&{xypart} of a node */
4771  mp_yx_part_sector, /* |name_type| in the \&{yxpart} of a node */
4772  mp_yy_part_sector, /* |name_type| in the \&{yypart} of a node */
4773  mp_red_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4774  mp_green_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4775  mp_blue_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4776  mp_cyan_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4777  mp_magenta_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4778  mp_yellow_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4779  mp_black_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4780  mp_grey_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4781  mp_capsule, /* |name_type| in stashed-away subexpressions */
4782  mp_token  /* |name_type| in a numeric token or string token */
4783 };
4784
4785 @ Primitive operations that produce values have a secondary identification
4786 code in addition to their command code; it's something like genera and species.
4787 For example, `\.*' has the command code |primary_binary|, and its
4788 secondary identification is |times|. The secondary codes start at 30 so that
4789 they don't overlap with the type codes; some type codes (e.g., |mp_string_type|)
4790 are used as operators as well as type identifications.  The relative values
4791 are not critical, except for |true_code..false_code|, |or_op..and_op|,
4792 and |filled_op..bounded_op|.  The restrictions are that
4793 |and_op-false_code=or_op-true_code|, that the ordering of
4794 |x_part...blue_part| must match that of |x_part_sector..mp_blue_part_sector|,
4795 and the ordering of |filled_op..bounded_op| must match that of the code
4796 values they test for.
4797
4798 @d true_code 30 /* operation code for \.{true} */
4799 @d false_code 31 /* operation code for \.{false} */
4800 @d null_picture_code 32 /* operation code for \.{nullpicture} */
4801 @d null_pen_code 33 /* operation code for \.{nullpen} */
4802 @d job_name_op 34 /* operation code for \.{jobname} */
4803 @d read_string_op 35 /* operation code for \.{readstring} */
4804 @d pen_circle 36 /* operation code for \.{pencircle} */
4805 @d normal_deviate 37 /* operation code for \.{normaldeviate} */
4806 @d read_from_op 38 /* operation code for \.{readfrom} */
4807 @d close_from_op 39 /* operation code for \.{closefrom} */
4808 @d odd_op 40 /* operation code for \.{odd} */
4809 @d known_op 41 /* operation code for \.{known} */
4810 @d unknown_op 42 /* operation code for \.{unknown} */
4811 @d not_op 43 /* operation code for \.{not} */
4812 @d decimal 44 /* operation code for \.{decimal} */
4813 @d reverse 45 /* operation code for \.{reverse} */
4814 @d make_path_op 46 /* operation code for \.{makepath} */
4815 @d make_pen_op 47 /* operation code for \.{makepen} */
4816 @d oct_op 48 /* operation code for \.{oct} */
4817 @d hex_op 49 /* operation code for \.{hex} */
4818 @d ASCII_op 50 /* operation code for \.{ASCII} */
4819 @d char_op 51 /* operation code for \.{char} */
4820 @d length_op 52 /* operation code for \.{length} */
4821 @d turning_op 53 /* operation code for \.{turningnumber} */
4822 @d color_model_part 54 /* operation code for \.{colormodel} */
4823 @d x_part 55 /* operation code for \.{xpart} */
4824 @d y_part 56 /* operation code for \.{ypart} */
4825 @d xx_part 57 /* operation code for \.{xxpart} */
4826 @d xy_part 58 /* operation code for \.{xypart} */
4827 @d yx_part 59 /* operation code for \.{yxpart} */
4828 @d yy_part 60 /* operation code for \.{yypart} */
4829 @d red_part 61 /* operation code for \.{redpart} */
4830 @d green_part 62 /* operation code for \.{greenpart} */
4831 @d blue_part 63 /* operation code for \.{bluepart} */
4832 @d cyan_part 64 /* operation code for \.{cyanpart} */
4833 @d magenta_part 65 /* operation code for \.{magentapart} */
4834 @d yellow_part 66 /* operation code for \.{yellowpart} */
4835 @d black_part 67 /* operation code for \.{blackpart} */
4836 @d grey_part 68 /* operation code for \.{greypart} */
4837 @d font_part 69 /* operation code for \.{fontpart} */
4838 @d text_part 70 /* operation code for \.{textpart} */
4839 @d path_part 71 /* operation code for \.{pathpart} */
4840 @d pen_part 72 /* operation code for \.{penpart} */
4841 @d dash_part 73 /* operation code for \.{dashpart} */
4842 @d sqrt_op 74 /* operation code for \.{sqrt} */
4843 @d mp_m_exp_op 75 /* operation code for \.{mexp} */
4844 @d mp_m_log_op 76 /* operation code for \.{mlog} */
4845 @d sin_d_op 77 /* operation code for \.{sind} */
4846 @d cos_d_op 78 /* operation code for \.{cosd} */
4847 @d floor_op 79 /* operation code for \.{floor} */
4848 @d uniform_deviate 80 /* operation code for \.{uniformdeviate} */
4849 @d char_exists_op 81 /* operation code for \.{charexists} */
4850 @d font_size 82 /* operation code for \.{fontsize} */
4851 @d ll_corner_op 83 /* operation code for \.{llcorner} */
4852 @d lr_corner_op 84 /* operation code for \.{lrcorner} */
4853 @d ul_corner_op 85 /* operation code for \.{ulcorner} */
4854 @d ur_corner_op 86 /* operation code for \.{urcorner} */
4855 @d arc_length 87 /* operation code for \.{arclength} */
4856 @d angle_op 88 /* operation code for \.{angle} */
4857 @d cycle_op 89 /* operation code for \.{cycle} */
4858 @d filled_op 90 /* operation code for \.{filled} */
4859 @d stroked_op 91 /* operation code for \.{stroked} */
4860 @d textual_op 92 /* operation code for \.{textual} */
4861 @d clipped_op 93 /* operation code for \.{clipped} */
4862 @d bounded_op 94 /* operation code for \.{bounded} */
4863 @d plus 95 /* operation code for \.+ */
4864 @d minus 96 /* operation code for \.- */
4865 @d times 97 /* operation code for \.* */
4866 @d over 98 /* operation code for \./ */
4867 @d pythag_add 99 /* operation code for \.{++} */
4868 @d pythag_sub 100 /* operation code for \.{+-+} */
4869 @d or_op 101 /* operation code for \.{or} */
4870 @d and_op 102 /* operation code for \.{and} */
4871 @d less_than 103 /* operation code for \.< */
4872 @d less_or_equal 104 /* operation code for \.{<=} */
4873 @d greater_than 105 /* operation code for \.> */
4874 @d greater_or_equal 106 /* operation code for \.{>=} */
4875 @d equal_to 107 /* operation code for \.= */
4876 @d unequal_to 108 /* operation code for \.{<>} */
4877 @d concatenate 109 /* operation code for \.\& */
4878 @d rotated_by 110 /* operation code for \.{rotated} */
4879 @d slanted_by 111 /* operation code for \.{slanted} */
4880 @d scaled_by 112 /* operation code for \.{scaled} */
4881 @d shifted_by 113 /* operation code for \.{shifted} */
4882 @d transformed_by 114 /* operation code for \.{transformed} */
4883 @d x_scaled 115 /* operation code for \.{xscaled} */
4884 @d y_scaled 116 /* operation code for \.{yscaled} */
4885 @d z_scaled 117 /* operation code for \.{zscaled} */
4886 @d in_font 118 /* operation code for \.{infont} */
4887 @d intersect 119 /* operation code for \.{intersectiontimes} */
4888 @d double_dot 120 /* operation code for improper \.{..} */
4889 @d substring_of 121 /* operation code for \.{substring} */
4890 @d min_of substring_of
4891 @d subpath_of 122 /* operation code for \.{subpath} */
4892 @d direction_time_of 123 /* operation code for \.{directiontime} */
4893 @d point_of 124 /* operation code for \.{point} */
4894 @d precontrol_of 125 /* operation code for \.{precontrol} */
4895 @d postcontrol_of 126 /* operation code for \.{postcontrol} */
4896 @d pen_offset_of 127 /* operation code for \.{penoffset} */
4897 @d arc_time_of 128 /* operation code for \.{arctime} */
4898 @d mp_version 129 /* operation code for \.{mpversion} */
4899 @d envelope_of 130 /* operation code for \.{envelope} */
4900
4901 @c static void mp_print_op (MP mp,quarterword c) { 
4902   if (c<=mp_numeric_type ) {
4903     mp_print_type(mp, c);
4904   } else {
4905     switch (c) {
4906     case true_code:mp_print(mp, "true"); break;
4907     case false_code:mp_print(mp, "false"); break;
4908     case null_picture_code:mp_print(mp, "nullpicture"); break;
4909     case null_pen_code:mp_print(mp, "nullpen"); break;
4910     case job_name_op:mp_print(mp, "jobname"); break;
4911     case read_string_op:mp_print(mp, "readstring"); break;
4912     case pen_circle:mp_print(mp, "pencircle"); break;
4913     case normal_deviate:mp_print(mp, "normaldeviate"); break;
4914     case read_from_op:mp_print(mp, "readfrom"); break;
4915     case close_from_op:mp_print(mp, "closefrom"); break;
4916     case odd_op:mp_print(mp, "odd"); break;
4917     case known_op:mp_print(mp, "known"); break;
4918     case unknown_op:mp_print(mp, "unknown"); break;
4919     case not_op:mp_print(mp, "not"); break;
4920     case decimal:mp_print(mp, "decimal"); break;
4921     case reverse:mp_print(mp, "reverse"); break;
4922     case make_path_op:mp_print(mp, "makepath"); break;
4923     case make_pen_op:mp_print(mp, "makepen"); break;
4924     case oct_op:mp_print(mp, "oct"); break;
4925     case hex_op:mp_print(mp, "hex"); break;
4926     case ASCII_op:mp_print(mp, "ASCII"); break;
4927     case char_op:mp_print(mp, "char"); break;
4928     case length_op:mp_print(mp, "length"); break;
4929     case turning_op:mp_print(mp, "turningnumber"); break;
4930     case x_part:mp_print(mp, "xpart"); break;
4931     case y_part:mp_print(mp, "ypart"); break;
4932     case xx_part:mp_print(mp, "xxpart"); break;
4933     case xy_part:mp_print(mp, "xypart"); break;
4934     case yx_part:mp_print(mp, "yxpart"); break;
4935     case yy_part:mp_print(mp, "yypart"); break;
4936     case red_part:mp_print(mp, "redpart"); break;
4937     case green_part:mp_print(mp, "greenpart"); break;
4938     case blue_part:mp_print(mp, "bluepart"); break;
4939     case cyan_part:mp_print(mp, "cyanpart"); break;
4940     case magenta_part:mp_print(mp, "magentapart"); break;
4941     case yellow_part:mp_print(mp, "yellowpart"); break;
4942     case black_part:mp_print(mp, "blackpart"); break;
4943     case grey_part:mp_print(mp, "greypart"); break;
4944     case color_model_part:mp_print(mp, "colormodel"); break;
4945     case font_part:mp_print(mp, "fontpart"); break;
4946     case text_part:mp_print(mp, "textpart"); break;
4947     case path_part:mp_print(mp, "pathpart"); break;
4948     case pen_part:mp_print(mp, "penpart"); break;
4949     case dash_part:mp_print(mp, "dashpart"); break;
4950     case sqrt_op:mp_print(mp, "sqrt"); break;
4951     case mp_m_exp_op:mp_print(mp, "mexp"); break;
4952     case mp_m_log_op:mp_print(mp, "mlog"); break;
4953     case sin_d_op:mp_print(mp, "sind"); break;
4954     case cos_d_op:mp_print(mp, "cosd"); break;
4955     case floor_op:mp_print(mp, "floor"); break;
4956     case uniform_deviate:mp_print(mp, "uniformdeviate"); break;
4957     case char_exists_op:mp_print(mp, "charexists"); break;
4958     case font_size:mp_print(mp, "fontsize"); break;
4959     case ll_corner_op:mp_print(mp, "llcorner"); break;
4960     case lr_corner_op:mp_print(mp, "lrcorner"); break;
4961     case ul_corner_op:mp_print(mp, "ulcorner"); break;
4962     case ur_corner_op:mp_print(mp, "urcorner"); break;
4963     case arc_length:mp_print(mp, "arclength"); break;
4964     case angle_op:mp_print(mp, "angle"); break;
4965     case cycle_op:mp_print(mp, "cycle"); break;
4966     case filled_op:mp_print(mp, "filled"); break;
4967     case stroked_op:mp_print(mp, "stroked"); break;
4968     case textual_op:mp_print(mp, "textual"); break;
4969     case clipped_op:mp_print(mp, "clipped"); break;
4970     case bounded_op:mp_print(mp, "bounded"); break;
4971     case plus:mp_print_char(mp, xord('+')); break;
4972     case minus:mp_print_char(mp, xord('-')); break;
4973     case times:mp_print_char(mp, xord('*')); break;
4974     case over:mp_print_char(mp, xord('/')); break;
4975     case pythag_add:mp_print(mp, "++"); break;
4976     case pythag_sub:mp_print(mp, "+-+"); break;
4977     case or_op:mp_print(mp, "or"); break;
4978     case and_op:mp_print(mp, "and"); break;
4979     case less_than:mp_print_char(mp, xord('<')); break;
4980     case less_or_equal:mp_print(mp, "<="); break;
4981     case greater_than:mp_print_char(mp, xord('>')); break;
4982     case greater_or_equal:mp_print(mp, ">="); break;
4983     case equal_to:mp_print_char(mp, xord('=')); break;
4984     case unequal_to:mp_print(mp, "<>"); break;
4985     case concatenate:mp_print(mp, "&"); break;
4986     case rotated_by:mp_print(mp, "rotated"); break;
4987     case slanted_by:mp_print(mp, "slanted"); break;
4988     case scaled_by:mp_print(mp, "scaled"); break;
4989     case shifted_by:mp_print(mp, "shifted"); break;
4990     case transformed_by:mp_print(mp, "transformed"); break;
4991     case x_scaled:mp_print(mp, "xscaled"); break;
4992     case y_scaled:mp_print(mp, "yscaled"); break;
4993     case z_scaled:mp_print(mp, "zscaled"); break;
4994     case in_font:mp_print(mp, "infont"); break;
4995     case intersect:mp_print(mp, "intersectiontimes"); break;
4996     case substring_of:mp_print(mp, "substring"); break;
4997     case subpath_of:mp_print(mp, "subpath"); break;
4998     case direction_time_of:mp_print(mp, "directiontime"); break;
4999     case point_of:mp_print(mp, "point"); break;
5000     case precontrol_of:mp_print(mp, "precontrol"); break;
5001     case postcontrol_of:mp_print(mp, "postcontrol"); break;
5002     case pen_offset_of:mp_print(mp, "penoffset"); break;
5003     case arc_time_of:mp_print(mp, "arctime"); break;
5004     case mp_version:mp_print(mp, "mpversion"); break;
5005     case envelope_of:mp_print(mp, "envelope"); break;
5006     default: mp_print(mp, ".."); break;
5007     }
5008   }
5009 }
5010
5011 @ \MP\ also has a bunch of internal parameters that a user might want to
5012 fuss with. Every such parameter has an identifying code number, defined here.
5013
5014 @<Types...@>=
5015 enum mp_given_internal {
5016   mp_tracing_titles=1, /* show titles online when they appear */
5017   mp_tracing_equations, /* show each variable when it becomes known */
5018   mp_tracing_capsules, /* show capsules too */
5019   mp_tracing_choices, /* show the control points chosen for paths */
5020   mp_tracing_specs, /* show path subdivision prior to filling with polygonal a pen */
5021   mp_tracing_commands, /* show commands and operations before they are performed */
5022   mp_tracing_restores, /* show when a variable or internal is restored */
5023   mp_tracing_macros, /* show macros before they are expanded */
5024   mp_tracing_output, /* show digitized edges as they are output */
5025   mp_tracing_stats, /* show memory usage at end of job */
5026   mp_tracing_lost_chars, /* show characters that aren't \&{infont} */
5027   mp_tracing_online, /* show long diagnostics on terminal and in the log file */
5028   mp_year, /* the current year (e.g., 1984) */
5029   mp_month, /* the current month (e.g., 3 $\equiv$ March) */
5030   mp_day, /* the current day of the month */
5031   mp_time, /* the number of minutes past midnight when this job started */
5032   mp_char_code, /* the number of the next character to be output */
5033   mp_char_ext, /* the extension code of the next character to be output */
5034   mp_char_wd, /* the width of the next character to be output */
5035   mp_char_ht, /* the height of the next character to be output */
5036   mp_char_dp, /* the depth of the next character to be output */
5037   mp_char_ic, /* the italic correction of the next character to be output */
5038   mp_design_size, /* the unit of measure used for |mp_char_wd..mp_char_ic|, in points */
5039   mp_pausing, /* positive to display lines on the terminal before they are read */
5040   mp_showstopping, /* positive to stop after each \&{show} command */
5041   mp_fontmaking, /* positive if font metric output is to be produced */
5042   mp_linejoin, /* as in \ps: 0 for mitered, 1 for round, 2 for beveled */
5043   mp_linecap, /* as in \ps: 0 for butt, 1 for round, 2 for square */
5044   mp_miterlimit, /* controls miter length as in \ps */
5045   mp_warning_check, /* controls error message when variable value is large */
5046   mp_boundary_char, /* the right boundary character for ligatures */
5047   mp_prologues, /* positive to output conforming PostScript using built-in fonts */
5048   mp_true_corners, /* positive to make \&{llcorner} etc. ignore \&{setbounds} */
5049   mp_default_color_model, /* the default color model for unspecified items */
5050   mp_restore_clip_color,
5051   mp_procset, /* wether or not create PostScript command shortcuts */
5052   mp_gtroffmode  /* whether the user specified |-troff| on the command line */
5053 };
5054
5055 @
5056
5057 @d max_given_internal mp_gtroffmode
5058
5059 @<Glob...@>=
5060 scaled *internal;  /* the values of internal quantities */
5061 char **int_name;  /* their names */
5062 int int_ptr;  /* the maximum internal quantity defined so far */
5063 int max_internal; /* current maximum number of internal quantities */
5064
5065 @ @<Option variables@>=
5066 int troff_mode; 
5067
5068 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5069 mp->max_internal=2*max_given_internal;
5070 mp->internal = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(scaled));
5071 memset(mp->internal,0,(mp->max_internal+1)* sizeof(scaled));
5072 mp->int_name = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(char *));
5073 memset(mp->int_name,0,(mp->max_internal+1) * sizeof(char *));
5074 mp->troff_mode=(opt->troff_mode>0 ? true : false);
5075
5076 @ @<Exported function ...@>=
5077 int mp_troff_mode(MP mp);
5078
5079 @ @c
5080 int mp_troff_mode(MP mp) { return mp->troff_mode; }
5081
5082 @ @<Set initial ...@>=
5083 mp->int_ptr=max_given_internal;
5084
5085 @ The symbolic names for internal quantities are put into \MP's hash table
5086 by using a routine called |primitive|, which will be defined later. Let us
5087 enter them now, so that we don't have to list all those names again
5088 anywhere else.
5089
5090 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5091 mp_primitive(mp, "tracingtitles",internal_quantity,mp_tracing_titles);
5092 @:tracingtitles_}{\&{tracingtitles} primitive@>
5093 mp_primitive(mp, "tracingequations",internal_quantity,mp_tracing_equations);
5094 @:mp_tracing_equations_}{\&{tracingequations} primitive@>
5095 mp_primitive(mp, "tracingcapsules",internal_quantity,mp_tracing_capsules);
5096 @:mp_tracing_capsules_}{\&{tracingcapsules} primitive@>
5097 mp_primitive(mp, "tracingchoices",internal_quantity,mp_tracing_choices);
5098 @:mp_tracing_choices_}{\&{tracingchoices} primitive@>
5099 mp_primitive(mp, "tracingspecs",internal_quantity,mp_tracing_specs);
5100 @:mp_tracing_specs_}{\&{tracingspecs} primitive@>
5101 mp_primitive(mp, "tracingcommands",internal_quantity,mp_tracing_commands);
5102 @:mp_tracing_commands_}{\&{tracingcommands} primitive@>
5103 mp_primitive(mp, "tracingrestores",internal_quantity,mp_tracing_restores);
5104 @:mp_tracing_restores_}{\&{tracingrestores} primitive@>
5105 mp_primitive(mp, "tracingmacros",internal_quantity,mp_tracing_macros);
5106 @:mp_tracing_macros_}{\&{tracingmacros} primitive@>
5107 mp_primitive(mp, "tracingoutput",internal_quantity,mp_tracing_output);
5108 @:mp_tracing_output_}{\&{tracingoutput} primitive@>
5109 mp_primitive(mp, "tracingstats",internal_quantity,mp_tracing_stats);
5110 @:mp_tracing_stats_}{\&{tracingstats} primitive@>
5111 mp_primitive(mp, "tracinglostchars",internal_quantity,mp_tracing_lost_chars);
5112 @:mp_tracing_lost_chars_}{\&{tracinglostchars} primitive@>
5113 mp_primitive(mp, "tracingonline",internal_quantity,mp_tracing_online);
5114 @:mp_tracing_online_}{\&{tracingonline} primitive@>
5115 mp_primitive(mp, "year",internal_quantity,mp_year);
5116 @:mp_year_}{\&{year} primitive@>
5117 mp_primitive(mp, "month",internal_quantity,mp_month);
5118 @:mp_month_}{\&{month} primitive@>
5119 mp_primitive(mp, "day",internal_quantity,mp_day);
5120 @:mp_day_}{\&{day} primitive@>
5121 mp_primitive(mp, "time",internal_quantity,mp_time);
5122 @:time_}{\&{time} primitive@>
5123 mp_primitive(mp, "charcode",internal_quantity,mp_char_code);
5124 @:mp_char_code_}{\&{charcode} primitive@>
5125 mp_primitive(mp, "charext",internal_quantity,mp_char_ext);
5126 @:mp_char_ext_}{\&{charext} primitive@>
5127 mp_primitive(mp, "charwd",internal_quantity,mp_char_wd);
5128 @:mp_char_wd_}{\&{charwd} primitive@>
5129 mp_primitive(mp, "charht",internal_quantity,mp_char_ht);
5130 @:mp_char_ht_}{\&{charht} primitive@>
5131 mp_primitive(mp, "chardp",internal_quantity,mp_char_dp);
5132 @:mp_char_dp_}{\&{chardp} primitive@>
5133 mp_primitive(mp, "charic",internal_quantity,mp_char_ic);
5134 @:mp_char_ic_}{\&{charic} primitive@>
5135 mp_primitive(mp, "designsize",internal_quantity,mp_design_size);
5136 @:mp_design_size_}{\&{designsize} primitive@>
5137 mp_primitive(mp, "pausing",internal_quantity,mp_pausing);
5138 @:mp_pausing_}{\&{pausing} primitive@>
5139 mp_primitive(mp, "showstopping",internal_quantity,mp_showstopping);
5140 @:mp_showstopping_}{\&{showstopping} primitive@>
5141 mp_primitive(mp, "fontmaking",internal_quantity,mp_fontmaking);
5142 @:mp_fontmaking_}{\&{fontmaking} primitive@>
5143 mp_primitive(mp, "linejoin",internal_quantity,mp_linejoin);
5144 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
5145 mp_primitive(mp, "linecap",internal_quantity,mp_linecap);
5146 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
5147 mp_primitive(mp, "miterlimit",internal_quantity,mp_miterlimit);
5148 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
5149 mp_primitive(mp, "warningcheck",internal_quantity,mp_warning_check);
5150 @:mp_warning_check_}{\&{warningcheck} primitive@>
5151 mp_primitive(mp, "boundarychar",internal_quantity,mp_boundary_char);
5152 @:mp_boundary_char_}{\&{boundarychar} primitive@>
5153 mp_primitive(mp, "prologues",internal_quantity,mp_prologues);
5154 @:mp_prologues_}{\&{prologues} primitive@>
5155 mp_primitive(mp, "truecorners",internal_quantity,mp_true_corners);
5156 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
5157 mp_primitive(mp, "mpprocset",internal_quantity,mp_procset);
5158 @:mp_procset_}{\&{mpprocset} primitive@>
5159 mp_primitive(mp, "troffmode",internal_quantity,mp_gtroffmode);
5160 @:troffmode_}{\&{troffmode} primitive@>
5161 mp_primitive(mp, "defaultcolormodel",internal_quantity,mp_default_color_model);
5162 @:mp_default_color_model_}{\&{defaultcolormodel} primitive@>
5163 mp_primitive(mp, "restoreclipcolor",internal_quantity,mp_restore_clip_color);
5164 @:mp_restore_clip_color_}{\&{restoreclipcolor} primitive@>
5165
5166 @ Colors can be specified in four color models. In the special
5167 case of |no_model|, MetaPost does not output any color operator to
5168 the postscript output.
5169
5170 Note: these values are passed directly on to |with_option|. This only
5171 works because the other possible values passed to |with_option| are
5172 8 and 10 respectively (from |with_pen| and |with_picture|).
5173
5174 There is a first state, that is only used for |gs_colormodel|. It flags
5175 the fact that there has not been any kind of color specification by
5176 the user so far in the game.
5177
5178 @(mplib.h@>=
5179 enum mp_color_model {
5180   mp_no_model=1,
5181   mp_grey_model=3,
5182   mp_rgb_model=5,
5183   mp_cmyk_model=7,
5184   mp_uninitialized_model=9
5185 };
5186
5187
5188 @ @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
5189 mp->internal[mp_default_color_model]=(mp_rgb_model*unity);
5190 mp->internal[mp_restore_clip_color]=unity;
5191
5192 @ Well, we do have to list the names one more time, for use in symbolic
5193 printouts.
5194
5195 @<Initialize table...@>=
5196 mp->int_name[mp_tracing_titles]=xstrdup("tracingtitles");
5197 mp->int_name[mp_tracing_equations]=xstrdup("tracingequations");
5198 mp->int_name[mp_tracing_capsules]=xstrdup("tracingcapsules");
5199 mp->int_name[mp_tracing_choices]=xstrdup("tracingchoices");
5200 mp->int_name[mp_tracing_specs]=xstrdup("tracingspecs");
5201 mp->int_name[mp_tracing_commands]=xstrdup("tracingcommands");
5202 mp->int_name[mp_tracing_restores]=xstrdup("tracingrestores");
5203 mp->int_name[mp_tracing_macros]=xstrdup("tracingmacros");
5204 mp->int_name[mp_tracing_output]=xstrdup("tracingoutput");
5205 mp->int_name[mp_tracing_stats]=xstrdup("tracingstats");
5206 mp->int_name[mp_tracing_lost_chars]=xstrdup("tracinglostchars");
5207 mp->int_name[mp_tracing_online]=xstrdup("tracingonline");
5208 mp->int_name[mp_year]=xstrdup("year");
5209 mp->int_name[mp_month]=xstrdup("month");
5210 mp->int_name[mp_day]=xstrdup("day");
5211 mp->int_name[mp_time]=xstrdup("time");
5212 mp->int_name[mp_char_code]=xstrdup("charcode");
5213 mp->int_name[mp_char_ext]=xstrdup("charext");
5214 mp->int_name[mp_char_wd]=xstrdup("charwd");
5215 mp->int_name[mp_char_ht]=xstrdup("charht");
5216 mp->int_name[mp_char_dp]=xstrdup("chardp");
5217 mp->int_name[mp_char_ic]=xstrdup("charic");
5218 mp->int_name[mp_design_size]=xstrdup("designsize");
5219 mp->int_name[mp_pausing]=xstrdup("pausing");
5220 mp->int_name[mp_showstopping]=xstrdup("showstopping");
5221 mp->int_name[mp_fontmaking]=xstrdup("fontmaking");
5222 mp->int_name[mp_linejoin]=xstrdup("linejoin");
5223 mp->int_name[mp_linecap]=xstrdup("linecap");
5224 mp->int_name[mp_miterlimit]=xstrdup("miterlimit");
5225 mp->int_name[mp_warning_check]=xstrdup("warningcheck");
5226 mp->int_name[mp_boundary_char]=xstrdup("boundarychar");
5227 mp->int_name[mp_prologues]=xstrdup("prologues");
5228 mp->int_name[mp_true_corners]=xstrdup("truecorners");
5229 mp->int_name[mp_default_color_model]=xstrdup("defaultcolormodel");
5230 mp->int_name[mp_procset]=xstrdup("mpprocset");
5231 mp->int_name[mp_gtroffmode]=xstrdup("troffmode");
5232 mp->int_name[mp_restore_clip_color]=xstrdup("restoreclipcolor");
5233
5234 @ The following procedure, which is called just before \MP\ initializes its
5235 input and output, establishes the initial values of the date and time.
5236 @^system dependencies@>
5237
5238 Note that the values are |scaled| integers. Hence \MP\ can no longer
5239 be used after the year 32767.
5240
5241 @c 
5242 static void mp_fix_date_and_time (MP mp) { 
5243   time_t aclock = time ((time_t *) 0);
5244   struct tm *tmptr = localtime (&aclock);
5245   mp->internal[mp_time]=
5246       (tmptr->tm_hour*60+tmptr->tm_min)*unity; /* minutes since midnight */
5247   mp->internal[mp_day]=(tmptr->tm_mday)*unity; /* fourth day of the month */
5248   mp->internal[mp_month]=(tmptr->tm_mon+1)*unity; /* seventh month of the year */
5249   mp->internal[mp_year]=(tmptr->tm_year+1900)*unity; /* Anno Domini */
5250 }
5251
5252 @ @<Declarations@>=
5253 static void mp_fix_date_and_time (MP mp) ;
5254
5255 @ \MP\ is occasionally supposed to print diagnostic information that
5256 goes only into the transcript file, unless |mp_tracing_online| is positive.
5257 Now that we have defined |mp_tracing_online| we can define
5258 two routines that adjust the destination of print commands:
5259
5260 @<Declarations@>=
5261 static void mp_begin_diagnostic (MP mp) ;
5262 static void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line);
5263 static void mp_print_diagnostic (MP mp, const char *s, const char *t, boolean nuline) ;
5264
5265 @ @<Basic printing...@>=
5266 void mp_begin_diagnostic (MP mp) { /* prepare to do some tracing */
5267   mp->old_setting=mp->selector;
5268   if ((mp->internal[mp_tracing_online]<=0)&&(mp->selector==term_and_log)){ 
5269     decr(mp->selector);
5270     if ( mp->history==mp_spotless ) mp->history=mp_warning_issued;
5271   }
5272 }
5273 @#
5274 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line) {
5275   /* restore proper conditions after tracing */
5276   mp_print_nl(mp, "");
5277   if ( blank_line ) mp_print_ln(mp);
5278   mp->selector=mp->old_setting;
5279 }
5280
5281
5282
5283 @<Glob...@>=
5284 unsigned int old_setting;
5285
5286 @ We will occasionally use |begin_diagnostic| in connection with line-number
5287 printing, as follows. (The parameter |s| is typically |"Path"| or
5288 |"Cycle spec"|, etc.)
5289
5290 @<Basic printing...@>=
5291 void mp_print_diagnostic (MP mp, const char *s, const char *t, boolean nuline) { 
5292   mp_begin_diagnostic(mp);
5293   if ( nuline ) mp_print_nl(mp, s); else mp_print(mp, s);
5294   mp_print(mp, " at line "); 
5295   mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
5296   mp_print(mp, t); mp_print_char(mp, xord(':'));
5297 }
5298
5299 @ The 256 |ASCII_code| characters are grouped into classes by means of
5300 the |char_class| table. Individual class numbers have no semantic
5301 or syntactic significance, except in a few instances defined here.
5302 There's also |max_class|, which can be used as a basis for additional
5303 class numbers in nonstandard extensions of \MP.
5304
5305 @d digit_class 0 /* the class number of \.{0123456789} */
5306 @d period_class 1 /* the class number of `\..' */
5307 @d space_class 2 /* the class number of spaces and nonstandard characters */
5308 @d percent_class 3 /* the class number of `\.\%' */
5309 @d string_class 4 /* the class number of `\."' */
5310 @d right_paren_class 8 /* the class number of `\.)' */
5311 @d isolated_classes 5: case 6: case 7: case 8 /* characters that make length-one tokens only */
5312 @d letter_class 9 /* letters and the underline character */
5313 @d left_bracket_class 17 /* `\.[' */
5314 @d right_bracket_class 18 /* `\.]' */
5315 @d invalid_class 20 /* bad character in the input */
5316 @d max_class 20 /* the largest class number */
5317
5318 @<Glob...@>=
5319 int char_class[256]; /* the class numbers */
5320
5321 @ If changes are made to accommodate non-ASCII character sets, they should
5322 follow the guidelines in Appendix~C of {\sl The {\logos METAFONT\/}book}.
5323 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
5324 @^system dependencies@>
5325
5326 @<Set initial ...@>=
5327 for (k='0';k<='9';k++) 
5328   mp->char_class[k]=digit_class;
5329 mp->char_class['.']=period_class;
5330 mp->char_class[' ']=space_class;
5331 mp->char_class['%']=percent_class;
5332 mp->char_class['"']=string_class;
5333 mp->char_class[',']=5;
5334 mp->char_class[';']=6;
5335 mp->char_class['(']=7;
5336 mp->char_class[')']=right_paren_class;
5337 for (k='A';k<= 'Z';k++ )
5338   mp->char_class[k]=letter_class;
5339 for (k='a';k<='z';k++) 
5340   mp->char_class[k]=letter_class;
5341 mp->char_class['_']=letter_class;
5342 mp->char_class['<']=10;
5343 mp->char_class['=']=10;
5344 mp->char_class['>']=10;
5345 mp->char_class[':']=10;
5346 mp->char_class['|']=10;
5347 mp->char_class['`']=11;
5348 mp->char_class['\'']=11;
5349 mp->char_class['+']=12;
5350 mp->char_class['-']=12;
5351 mp->char_class['/']=13;
5352 mp->char_class['*']=13;
5353 mp->char_class['\\']=13;
5354 mp->char_class['!']=14;
5355 mp->char_class['?']=14;
5356 mp->char_class['#']=15;
5357 mp->char_class['&']=15;
5358 mp->char_class['@@']=15;
5359 mp->char_class['$']=15;
5360 mp->char_class['^']=16;
5361 mp->char_class['~']=16;
5362 mp->char_class['[']=left_bracket_class;
5363 mp->char_class[']']=right_bracket_class;
5364 mp->char_class['{']=19;
5365 mp->char_class['}']=19;
5366 for (k=0;k<' ';k++)
5367   mp->char_class[k]=invalid_class;
5368 mp->char_class['\t']=space_class;
5369 mp->char_class['\f']=space_class;
5370 for (k=127;k<=255;k++)
5371   mp->char_class[k]=invalid_class;
5372
5373 @* \[13] The hash table.
5374 Symbolic tokens are stored and retrieved by means of a fairly standard hash
5375 table algorithm called the method of ``coalescing lists'' (cf.\ Algorithm 6.4C
5376 in {\sl The Art of Computer Programming\/}). Once a symbolic token enters the
5377 table, it is never removed.
5378
5379 The actual sequence of characters forming a symbolic token is
5380 stored in the |str_pool| array together with all the other strings. An
5381 auxiliary array |hash| consists of items with two halfword fields per
5382 word. The first of these, called |next(p)|, points to the next identifier
5383 belonging to the same coalesced list as the identifier corresponding to~|p|;
5384 and the other, called |text(p)|, points to the |str_start| entry for
5385 |p|'s identifier. If position~|p| of the hash table is empty, we have
5386 |text(p)=0|; if position |p| is either empty or the end of a coalesced
5387 hash list, we have |next(p)=0|.
5388
5389 An auxiliary pointer variable called |hash_used| is maintained in such a
5390 way that all locations |p>=hash_used| are nonempty. The global variable
5391 |st_count| tells how many symbolic tokens have been defined, if statistics
5392 are being kept.
5393
5394 The first 256 locations of |hash| are reserved for symbols of length one.
5395
5396 There's a parallel array called |eqtb| that contains the current equivalent
5397 values of each symbolic token. The entries of this array consist of
5398 two halfwords called |eq_type| (a command code) and |equiv| (a secondary
5399 piece of information that qualifies the |eq_type|).
5400
5401 @d next(A)   mp->hash[(A)].lh /* link for coalesced lists */
5402 @d text(A)   mp->hash[(A)].rh /* string number for symbolic token name */
5403 @d eq_type(A)   mp->eqtb[(A)].lh /* the current ``meaning'' of a symbolic token */
5404 @d equiv(A)   mp->eqtb[(A)].rh /* parametric part of a token's meaning */
5405 @d hash_base 257 /* hashing actually starts here */
5406 @d hash_is_full   (mp->hash_used==hash_base) /* are all positions occupied? */
5407
5408 @<Glob...@>=
5409 pointer hash_used; /* allocation pointer for |hash| */
5410 integer st_count; /* total number of known identifiers */
5411
5412 @ Certain entries in the hash table are ``frozen'' and not redefinable,
5413 since they are used in error recovery.
5414
5415 @d hash_top (integer)(hash_base+mp->hash_size) /* the first location of the frozen area */
5416 @d frozen_inaccessible hash_top /* |hash| location to protect the frozen area */
5417 @d frozen_repeat_loop (hash_top+1) /* |hash| location of a loop-repeat token */
5418 @d frozen_right_delimiter (hash_top+2) /* |hash| location of a permanent `\.)' */
5419 @d frozen_left_bracket (hash_top+3) /* |hash| location of a permanent `\.[' */
5420 @d frozen_slash (hash_top+4) /* |hash| location of a permanent `\./' */
5421 @d frozen_colon (hash_top+5) /* |hash| location of a permanent `\.:' */
5422 @d frozen_semicolon (hash_top+6) /* |hash| location of a permanent `\.;' */
5423 @d frozen_end_for (hash_top+7) /* |hash| location of a permanent \&{endfor} */
5424 @d frozen_end_def (hash_top+8) /* |hash| location of a permanent \&{enddef} */
5425 @d frozen_fi (hash_top+9) /* |hash| location of a permanent \&{fi} */
5426 @d frozen_end_group (hash_top+10) /* |hash| location of a permanent `\.{endgroup}' */
5427 @d frozen_etex (hash_top+11) /* |hash| location of a permanent \&{etex} */
5428 @d frozen_mpx_break (hash_top+12) /* |hash| location of a permanent \&{mpxbreak} */
5429 @d frozen_bad_vardef (hash_top+13) /* |hash| location of `\.{a bad variable}' */
5430 @d frozen_undefined (hash_top+14) /* |hash| location that never gets defined */
5431 @d hash_end (integer)(hash_top+14) /* the actual size of the |hash| and |eqtb| arrays */
5432
5433 @<Glob...@>=
5434 two_halves *hash; /* the hash table */
5435 two_halves *eqtb; /* the equivalents */
5436
5437 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5438 mp->hash = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5439 mp->eqtb = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5440
5441 @ @<Dealloc variables@>=
5442 xfree(mp->hash);
5443 xfree(mp->eqtb);
5444
5445 @ @<Set init...@>=
5446 next(1)=0; text(1)=0; eq_type(1)=tag_token; equiv(1)=null;
5447 for (k=2;k<=hash_end;k++)  { 
5448   mp->hash[k]=mp->hash[1]; mp->eqtb[k]=mp->eqtb[1];
5449 }
5450
5451 @ @<Initialize table entries...@>=
5452 mp->hash_used=frozen_inaccessible; /* nothing is used */
5453 mp->st_count=0;
5454 text(frozen_bad_vardef)=intern("a bad variable");
5455 text(frozen_etex)=intern("etex");
5456 text(frozen_mpx_break)=intern("mpxbreak");
5457 text(frozen_fi)=intern("fi");
5458 text(frozen_end_group)=intern("endgroup");
5459 text(frozen_end_def)=intern("enddef");
5460 text(frozen_end_for)=intern("endfor");
5461 text(frozen_semicolon)=intern(";");
5462 text(frozen_colon)=intern(":");
5463 text(frozen_slash)=intern("/");
5464 text(frozen_left_bracket)=intern("[");
5465 text(frozen_right_delimiter)=intern(")");
5466 text(frozen_inaccessible)=intern(" INACCESSIBLE");
5467 eq_type(frozen_right_delimiter)=right_delimiter;
5468
5469 @ @<Check the ``constant'' values...@>=
5470 if ( hash_end+mp->max_internal>max_halfword ) mp->bad=17;
5471
5472 @ Here is the subroutine that searches the hash table for an identifier
5473 that matches a given string of length~|l| appearing in |buffer[j..
5474 (j+l-1)]|. If the identifier is not found, it is inserted; hence it
5475 will always be found, and the corresponding hash table address
5476 will be returned.
5477
5478 @c 
5479 static pointer mp_id_lookup (MP mp,integer j, integer l) { /* search the hash table */
5480   integer h; /* hash code */
5481   pointer p; /* index in |hash| array */
5482   pointer k; /* index in |buffer| array */
5483   if (l==1) {
5484     @<Treat special case of length 1 and |break|@>;
5485   }
5486   @<Compute the hash code |h|@>;
5487   p=h+hash_base; /* we start searching here; note that |0<=h<hash_prime| */
5488   while (true)  { 
5489         if (text(p)>0 && length(text(p))==l && mp_str_eq_buf(mp, text(p),j)) 
5490       break;
5491     if ( next(p)==0 ) {
5492       @<Insert a new symbolic token after |p|, then
5493         make |p| point to it and |break|@>;
5494     }
5495     p=next(p);
5496   }
5497   return p;
5498 }
5499
5500 @ @<Treat special case of length 1...@>=
5501  p=mp->buffer[j]+1; text(p)=p-1; return p;
5502
5503
5504 @ @<Insert a new symbolic...@>=
5505 {
5506 if ( text(p)>0 ) { 
5507   do {  
5508     if ( hash_is_full )
5509       mp_overflow(mp, "hash size",(integer)mp->hash_size);
5510 @:MetaPost capacity exceeded hash size}{\quad hash size@>
5511     decr(mp->hash_used);
5512   } while (text(mp->hash_used)!=0); /* search for an empty location in |hash| */
5513   next(p)=mp->hash_used; 
5514   p=mp->hash_used;
5515 }
5516 str_room(l);
5517 for (k=j;k<=j+l-1;k++) {
5518   append_char(mp->buffer[k]);
5519 }
5520 text(p)=mp_make_string(mp); 
5521 mp->str_ref[text(p)]=max_str_ref;
5522 incr(mp->st_count);
5523 break;
5524 }
5525
5526
5527 @ The value of |hash_prime| should be roughly 85\pct! of |hash_size|, and it
5528 should be a prime number.  The theory of hashing tells us to expect fewer
5529 than two table probes, on the average, when the search is successful.
5530 [See J.~S. Vitter, {\sl Journal of the ACM\/ \bf30} (1983), 231--258.]
5531 @^Vitter, Jeffrey Scott@>
5532
5533 @<Compute the hash code |h|@>=
5534 h=mp->buffer[j];
5535 for (k=j+1;k<=j+l-1;k++){ 
5536   h=h+h+mp->buffer[k];
5537   while ( h>=mp->hash_prime ) h=h-mp->hash_prime;
5538 }
5539
5540 @ @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>=
5541 for (q=1;q<=hash_end;q++) { 
5542   if ( equiv(q)==p ) { 
5543     mp_print_nl(mp, "EQUIV("); 
5544     mp_print_int(mp, q); 
5545     mp_print_char(mp, xord(')'));
5546   }
5547 }
5548
5549 @ We need to put \MP's ``primitive'' symbolic tokens into the hash
5550 table, together with their command code (which will be the |eq_type|)
5551 and an operand (which will be the |equiv|). The |primitive| procedure
5552 does this, in a way that no \MP\ user can. The global value |cur_sym|
5553 contains the new |eqtb| pointer after |primitive| has acted.
5554
5555 @c 
5556 static void mp_primitive (MP mp, const char *ss, halfword c, halfword o) {
5557   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
5558   quarterword j; /* index into |buffer| */
5559   quarterword l; /* length of the string */
5560   str_number s;
5561   s = intern(ss);
5562   k=mp->str_start[s]; l=str_stop(s)-k;
5563   /* we will move |s| into the (empty) |buffer| */
5564   for (j=0;j<=l-1;j++) {
5565     mp->buffer[j]=mp->str_pool[k+j];
5566   }
5567   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, 0,l);
5568   if ( s>=256 ) { /* we don't want to have the string twice */
5569     mp_flush_string(mp, text(mp->cur_sym)); text(mp->cur_sym)=s;
5570   };
5571   eq_type(mp->cur_sym)=c; 
5572   equiv(mp->cur_sym)=o;
5573 }
5574
5575
5576 @ Many of \MP's primitives need no |equiv|, since they are identifiable
5577 by their |eq_type| alone. These primitives are loaded into the hash table
5578 as follows:
5579
5580 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5581 mp_primitive(mp, "..",path_join,0);
5582 @:.._}{\.{..} primitive@>
5583 mp_primitive(mp, "[",left_bracket,0); mp->eqtb[frozen_left_bracket]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5584 @:[ }{\.{[} primitive@>
5585 mp_primitive(mp, "]",right_bracket,0);
5586 @:] }{\.{]} primitive@>
5587 mp_primitive(mp, "}",right_brace,0);
5588 @:]]}{\.{\char`\}} primitive@>
5589 mp_primitive(mp, "{",left_brace,0);
5590 @:][}{\.{\char`\{} primitive@>
5591 mp_primitive(mp, ":",colon,0); mp->eqtb[frozen_colon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5592 @:: }{\.{:} primitive@>
5593 mp_primitive(mp, "::",double_colon,0);
5594 @::: }{\.{::} primitive@>
5595 mp_primitive(mp, "||:",bchar_label,0);
5596 @:::: }{\.{\char'174\char'174:} primitive@>
5597 mp_primitive(mp, ":=",assignment,0);
5598 @::=_}{\.{:=} primitive@>
5599 mp_primitive(mp, ",",comma,0);
5600 @:, }{\., primitive@>
5601 mp_primitive(mp, ";",semicolon,0); mp->eqtb[frozen_semicolon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5602 @:; }{\.; primitive@>
5603 mp_primitive(mp, "\\",relax,0);
5604 @:]]\\}{\.{\char`\\} primitive@>
5605 @#
5606 mp_primitive(mp, "addto",add_to_command,0);
5607 @:add_to_}{\&{addto} primitive@>
5608 mp_primitive(mp, "atleast",at_least,0);
5609 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
5610 mp_primitive(mp, "begingroup",begin_group,0); mp->bg_loc=mp->cur_sym;
5611 @:begin_group_}{\&{begingroup} primitive@>
5612 mp_primitive(mp, "controls",controls,0);
5613 @:controls_}{\&{controls} primitive@>
5614 mp_primitive(mp, "curl",curl_command,0);
5615 @:curl_}{\&{curl} primitive@>
5616 mp_primitive(mp, "delimiters",delimiters,0);
5617 @:delimiters_}{\&{delimiters} primitive@>
5618 mp_primitive(mp, "endgroup",end_group,0);
5619  mp->eqtb[frozen_end_group]=mp->eqtb[mp->cur_sym]; mp->eg_loc=mp->cur_sym;
5620 @:endgroup_}{\&{endgroup} primitive@>
5621 mp_primitive(mp, "everyjob",every_job_command,0);
5622 @:every_job_}{\&{everyjob} primitive@>
5623 mp_primitive(mp, "exitif",exit_test,0);
5624 @:exit_if_}{\&{exitif} primitive@>
5625 mp_primitive(mp, "expandafter",expand_after,0);
5626 @:expand_after_}{\&{expandafter} primitive@>
5627 mp_primitive(mp, "interim",interim_command,0);
5628 @:interim_}{\&{interim} primitive@>
5629 mp_primitive(mp, "let",let_command,0);
5630 @:let_}{\&{let} primitive@>
5631 mp_primitive(mp, "newinternal",new_internal,0);
5632 @:new_internal_}{\&{newinternal} primitive@>
5633 mp_primitive(mp, "of",of_token,0);
5634 @:of_}{\&{of} primitive@>
5635 mp_primitive(mp, "randomseed",mp_random_seed,0);
5636 @:mp_random_seed_}{\&{randomseed} primitive@>
5637 mp_primitive(mp, "save",save_command,0);
5638 @:save_}{\&{save} primitive@>
5639 mp_primitive(mp, "scantokens",scan_tokens,0);
5640 @:scan_tokens_}{\&{scantokens} primitive@>
5641 mp_primitive(mp, "shipout",ship_out_command,0);
5642 @:ship_out_}{\&{shipout} primitive@>
5643 mp_primitive(mp, "skipto",skip_to,0);
5644 @:skip_to_}{\&{skipto} primitive@>
5645 mp_primitive(mp, "special",special_command,0);
5646 @:special}{\&{special} primitive@>
5647 mp_primitive(mp, "fontmapfile",special_command,1);
5648 @:fontmapfile}{\&{fontmapfile} primitive@>
5649 mp_primitive(mp, "fontmapline",special_command,2);
5650 @:fontmapline}{\&{fontmapline} primitive@>
5651 mp_primitive(mp, "step",step_token,0);
5652 @:step_}{\&{step} primitive@>
5653 mp_primitive(mp, "str",str_op,0);
5654 @:str_}{\&{str} primitive@>
5655 mp_primitive(mp, "tension",tension,0);
5656 @:tension_}{\&{tension} primitive@>
5657 mp_primitive(mp, "to",to_token,0);
5658 @:to_}{\&{to} primitive@>
5659 mp_primitive(mp, "until",until_token,0);
5660 @:until_}{\&{until} primitive@>
5661 mp_primitive(mp, "within",within_token,0);
5662 @:within_}{\&{within} primitive@>
5663 mp_primitive(mp, "write",write_command,0);
5664 @:write_}{\&{write} primitive@>
5665
5666 @ Each primitive has a corresponding inverse, so that it is possible to
5667 display the cryptic numeric contents of |eqtb| in symbolic form.
5668 Every call of |primitive| in this program is therefore accompanied by some
5669 straightforward code that forms part of the |print_cmd_mod| routine
5670 explained below.
5671
5672 @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>=
5673 case add_to_command:mp_print(mp, "addto"); break;
5674 case assignment:mp_print(mp, ":="); break;
5675 case at_least:mp_print(mp, "atleast"); break;
5676 case bchar_label:mp_print(mp, "||:"); break;
5677 case begin_group:mp_print(mp, "begingroup"); break;
5678 case colon:mp_print(mp, ":"); break;
5679 case comma:mp_print(mp, ","); break;
5680 case controls:mp_print(mp, "controls"); break;
5681 case curl_command:mp_print(mp, "curl"); break;
5682 case delimiters:mp_print(mp, "delimiters"); break;
5683 case double_colon:mp_print(mp, "::"); break;
5684 case end_group:mp_print(mp, "endgroup"); break;
5685 case every_job_command:mp_print(mp, "everyjob"); break;
5686 case exit_test:mp_print(mp, "exitif"); break;
5687 case expand_after:mp_print(mp, "expandafter"); break;
5688 case interim_command:mp_print(mp, "interim"); break;
5689 case left_brace:mp_print(mp, "{"); break;
5690 case left_bracket:mp_print(mp, "["); break;
5691 case let_command:mp_print(mp, "let"); break;
5692 case new_internal:mp_print(mp, "newinternal"); break;
5693 case of_token:mp_print(mp, "of"); break;
5694 case path_join:mp_print(mp, ".."); break;
5695 case mp_random_seed:mp_print(mp, "randomseed"); break;
5696 case relax:mp_print_char(mp, xord('\\')); break;
5697 case right_brace:mp_print_char(mp, xord('}')); break;
5698 case right_bracket:mp_print_char(mp, xord(']')); break;
5699 case save_command:mp_print(mp, "save"); break;
5700 case scan_tokens:mp_print(mp, "scantokens"); break;
5701 case semicolon:mp_print_char(mp, xord(';')); break;
5702 case ship_out_command:mp_print(mp, "shipout"); break;
5703 case skip_to:mp_print(mp, "skipto"); break;
5704 case special_command: if ( m==2 ) mp_print(mp, "fontmapline"); else
5705                  if ( m==1 ) mp_print(mp, "fontmapfile"); else
5706                  mp_print(mp, "special"); break;
5707 case step_token:mp_print(mp, "step"); break;
5708 case str_op:mp_print(mp, "str"); break;
5709 case tension:mp_print(mp, "tension"); break;
5710 case to_token:mp_print(mp, "to"); break;
5711 case until_token:mp_print(mp, "until"); break;
5712 case within_token:mp_print(mp, "within"); break;
5713 case write_command:mp_print(mp, "write"); break;
5714
5715 @ We will deal with the other primitives later, at some point in the program
5716 where their |eq_type| and |equiv| values are more meaningful.  For example,
5717 the primitives for macro definitions will be loaded when we consider the
5718 routines that define macros.
5719 It is easy to find where each particular
5720 primitive was treated by looking in the index at the end; for example, the
5721 section where |"def"| entered |eqtb| is listed under `\&{def} primitive'.
5722
5723 @* \[14] Token lists.
5724 A \MP\ token is either symbolic or numeric or a string, or it denotes
5725 a macro parameter or capsule; so there are five corresponding ways to encode it
5726 @^token@>
5727 internally: (1)~A symbolic token whose hash code is~|p|
5728 is represented by the number |p|, in the |info| field of a single-word
5729 node in~|mem|. (2)~A numeric token whose |scaled| value is~|v| is
5730 represented in a two-word node of~|mem|; the |type| field is |known|,
5731 the |name_type| field is |token|, and the |value| field holds~|v|.
5732 The fact that this token appears in a two-word node rather than a
5733 one-word node is, of course, clear from the node address.
5734 (3)~A string token is also represented in a two-word node; the |type|
5735 field is |mp_string_type|, the |name_type| field is |token|, and the
5736 |value| field holds the corresponding |str_number|.  (4)~Capsules have
5737 |name_type=capsule|, and their |type| and |value| fields represent
5738 arbitrary values (in ways to be explained later).  (5)~Macro parameters
5739 are like symbolic tokens in that they appear in |info| fields of
5740 one-word nodes. The $k$th parameter is represented by |expr_base+k| if it
5741 is of type \&{expr}, or by |suffix_base+k| if it is of type \&{suffix}, or
5742 by |text_base+k| if it is of type \&{text}.  (Here |0<=k<param_size|.)
5743 Actual values of these parameters are kept in a separate stack, as we will
5744 see later.  The constants |expr_base|, |suffix_base|, and |text_base| are,
5745 of course, chosen so that there will be no confusion between symbolic
5746 tokens and parameters of various types.
5747
5748 Note that
5749 the `\\{type}' field of a node has nothing to do with ``type'' in a
5750 printer's sense. It's curious that the same word is used in such different ways.
5751
5752 @d type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* identifies what kind of value this is */
5753 @d name_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* a clue to the name of this value */
5754 @d token_node_size 2 /* the number of words in a large token node */
5755 @d value_loc(A) ((A)+1) /* the word that contains the |value| field */
5756 @d value(A) mp->mem[value_loc((A))].cint /* the value stored in a large token node */
5757 @d expr_base (hash_end+1) /* code for the zeroth \&{expr} parameter */
5758 @d suffix_base (expr_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{suffix} parameter */
5759 @d text_base (suffix_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{text} parameter */
5760
5761 @<Check the ``constant''...@>=
5762 if ( text_base+mp->param_size>max_halfword ) mp->bad=18;
5763
5764 @ We have set aside a two word node beginning at |null| so that we can have
5765 |value(null)=0|.  We will make use of this coincidence later.
5766
5767 @<Initialize table entries...@>=
5768 mp_link(null)=null; value(null)=0;
5769
5770 @ A numeric token is created by the following trivial routine.
5771
5772 @c 
5773 static pointer mp_new_num_tok (MP mp,scaled v) {
5774   pointer p; /* the new node */
5775   p=mp_get_node(mp, token_node_size); value(p)=v;
5776   type(p)=mp_known; name_type(p)=mp_token; 
5777   return p;
5778 }
5779
5780 @ A token list is a singly linked list of nodes in |mem|, where
5781 each node contains a token and a link.  Here's a subroutine that gets rid
5782 of a token list when it is no longer needed.
5783
5784 @c static void mp_flush_token_list (MP mp,pointer p) {
5785   pointer q; /* the node being recycled */
5786   while ( p!=null ) { 
5787     q=p; p=mp_link(p);
5788     if ( q>=mp->hi_mem_min ) {
5789      free_avail(q);
5790     } else { 
5791       switch (type(q)) {
5792       case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
5793         break;
5794       case mp_string_type:
5795         delete_str_ref(value(q));
5796         break;
5797       case unknown_types: case mp_pen_type: case mp_path_type: 
5798       case mp_picture_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
5799       case mp_cmykcolor_type: case mp_transform_type: case mp_dependent:
5800       case mp_proto_dependent: case mp_independent:
5801         mp_recycle_value(mp,q);
5802         break;
5803       default: mp_confusion(mp, "token");
5804 @:this can't happen token}{\quad token@>
5805       }
5806       mp_free_node(mp, q,token_node_size);
5807     }
5808   }
5809 }
5810
5811 @ The procedure |show_token_list|, which prints a symbolic form of
5812 the token list that starts at a given node |p|, illustrates these
5813 conventions. The token list being displayed should not begin with a reference
5814 count. However, the procedure is intended to be fairly robust, so that if the
5815 memory links are awry or if |p| is not really a pointer to a token list,
5816 almost nothing catastrophic can happen.
5817
5818 An additional parameter |q| is also given; this parameter is either null
5819 or it points to a node in the token list where a certain magic computation
5820 takes place that will be explained later. (Basically, |q| is non-null when
5821 we are printing the two-line context information at the time of an error
5822 message; |q| marks the place corresponding to where the second line
5823 should begin.)
5824
5825 The generation will stop, and `\.{\char`\ ETC.}' will be printed, if the length
5826 of printing exceeds a given limit~|l|; the length of printing upon entry is
5827 assumed to be a given amount called |null_tally|. (Note that
5828 |show_token_list| sometimes uses itself recursively to print
5829 variable names within a capsule.)
5830 @^recursion@>
5831
5832 Unusual entries are printed in the form of all-caps tokens
5833 preceded by a space, e.g., `\.{\char`\ BAD}'.
5834
5835 @<Declarations@>=
5836 static void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5837                          integer null_tally) ;
5838
5839 @ @c
5840 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5841                          integer null_tally) {
5842   quarterword class,c; /* the |char_class| of previous and new tokens */
5843   integer r,v; /* temporary registers */
5844   class=percent_class;
5845   mp->tally=null_tally;
5846   while ( (p!=null) && (mp->tally<l) ) { 
5847     if ( p==q ) 
5848       @<Do magic computation@>;
5849     @<Display token |p| and set |c| to its class;
5850       but |return| if there are problems@>;
5851     class=c; p=mp_link(p);
5852   }
5853   if ( p!=null ) 
5854      mp_print(mp, " ETC.");
5855 @.ETC@>
5856   return;
5857 }
5858
5859 @ @<Display token |p| and set |c| to its class...@>=
5860 c=letter_class; /* the default */
5861 if ( (p<0)||(p>mp->mem_end) ) { 
5862   mp_print(mp, " CLOBBERED"); return;
5863 @.CLOBBERED@>
5864 }
5865 if ( p<mp->hi_mem_min ) { 
5866   @<Display two-word token@>;
5867 } else { 
5868   r=info(p);
5869   if ( r>=expr_base ) {
5870      @<Display a parameter token@>;
5871   } else {
5872     if ( r<1 ) {
5873       if ( r==0 ) { 
5874         @<Display a collective subscript@>
5875       } else {
5876         mp_print(mp, " IMPOSSIBLE");
5877 @.IMPOSSIBLE@>
5878       }
5879     } else { 
5880       r=text(r);
5881       if ( (r<0)||(r>mp->max_str_ptr) ) {
5882         mp_print(mp, " NONEXISTENT");
5883 @.NONEXISTENT@>
5884       } else {
5885        @<Print string |r| as a symbolic token
5886         and set |c| to its class@>;
5887       }
5888     }
5889   }
5890 }
5891
5892 @ @<Display two-word token@>=
5893 if ( name_type(p)==mp_token ) {
5894   if ( type(p)==mp_known ) {
5895     @<Display a numeric token@>;
5896   } else if ( type(p)!=mp_string_type ) {
5897     mp_print(mp, " BAD");
5898 @.BAD@>
5899   } else { 
5900     mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp, value(p)); mp_print_char(mp, xord('"'));
5901     c=string_class;
5902   }
5903 } else if ((name_type(p)!=mp_capsule)||(type(p)<mp_vacuous)||(type(p)>mp_independent) ) {
5904   mp_print(mp, " BAD");
5905 } else { 
5906   mp_print_capsule(mp,p); c=right_paren_class;
5907 }
5908
5909 @ @<Display a numeric token@>=
5910 if ( class==digit_class ) 
5911   mp_print_char(mp, xord(' '));
5912 v=value(p);
5913 if ( v<0 ){ 
5914   if ( class==left_bracket_class ) 
5915     mp_print_char(mp, xord(' '));
5916   mp_print_char(mp, xord('[')); mp_print_scaled(mp, v); mp_print_char(mp, xord(']'));
5917   c=right_bracket_class;
5918 } else { 
5919   mp_print_scaled(mp, v); c=digit_class;
5920 }
5921
5922
5923 @ Strictly speaking, a genuine token will never have |info(p)=0|.
5924 But we will see later (in the |print_variable_name| routine) that
5925 it is convenient to let |info(p)=0| stand for `\.{[]}'.
5926
5927 @<Display a collective subscript@>=
5928 {
5929 if ( class==left_bracket_class ) 
5930   mp_print_char(mp, xord(' '));
5931 mp_print(mp, "[]"); c=right_bracket_class;
5932 }
5933
5934 @ @<Display a parameter token@>=
5935 {
5936 if ( r<suffix_base ) { 
5937   mp_print(mp, "(EXPR"); r=r-(expr_base);
5938 @.EXPR@>
5939 } else if ( r<text_base ) { 
5940   mp_print(mp, "(SUFFIX"); r=r-(suffix_base);
5941 @.SUFFIX@>
5942 } else { 
5943   mp_print(mp, "(TEXT"); r=r-(text_base);
5944 @.TEXT@>
5945 }
5946 mp_print_int(mp, r); mp_print_char(mp, xord(')')); c=right_paren_class;
5947 }
5948
5949
5950 @ @<Print string |r| as a symbolic token...@>=
5951
5952 c=mp->char_class[mp->str_pool[mp->str_start[r]]];
5953 if ( c==class ) {
5954   switch (c) {
5955   case letter_class:mp_print_char(mp, xord('.')); break;
5956   case isolated_classes: break;
5957   default: mp_print_char(mp, xord(' ')); break;
5958   }
5959 }
5960 mp_print_str(mp, r);
5961 }
5962
5963 @ @<Declarations@>=
5964 static void mp_print_capsule (MP mp, pointer p);
5965
5966 @ @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>=
5967 void mp_print_capsule (MP mp, pointer p) { 
5968   mp_print_char(mp, xord('(')); mp_print_exp(mp,p,0); mp_print_char(mp, xord(')'));
5969 }
5970
5971 @ Macro definitions are kept in \MP's memory in the form of token lists
5972 that have a few extra one-word nodes at the beginning.
5973
5974 The first node contains a reference count that is used to tell when the
5975 list is no longer needed. To emphasize the fact that a reference count is
5976 present, we shall refer to the |info| field of this special node as the
5977 |ref_count| field.
5978 @^reference counts@>
5979
5980 The next node or nodes after the reference count serve to describe the
5981 formal parameters. They consist of zero or more parameter tokens followed
5982 by a code for the type of macro.
5983
5984 @d ref_count info
5985   /* reference count preceding a macro definition or picture header */
5986 @d add_mac_ref(A) incr(ref_count((A))) /* make a new reference to a macro list */
5987 @d general_macro 0 /* preface to a macro defined with a parameter list */
5988 @d primary_macro 1 /* preface to a macro with a \&{primary} parameter */
5989 @d secondary_macro 2 /* preface to a macro with a \&{secondary} parameter */
5990 @d tertiary_macro 3 /* preface to a macro with a \&{tertiary} parameter */
5991 @d expr_macro 4 /* preface to a macro with an undelimited \&{expr} parameter */
5992 @d of_macro 5 /* preface to a macro with
5993   undelimited `\&{expr} |x| \&{of}~|y|' parameters */
5994 @d suffix_macro 6 /* preface to a macro with an undelimited \&{suffix} parameter */
5995 @d text_macro 7 /* preface to a macro with an undelimited \&{text} parameter */
5996
5997 @c 
5998 static void mp_delete_mac_ref (MP mp,pointer p) {
5999   /* |p| points to the reference count of a macro list that is
6000     losing one reference */
6001   if ( ref_count(p)==null ) mp_flush_token_list(mp, p);
6002   else decr(ref_count(p));
6003 }
6004
6005 @ The following subroutine displays a macro, given a pointer to its
6006 reference count.
6007
6008 @c 
6009 static void mp_show_macro (MP mp, pointer p, integer q, integer l) {
6010   pointer r; /* temporary storage */
6011   p=mp_link(p); /* bypass the reference count */
6012   while ( info(p)>text_macro ){ 
6013     r=mp_link(p); mp_link(p)=null;
6014     mp_show_token_list(mp, p,null,l,0); mp_link(p)=r; p=r;
6015     if ( l>0 ) l=l-mp->tally; else return;
6016   } /* control printing of `\.{ETC.}' */
6017 @.ETC@>
6018   mp->tally=0;
6019   switch(info(p)) {
6020   case general_macro:mp_print(mp, "->"); break;
6021 @.->@>
6022   case primary_macro: case secondary_macro: case tertiary_macro:
6023     mp_print_char(mp, xord('<'));
6024     mp_print_cmd_mod(mp, param_type,info(p)); 
6025     mp_print(mp, ">->");
6026     break;
6027   case expr_macro:mp_print(mp, "<expr>->"); break;
6028   case of_macro:mp_print(mp, "<expr>of<primary>->"); break;
6029   case suffix_macro:mp_print(mp, "<suffix>->"); break;
6030   case text_macro:mp_print(mp, "<text>->"); break;
6031   } /* there are no other cases */
6032   mp_show_token_list(mp, mp_link(p),q,l-mp->tally,0);
6033 }
6034
6035 @* \[15] Data structures for variables.
6036 The variables of \MP\ programs can be simple, like `\.x', or they can
6037 combine the structural properties of arrays and records, like `\.{x20a.b}'.
6038 A \MP\ user assigns a type to a variable like \.{x20a.b} by saying, for
6039 example, `\.{boolean} \.{x[]a.b}'. It's time for us to study how such
6040 things are represented inside of the computer.
6041
6042 Each variable value occupies two consecutive words, either in a two-word
6043 node called a value node, or as a two-word subfield of a larger node.  One
6044 of those two words is called the |value| field; it is an integer,
6045 containing either a |scaled| numeric value or the representation of some
6046 other type of quantity. (It might also be subdivided into halfwords, in
6047 which case it is referred to by other names instead of |value|.) The other
6048 word is broken into subfields called |type|, |name_type|, and |link|.  The
6049 |type| field is a quarterword that specifies the variable's type, and
6050 |name_type| is a quarterword from which \MP\ can reconstruct the
6051 variable's name (sometimes by using the |link| field as well).  Thus, only
6052 1.25 words are actually devoted to the value itself; the other
6053 three-quarters of a word are overhead, but they aren't wasted because they
6054 allow \MP\ to deal with sparse arrays and to provide meaningful diagnostics.
6055
6056 In this section we shall be concerned only with the structural aspects of
6057 variables, not their values. Later parts of the program will change the
6058 |type| and |value| fields, but we shall treat those fields as black boxes
6059 whose contents should not be touched.
6060
6061 However, if the |type| field is |mp_structured|, there is no |value| field,
6062 and the second word is broken into two pointer fields called |attr_head|
6063 and |subscr_head|. Those fields point to additional nodes that
6064 contain structural information, as we shall see.
6065
6066 @d subscr_head_loc(A)   (A)+1 /* where |value|, |subscr_head| and |attr_head| are */
6067 @d attr_head(A)   info(subscr_head_loc((A))) /* pointer to attribute info */
6068 @d subscr_head(A)   mp_link(subscr_head_loc((A))) /* pointer to subscript info */
6069 @d value_node_size 2 /* the number of words in a value node */
6070
6071 @ An attribute node is three words long. Two of these words contain |type|
6072 and |value| fields as described above, and the third word contains
6073 additional information:  There is an |attr_loc| field, which contains the
6074 hash address of the token that names this attribute; and there's also a
6075 |parent| field, which points to the value node of |mp_structured| type at the
6076 next higher level (i.e., at the level to which this attribute is
6077 subsidiary).  The |name_type| in an attribute node is `|attr|'.  The
6078 |link| field points to the next attribute with the same parent; these are
6079 arranged in increasing order, so that |attr_loc(mp_link(p))>attr_loc(p)|. The
6080 final attribute node links to the constant |end_attr|, whose |attr_loc|
6081 field is greater than any legal hash address. The |attr_head| in the
6082 parent points to a node whose |name_type| is |mp_structured_root|; this
6083 node represents the null attribute, i.e., the variable that is relevant
6084 when no attributes are attached to the parent. The |attr_head| node
6085 has the fields of either
6086 a value node, a subscript node, or an attribute node, depending on what
6087 the parent would be if it were not structured; but the subscript and
6088 attribute fields are ignored, so it effectively contains only the data of
6089 a value node. The |link| field in this special node points to an attribute
6090 node whose |attr_loc| field is zero; the latter node represents a collective
6091 subscript `\.{[]}' attached to the parent, and its |link| field points to
6092 the first non-special attribute node (or to |end_attr| if there are none).
6093
6094 A subscript node likewise occupies three words, with |type| and |value| fields
6095 plus extra information; its |name_type| is |subscr|. In this case the
6096 third word is called the |subscript| field, which is a |scaled| integer.
6097 The |link| field points to the subscript node with the next larger
6098 subscript, if any; otherwise the |link| points to the attribute node
6099 for collective subscripts at this level. We have seen that the latter node
6100 contains an upward pointer, so that the parent can be deduced.
6101
6102 The |name_type| in a parent-less value node is |root|, and the |link|
6103 is the hash address of the token that names this value.
6104
6105 In other words, variables have a hierarchical structure that includes
6106 enough threads running around so that the program is able to move easily
6107 between siblings, parents, and children. An example should be helpful:
6108 (The reader is advised to draw a picture while reading the following
6109 description, since that will help to firm up the ideas.)
6110 Suppose that `\.x' and `\.{x.a}' and `\.{x[]b}' and `\.{x5}'
6111 and `\.{x20b}' have been mentioned in a user's program, where
6112 \.{x[]b} has been declared to be of \&{boolean} type. Let |h(x)|, |h(a)|,
6113 and |h(b)| be the hash addresses of \.x, \.a, and~\.b. Then
6114 |eq_type(h(x))=name| and |equiv(h(x))=p|, where |p|~is a two-word value
6115 node with |name_type(p)=root| and |mp_link(p)=h(x)|. We have |type(p)=mp_structured|,
6116 |attr_head(p)=q|, and |subscr_head(p)=r|, where |q| points to a value
6117 node and |r| to a subscript node. (Are you still following this? Use
6118 a pencil to draw a diagram.) The lone variable `\.x' is represented by
6119 |type(q)| and |value(q)|; furthermore
6120 |name_type(q)=mp_structured_root| and |mp_link(q)=q1|, where |q1| points
6121 to an attribute node representing `\.{x[]}'. Thus |name_type(q1)=attr|,
6122 |attr_loc(q1)=collective_subscript=0|, |parent(q1)=p|,
6123 |type(q1)=mp_structured|, |attr_head(q1)=qq|, and |subscr_head(q1)=qq1|;
6124 |qq| is a  three-word ``attribute-as-value'' node with |type(qq)=numeric_type|
6125 (assuming that \.{x5} is numeric, because |qq| represents `\.{x[]}' 
6126 with no further attributes), |name_type(qq)=structured_root|, 
6127 |attr_loc(qq)=0|, |parent(qq)=p|, and
6128 |mp_link(qq)=qq1|. (Now pay attention to the next part.) Node |qq1| is
6129 an attribute node representing `\.{x[][]}', which has never yet
6130 occurred; its |type| field is |undefined|, and its |value| field is
6131 undefined. We have |name_type(qq1)=attr|, |attr_loc(qq1)=collective_subscript|,
6132 |parent(qq1)=q1|, and |mp_link(qq1)=qq2|. Since |qq2| represents
6133 `\.{x[]b}', |type(qq2)=mp_unknown_boolean|; also |attr_loc(qq2)=h(b)|,
6134 |parent(qq2)=q1|, |name_type(qq2)=attr|, |mp_link(qq2)=end_attr|.
6135 (Maybe colored lines will help untangle your picture.)
6136  Node |r| is a subscript node with |type| and |value|
6137 representing `\.{x5}'; |name_type(r)=subscr|, |subscript(r)=5.0|,
6138 and |mp_link(r)=r1| is another subscript node. To complete the picture,
6139 see if you can guess what |mp_link(r1)| is; give up? It's~|q1|.
6140 Furthermore |subscript(r1)=20.0|, |name_type(r1)=subscr|,
6141 |type(r1)=mp_structured|, |attr_head(r1)=qqq|, |subscr_head(r1)=qqq1|,
6142 and we finish things off with three more nodes
6143 |qqq|, |qqq1|, and |qqq2| hung onto~|r1|. (Perhaps you should start again
6144 with a larger sheet of paper.) The value of variable \.{x20b}
6145 appears in node~|qqq2|, as you can well imagine.
6146
6147 If the example in the previous paragraph doesn't make things crystal
6148 clear, a glance at some of the simpler subroutines below will reveal how
6149 things work out in practice.
6150
6151 The only really unusual thing about these conventions is the use of
6152 collective subscript attributes. The idea is to avoid repeating a lot of
6153 type information when many elements of an array are identical macros
6154 (for which distinct values need not be stored) or when they don't have
6155 all of the possible attributes. Branches of the structure below collective
6156 subscript attributes do not carry actual values except for macro identifiers;
6157 branches of the structure below subscript nodes do not carry significant
6158 information in their collective subscript attributes.
6159
6160 @d attr_loc_loc(A) ((A)+2) /* where the |attr_loc| and |parent| fields are */
6161 @d attr_loc(A) info(attr_loc_loc((A))) /* hash address of this attribute */
6162 @d parent(A) mp_link(attr_loc_loc((A))) /* pointer to |mp_structured| variable */
6163 @d subscript_loc(A) ((A)+2) /* where the |subscript| field lives */
6164 @d subscript(A) mp->mem[subscript_loc((A))].sc /* subscript of this variable */
6165 @d attr_node_size 3 /* the number of words in an attribute node */
6166 @d subscr_node_size 3 /* the number of words in a subscript node */
6167 @d collective_subscript 0 /* code for the attribute `\.{[]}' */
6168
6169 @<Initialize table...@>=
6170 attr_loc(end_attr)=hash_end+1; parent(end_attr)=null;
6171
6172 @ Variables of type \&{pair} will have values that point to four-word
6173 nodes containing two numeric values. The first of these values has
6174 |name_type=mp_x_part_sector| and the second has |name_type=mp_y_part_sector|;
6175 the |link| in the first points back to the node whose |value| points
6176 to this four-word node.
6177
6178 Variables of type \&{transform} are similar, but in this case their
6179 |value| points to a 12-word node containing six values, identified by
6180 |x_part_sector|, |y_part_sector|, |mp_xx_part_sector|, |mp_xy_part_sector|,
6181 |mp_yx_part_sector|, and |mp_yy_part_sector|.
6182 Finally, variables of type \&{color} have 3~values in 6~words
6183 identified by |mp_red_part_sector|, |mp_green_part_sector|, and |mp_blue_part_sector|.
6184
6185 When an entire structured variable is saved, the |root| indication
6186 is temporarily replaced by |saved_root|.
6187
6188 Some variables have no name; they just are used for temporary storage
6189 while expressions are being evaluated. We call them {\sl capsules}.
6190
6191 @d x_part_loc(A) (A) /* where the \&{xpart} is found in a pair or transform node */
6192 @d y_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{ypart} is found in a pair or transform node */
6193 @d xx_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{xxpart} is found in a transform node */
6194 @d xy_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{xypart} is found in a transform node */
6195 @d yx_part_loc(A) ((A)+8) /* where the \&{yxpart} is found in a transform node */
6196 @d yy_part_loc(A) ((A)+10) /* where the \&{yypart} is found in a transform node */
6197 @d red_part_loc(A) (A) /* where the \&{redpart} is found in a color node */
6198 @d green_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{greenpart} is found in a color node */
6199 @d blue_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{bluepart} is found in a color node */
6200 @d cyan_part_loc(A) (A) /* where the \&{cyanpart} is found in a color node */
6201 @d magenta_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{magentapart} is found in a color node */
6202 @d yellow_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{yellowpart} is found in a color node */
6203 @d black_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{blackpart} is found in a color node */
6204 @d grey_part_loc(A) (A) /* where the \&{greypart} is found in a color node */
6205 @#
6206 @d pair_node_size 4 /* the number of words in a pair node */
6207 @d transform_node_size 12 /* the number of words in a transform node */
6208 @d color_node_size 6 /* the number of words in a color node */
6209 @d cmykcolor_node_size 8 /* the number of words in a color node */
6210
6211 @<Glob...@>=
6212 quarterword big_node_size[mp_pair_type+1];
6213 quarterword sector0[mp_pair_type+1];
6214 quarterword sector_offset[mp_black_part_sector+1];
6215
6216 @ The |sector0| array gives for each big node type, |name_type| values
6217 for its first subfield; the |sector_offset| array gives for each
6218 |name_type| value, the offset from the first subfield in words;
6219 and the |big_node_size| array gives the size in words for each type of
6220 big node.
6221
6222 @<Set init...@>=
6223 mp->big_node_size[mp_transform_type]=transform_node_size;
6224 mp->big_node_size[mp_pair_type]=pair_node_size;
6225 mp->big_node_size[mp_color_type]=color_node_size;
6226 mp->big_node_size[mp_cmykcolor_type]=cmykcolor_node_size;
6227 mp->sector0[mp_transform_type]=mp_x_part_sector;
6228 mp->sector0[mp_pair_type]=mp_x_part_sector;
6229 mp->sector0[mp_color_type]=mp_red_part_sector;
6230 mp->sector0[mp_cmykcolor_type]=mp_cyan_part_sector;
6231 for (k=mp_x_part_sector;k<= mp_yy_part_sector;k++ ) {
6232   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_x_part_sector);
6233 }
6234 for (k=mp_red_part_sector;k<= mp_blue_part_sector ; k++) {
6235   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_red_part_sector);
6236 }
6237 for (k=mp_cyan_part_sector;k<= mp_black_part_sector;k++ ) {
6238   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_cyan_part_sector);
6239 }
6240
6241 @ If |type(p)=mp_pair_type| or |mp_transform_type| and if |value(p)=null|, the
6242 procedure call |init_big_node(p)| will allocate a pair or transform node
6243 for~|p|.  The individual parts of such nodes are initially of type
6244 |mp_independent|.
6245
6246 @c 
6247 static void mp_init_big_node (MP mp,pointer p) {
6248   pointer q; /* the new node */
6249   quarterword s; /* its size */
6250   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=mp_get_node(mp, s);
6251   do {  
6252     s=s-2; 
6253     @<Make variable |q+s| newly independent@>;
6254     name_type(q+s)=halfp(s)+mp->sector0[type(p)]; 
6255     mp_link(q+s)=null;
6256   } while (s!=0);
6257   mp_link(q)=p; value(p)=q;
6258 }
6259
6260 @ The |id_transform| function creates a capsule for the
6261 identity transformation.
6262
6263 @c 
6264 static pointer mp_id_transform (MP mp) {
6265   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
6266   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=mp_transform_type;
6267   name_type(p)=mp_capsule; value(p)=null; mp_init_big_node(mp, p); q=value(p);
6268   r=q+transform_node_size;
6269   do {  
6270     r=r-2;
6271     type(r)=mp_known; value(r)=0;
6272   } while (r!=q);
6273   value(xx_part_loc(q))=unity; 
6274   value(yy_part_loc(q))=unity;
6275   return p;
6276 }
6277
6278 @ Tokens are of type |tag_token| when they first appear, but they point
6279 to |null| until they are first used as the root of a variable.
6280 The following subroutine establishes the root node on such grand occasions.
6281
6282 @c 
6283 static void mp_new_root (MP mp,pointer x) {
6284   pointer p; /* the new node */
6285   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=undefined; name_type(p)=mp_root;
6286   mp_link(p)=x; equiv(x)=p;
6287 }
6288
6289 @ These conventions for variable representation are illustrated by the
6290 |print_variable_name| routine, which displays the full name of a
6291 variable given only a pointer to its two-word value packet.
6292
6293 @<Declarations@>=
6294 static void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p);
6295
6296 @ @c 
6297 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p) {
6298   pointer q; /* a token list that will name the variable's suffix */
6299   pointer r; /* temporary for token list creation */
6300   while ( name_type(p)>=mp_x_part_sector ) {
6301     @<Preface the output with a part specifier; |return| in the
6302       case of a capsule@>;
6303   }
6304   q=null;
6305   while ( name_type(p)>mp_saved_root ) {
6306     @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|
6307      and replacing |p| by its parent@>;
6308   }
6309   r=mp_get_avail(mp); info(r)=mp_link(p); mp_link(r)=q;
6310   if ( name_type(p)==mp_saved_root ) mp_print(mp, "(SAVED)");
6311 @.SAVED@>
6312   mp_show_token_list(mp, r,null,el_gordo,mp->tally); 
6313   mp_flush_token_list(mp, r);
6314 }
6315
6316 @ @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|...@>=
6317
6318   if ( name_type(p)==mp_subscr ) { 
6319     r=mp_new_num_tok(mp, subscript(p));
6320     do {  
6321       p=mp_link(p);
6322     } while (name_type(p)!=mp_attr);
6323   } else if ( name_type(p)==mp_structured_root ) {
6324     p=mp_link(p); goto FOUND;
6325   } else { 
6326     if ( name_type(p)!=mp_attr ) mp_confusion(mp, "var");
6327 @:this can't happen var}{\quad var@>
6328     r=mp_get_avail(mp); info(r)=attr_loc(p);
6329   }
6330   mp_link(r)=q; q=r;
6331 FOUND:  
6332   p=parent(p);
6333 }
6334
6335 @ @<Preface the output with a part specifier...@>=
6336 { switch (name_type(p)) {
6337   case mp_x_part_sector: mp_print_char(mp, xord('x')); break;
6338   case mp_y_part_sector: mp_print_char(mp, xord('y')); break;
6339   case mp_xx_part_sector: mp_print(mp, "xx"); break;
6340   case mp_xy_part_sector: mp_print(mp, "xy"); break;
6341   case mp_yx_part_sector: mp_print(mp, "yx"); break;
6342   case mp_yy_part_sector: mp_print(mp, "yy"); break;
6343   case mp_red_part_sector: mp_print(mp, "red"); break;
6344   case mp_green_part_sector: mp_print(mp, "green"); break;
6345   case mp_blue_part_sector: mp_print(mp, "blue"); break;
6346   case mp_cyan_part_sector: mp_print(mp, "cyan"); break;
6347   case mp_magenta_part_sector: mp_print(mp, "magenta"); break;
6348   case mp_yellow_part_sector: mp_print(mp, "yellow"); break;
6349   case mp_black_part_sector: mp_print(mp, "black"); break;
6350   case mp_grey_part_sector: mp_print(mp, "grey"); break;
6351   case mp_capsule: 
6352     mp_print(mp, "%CAPSULE"); mp_print_int(mp, p-null); return;
6353     break;
6354 @.CAPSULE@>
6355   } /* there are no other cases */
6356   mp_print(mp, "part "); 
6357   p=mp_link(p-mp->sector_offset[name_type(p)]);
6358 }
6359
6360 @ The |interesting| function returns |true| if a given variable is not
6361 in a capsule, or if the user wants to trace capsules.
6362
6363 @c 
6364 static boolean mp_interesting (MP mp,pointer p) {
6365   quarterword t; /* a |name_type| */
6366   if ( mp->internal[mp_tracing_capsules]>0 ) {
6367     return true;
6368   } else { 
6369     t=name_type(p);
6370     if ( t>=mp_x_part_sector ) if ( t!=mp_capsule )
6371       t=name_type(mp_link(p-mp->sector_offset[t]));
6372     return (t!=mp_capsule);
6373   }
6374 }
6375
6376 @ Now here is a subroutine that converts an unstructured type into an
6377 equivalent structured type, by inserting a |mp_structured| node that is
6378 capable of growing. This operation is done only when |name_type(p)=root|,
6379 |subscr|, or |attr|.
6380
6381 The procedure returns a pointer to the new node that has taken node~|p|'s
6382 place in the structure. Node~|p| itself does not move, nor are its
6383 |value| or |type| fields changed in any way.
6384
6385 @c 
6386 static pointer mp_new_structure (MP mp,pointer p) {
6387   pointer q,r=0; /* list manipulation registers */
6388   switch (name_type(p)) {
6389   case mp_root: 
6390     q=mp_link(p); r=mp_get_node(mp, value_node_size); equiv(q)=r;
6391     break;
6392   case mp_subscr: 
6393     @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>;
6394     break;
6395   case mp_attr: 
6396     @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>;
6397     break;
6398   default: 
6399     mp_confusion(mp, "struct");
6400 @:this can't happen struct}{\quad struct@>
6401     break;
6402   }
6403   mp_link(r)=mp_link(p); type(r)=mp_structured; name_type(r)=name_type(p);
6404   attr_head(r)=p; name_type(p)=mp_structured_root;
6405   q=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(p)=q; subscr_head(r)=q;
6406   parent(q)=r; type(q)=undefined; name_type(q)=mp_attr; mp_link(q)=end_attr;
6407   attr_loc(q)=collective_subscript; 
6408   return r;
6409 }
6410
6411 @ @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>=
6412
6413   q=p;
6414   do {  
6415     q=mp_link(q);
6416   } while (name_type(q)!=mp_attr);
6417   q=parent(q); r=subscr_head_loc(q); /* |mp_link(r)=subscr_head(q)| */
6418   do {  
6419     q=r; r=mp_link(r);
6420   } while (r!=p);
6421   r=mp_get_node(mp, subscr_node_size);
6422   mp_link(q)=r; subscript(r)=subscript(p);
6423 }
6424
6425 @ If the attribute is |collective_subscript|, there are two pointers to
6426 node~|p|, so we must change both of them.
6427
6428 @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>=
6429
6430   q=parent(p); r=attr_head(q);
6431   do {  
6432     q=r; r=mp_link(r);
6433   } while (r!=p);
6434   r=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(q)=r;
6435   mp->mem[attr_loc_loc(r)]=mp->mem[attr_loc_loc(p)]; /* copy |attr_loc| and |parent| */
6436   if ( attr_loc(p)==collective_subscript ) { 
6437     q=subscr_head_loc(parent(p));
6438     while ( mp_link(q)!=p ) q=mp_link(q);
6439     mp_link(q)=r;
6440   }
6441 }
6442
6443 @ The |find_variable| routine is given a pointer~|t| to a nonempty token
6444 list of suffixes; it returns a pointer to the corresponding two-word
6445 value. For example, if |t| points to token \.x followed by a numeric
6446 token containing the value~7, |find_variable| finds where the value of
6447 \.{x7} is stored in memory. This may seem a simple task, and it
6448 usually is, except when \.{x7} has never been referenced before.
6449 Indeed, \.x may never have even been subscripted before; complexities
6450 arise with respect to updating the collective subscript information.
6451
6452 If a macro type is detected anywhere along path~|t|, or if the first
6453 item on |t| isn't a |tag_token|, the value |null| is returned.
6454 Otherwise |p| will be a non-null pointer to a node such that
6455 |undefined<type(p)<mp_structured|.
6456
6457 @d abort_find { return null; }
6458
6459 @c 
6460 static pointer mp_find_variable (MP mp,pointer t) {
6461   pointer p,q,r,s; /* nodes in the ``value'' line */
6462   pointer pp,qq,rr,ss; /* nodes in the ``collective'' line */
6463   integer n; /* subscript or attribute */
6464   memory_word save_word; /* temporary storage for a word of |mem| */
6465 @^inner loop@>
6466   p=info(t); t=mp_link(t);
6467   if ( (eq_type(p) % outer_tag) != tag_token ) abort_find;
6468   if ( equiv(p)==null ) mp_new_root(mp, p);
6469   p=equiv(p); pp=p;
6470   while ( t!=null ) { 
6471     @<Make sure that both nodes |p| and |pp| are of |mp_structured| type@>;
6472     if ( t<mp->hi_mem_min ) {
6473       @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>
6474     } else {
6475       @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>;
6476     }
6477     t=mp_link(t);
6478   }
6479   if ( type(pp)>=mp_structured ) {
6480     if ( type(pp)==mp_structured ) pp=attr_head(pp); else abort_find;
6481   }
6482   if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6483   if ( type(p)==undefined ) { 
6484     if ( type(pp)==undefined ) { type(pp)=mp_numeric_type; value(pp)=null; };
6485     type(p)=type(pp); value(p)=null;
6486   };
6487   return p;
6488 }
6489
6490 @ Although |pp| and |p| begin together, they diverge when a subscript occurs;
6491 |pp|~stays in the collective line while |p|~goes through actual subscript
6492 values.
6493
6494 @<Make sure that both nodes |p| and |pp|...@>=
6495 if ( type(pp)!=mp_structured ) { 
6496   if ( type(pp)>mp_structured ) abort_find;
6497   ss=mp_new_structure(mp, pp);
6498   if ( p==pp ) p=ss;
6499   pp=ss;
6500 }; /* now |type(pp)=mp_structured| */
6501 if ( type(p)!=mp_structured ) /* it cannot be |>mp_structured| */
6502   p=mp_new_structure(mp, p) /* now |type(p)=mp_structured| */
6503
6504 @ We want this part of the program to be reasonably fast, in case there are
6505 @^inner loop@>
6506 lots of subscripts at the same level of the data structure. Therefore
6507 we store an ``infinite'' value in the word that appears at the end of the
6508 subscript list, even though that word isn't part of a subscript node.
6509
6510 @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>=
6511
6512   n=value(t);
6513   pp=mp_link(attr_head(pp)); /* now |attr_loc(pp)=collective_subscript| */
6514   q=mp_link(attr_head(p)); save_word=mp->mem[subscript_loc(q)];
6515   subscript(q)=el_gordo; s=subscr_head_loc(p); /* |mp_link(s)=subscr_head(p)| */
6516   do {  
6517     r=s; s=mp_link(s);
6518   } while (n>subscript(s));
6519   if ( n==subscript(s) ) {
6520     p=s;
6521   } else { 
6522     p=mp_get_node(mp, subscr_node_size); mp_link(r)=p; mp_link(p)=s;
6523     subscript(p)=n; name_type(p)=mp_subscr; type(p)=undefined;
6524   }
6525   mp->mem[subscript_loc(q)]=save_word;
6526 }
6527
6528 @ @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>=
6529
6530   n=info(t);
6531   ss=attr_head(pp);
6532   do {  
6533     rr=ss; ss=mp_link(ss);
6534   } while (n>attr_loc(ss));
6535   if ( n<attr_loc(ss) ) { 
6536     qq=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(rr)=qq; mp_link(qq)=ss;
6537     attr_loc(qq)=n; name_type(qq)=mp_attr; type(qq)=undefined;
6538     parent(qq)=pp; ss=qq;
6539   }
6540   if ( p==pp ) { 
6541     p=ss; pp=ss;
6542   } else { 
6543     pp=ss; s=attr_head(p);
6544     do {  
6545       r=s; s=mp_link(s);
6546     } while (n>attr_loc(s));
6547     if ( n==attr_loc(s) ) {
6548       p=s;
6549     } else { 
6550       q=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(r)=q; mp_link(q)=s;
6551       attr_loc(q)=n; name_type(q)=mp_attr; type(q)=undefined;
6552       parent(q)=p; p=q;
6553     }
6554   }
6555 }
6556
6557 @ Variables lose their former values when they appear in a type declaration,
6558 or when they are defined to be macros or \&{let} equal to something else.
6559 A subroutine will be defined later that recycles the storage associated
6560 with any particular |type| or |value|; our goal now is to study a higher
6561 level process called |flush_variable|, which selectively frees parts of a
6562 variable structure.
6563
6564 This routine has some complexity because of examples such as
6565 `\hbox{\tt numeric x[]a[]b}'
6566 which recycles all variables of the form \.{x[i]a[j]b} (and no others), while
6567 `\hbox{\tt vardef x[]a[]=...}'
6568 discards all variables of the form \.{x[i]a[j]} followed by an arbitrary
6569 suffix, except for the collective node \.{x[]a[]} itself. The obvious way
6570 to handle such examples is to use recursion; so that's what we~do.
6571 @^recursion@>
6572
6573 Parameter |p| points to the root information of the variable;
6574 parameter |t| points to a list of one-word nodes that represent
6575 suffixes, with |info=collective_subscript| for subscripts.
6576
6577 @<Declarations@>=
6578 static void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) ;
6579
6580 @ @c 
6581 static void mp_flush_variable (MP mp,pointer p, pointer t, boolean discard_suffixes) {
6582   pointer q,r; /* list manipulation */
6583   halfword n; /* attribute to match */
6584   while ( t!=null ) { 
6585     if ( type(p)!=mp_structured ) return;
6586     n=info(t); t=mp_link(t);
6587     if ( n==collective_subscript ) { 
6588       r=subscr_head_loc(p); q=mp_link(r); /* |q=subscr_head(p)| */
6589       while ( name_type(q)==mp_subscr ){ 
6590         mp_flush_variable(mp, q,t,discard_suffixes);
6591         if ( t==null ) {
6592           if ( type(q)==mp_structured ) r=q;
6593           else  { mp_link(r)=mp_link(q); mp_free_node(mp, q,subscr_node_size);   }
6594         } else {
6595           r=q;
6596         }
6597         q=mp_link(r);
6598       }
6599     }
6600     p=attr_head(p);
6601     do {  
6602       r=p; p=mp_link(p);
6603     } while (attr_loc(p)<n);
6604     if ( attr_loc(p)!=n ) return;
6605   }
6606   if ( discard_suffixes ) {
6607     mp_flush_below_variable(mp, p);
6608   } else { 
6609     if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6610     mp_recycle_value(mp, p);
6611   }
6612 }
6613
6614 @ The next procedure is simpler; it wipes out everything but |p| itself,
6615 which becomes undefined.
6616
6617 @<Declarations@>=
6618 static void mp_flush_below_variable (MP mp, pointer p);
6619
6620 @ @c
6621 void mp_flush_below_variable (MP mp,pointer p) {
6622    pointer q,r; /* list manipulation registers */
6623   if ( type(p)!=mp_structured ) {
6624     mp_recycle_value(mp, p); /* this sets |type(p)=undefined| */
6625   } else { 
6626     q=subscr_head(p);
6627     while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
6628       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=mp_link(q);
6629       mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6630     }
6631     r=attr_head(p); q=mp_link(r); mp_recycle_value(mp, r);
6632     if ( name_type(p)<=mp_saved_root ) mp_free_node(mp, r,value_node_size);
6633     else mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6634     /* we assume that |subscr_node_size=attr_node_size| */
6635     do {  
6636       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=mp_link(q); mp_free_node(mp, r,attr_node_size);
6637     } while (q!=end_attr);
6638     type(p)=undefined;
6639   }
6640 }
6641
6642 @ Just before assigning a new value to a variable, we will recycle the
6643 old value and make the old value undefined. The |und_type| routine
6644 determines what type of undefined value should be given, based on
6645 the current type before recycling.
6646
6647 @c 
6648 static quarterword mp_und_type (MP mp,pointer p) { 
6649   switch (type(p)) {
6650   case undefined: case mp_vacuous:
6651     return undefined;
6652   case mp_boolean_type: case mp_unknown_boolean:
6653     return mp_unknown_boolean;
6654   case mp_string_type: case mp_unknown_string:
6655     return mp_unknown_string;
6656   case mp_pen_type: case mp_unknown_pen:
6657     return mp_unknown_pen;
6658   case mp_path_type: case mp_unknown_path:
6659     return mp_unknown_path;
6660   case mp_picture_type: case mp_unknown_picture:
6661     return mp_unknown_picture;
6662   case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
6663   case mp_pair_type: case mp_numeric_type: 
6664     return type(p);
6665   case mp_known: case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent:
6666     return mp_numeric_type;
6667   } /* there are no other cases */
6668   return 0;
6669 }
6670
6671 @ The |clear_symbol| routine is used when we want to redefine the equivalent
6672 of a symbolic token. It must remove any variable structure or macro
6673 definition that is currently attached to that symbol. If the |saving|
6674 parameter is true, a subsidiary structure is saved instead of destroyed.
6675
6676 @c 
6677 static void mp_clear_symbol (MP mp,pointer p, boolean saving) {
6678   pointer q; /* |equiv(p)| */
6679   q=equiv(p);
6680   switch (eq_type(p) % outer_tag)  {
6681   case defined_macro:
6682   case secondary_primary_macro:
6683   case tertiary_secondary_macro:
6684   case expression_tertiary_macro: 
6685     if ( ! saving ) mp_delete_mac_ref(mp, q);
6686     break;
6687   case tag_token:
6688     if ( q!=null ) {
6689       if ( saving ) {
6690         name_type(q)=mp_saved_root;
6691       } else { 
6692         mp_flush_below_variable(mp, q); 
6693             mp_free_node(mp,q,value_node_size); 
6694       }
6695     }
6696     break;
6697   default:
6698     break;
6699   }
6700   mp->eqtb[p]=mp->eqtb[frozen_undefined];
6701 }
6702
6703 @* \[16] Saving and restoring equivalents.
6704 The nested structure given by \&{begingroup} and \&{endgroup}
6705 allows |eqtb| entries to be saved and restored, so that temporary changes
6706 can be made without difficulty.  When the user requests a current value to
6707 be saved, \MP\ puts that value into its ``save stack.'' An appearance of
6708 \&{endgroup} ultimately causes the old values to be removed from the save
6709 stack and put back in their former places.
6710
6711 The save stack is a linked list containing three kinds of entries,
6712 distinguished by their |info| fields. If |p| points to a saved item,
6713 then
6714
6715 \smallskip\hang
6716 |info(p)=0| stands for a group boundary; each \&{begingroup} contributes
6717 such an item to the save stack and each \&{endgroup} cuts back the stack
6718 until the most recent such entry has been removed.
6719
6720 \smallskip\hang
6721 |info(p)=q|, where |1<=q<=hash_end|, means that |mem[p+1]| holds the former
6722 contents of |eqtb[q]|. Such save stack entries are generated by \&{save}
6723 commands.
6724
6725 \smallskip\hang
6726 |info(p)=hash_end+q|, where |q>0|, means that |value(p)| is a |scaled|
6727 integer to be restored to internal parameter number~|q|. Such entries
6728 are generated by \&{interim} commands.
6729
6730 \smallskip\noindent
6731 The global variable |save_ptr| points to the top item on the save stack.
6732
6733 @d save_node_size 2 /* number of words per non-boundary save-stack node */
6734 @d saved_equiv(A) mp->mem[(A)+1].hh /* where an |eqtb| entry gets saved */
6735 @d save_boundary_item(A) { (A)=mp_get_avail(mp); info((A))=0;
6736   mp_link((A))=mp->save_ptr; mp->save_ptr=(A);
6737   }
6738
6739 @<Glob...@>=
6740 pointer save_ptr; /* the most recently saved item */
6741
6742 @ @<Set init...@>=mp->save_ptr=null;
6743
6744 @ The |save_variable| routine is given a hash address |q|; it salts this
6745 address in the save stack, together with its current equivalent,
6746 then makes token~|q| behave as though it were brand new.
6747
6748 Nothing is stacked when |save_ptr=null|, however; there's no way to remove
6749 things from the stack when the program is not inside a group, so there's
6750 no point in wasting the space.
6751
6752 @c 
6753 static void mp_save_variable (MP mp,pointer q) {
6754   pointer p; /* temporary register */
6755   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6756     p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=q; mp_link(p)=mp->save_ptr;
6757     saved_equiv(p)=mp->eqtb[q]; mp->save_ptr=p;
6758   }
6759   mp_clear_symbol(mp, q,(mp->save_ptr!=null));
6760 }
6761
6762 @ Similarly, |save_internal| is given the location |q| of an internal
6763 quantity like |mp_tracing_pens|. It creates a save stack entry of the
6764 third kind.
6765
6766 @c 
6767 static void mp_save_internal (MP mp,halfword q) {
6768   pointer p; /* new item for the save stack */
6769   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6770      p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=hash_end+q;
6771     mp_link(p)=mp->save_ptr; value(p)=mp->internal[q]; mp->save_ptr=p;
6772   }
6773 }
6774
6775 @ At the end of a group, the |unsave| routine restores all of the saved
6776 equivalents in reverse order. This routine will be called only when there
6777 is at least one boundary item on the save stack.
6778
6779 @c 
6780 static void mp_unsave (MP mp) {
6781   pointer q; /* index to saved item */
6782   pointer p; /* temporary register */
6783   while ( info(mp->save_ptr)!=0 ) {
6784     q=info(mp->save_ptr);
6785     if ( q>hash_end ) {
6786       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6787         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6788         mp_print(mp, mp->int_name[q-(hash_end)]); mp_print_char(mp, xord('='));
6789         mp_print_scaled(mp, value(mp->save_ptr)); mp_print_char(mp, xord('}'));
6790         mp_end_diagnostic(mp, false);
6791       }
6792       mp->internal[q-(hash_end)]=value(mp->save_ptr);
6793     } else { 
6794       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6795         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6796         mp_print_text(q); mp_print_char(mp, xord('}'));
6797         mp_end_diagnostic(mp, false);
6798       }
6799       mp_clear_symbol(mp, q,false);
6800       mp->eqtb[q]=saved_equiv(mp->save_ptr);
6801       if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
6802         p=equiv(q);
6803         if ( p!=null ) name_type(p)=mp_root;
6804       }
6805     }
6806     p=mp_link(mp->save_ptr); 
6807     mp_free_node(mp, mp->save_ptr,save_node_size); mp->save_ptr=p;
6808   }
6809   p=mp_link(mp->save_ptr); free_avail(mp->save_ptr); mp->save_ptr=p;
6810 }
6811
6812 @* \[17] Data structures for paths.
6813 When a \MP\ user specifies a path, \MP\ will create a list of knots
6814 and control points for the associated cubic spline curves. If the
6815 knots are $z_0$, $z_1$, \dots, $z_n$, there are control points
6816 $z_k^+$ and $z_{k+1}^-$ such that the cubic splines between knots
6817 $z_k$ and $z_{k+1}$ are defined by B\'ezier's formula
6818 @:Bezier}{B\'ezier, Pierre Etienne@>
6819 $$\eqalign{z(t)&=B(z_k,z_k^+,z_{k+1}^-,z_{k+1};t)\cr
6820 &=(1-t)^3z_k+3(1-t)^2tz_k^++3(1-t)t^2z_{k+1}^-+t^3z_{k+1}\cr}$$
6821 for |0<=t<=1|.
6822
6823 There is a 8-word node for each knot $z_k$, containing one word of
6824 control information and six words for the |x| and |y| coordinates of
6825 $z_k^-$ and $z_k$ and~$z_k^+$. The control information appears in the
6826 |left_type| and |right_type| fields, which each occupy a quarter of
6827 the first word in the node; they specify properties of the curve as it
6828 enters and leaves the knot. There's also a halfword |link| field,
6829 which points to the following knot, and a final supplementary word (of
6830 which only a quarter is used).
6831
6832 If the path is a closed contour, knots 0 and |n| are identical;
6833 i.e., the |link| in knot |n-1| points to knot~0. But if the path
6834 is not closed, the |left_type| of knot~0 and the |right_type| of knot~|n|
6835 are equal to |endpoint|. In the latter case the |link| in knot~|n| points
6836 to knot~0, and the control points $z_0^-$ and $z_n^+$ are not used.
6837
6838 @d left_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* characterizes the path entering this knot */
6839 @d right_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* characterizes the path leaving this knot */
6840 @d x_coord(A)   mp->mem[(A)+1].sc /* the |x| coordinate of this knot */
6841 @d y_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc /* the |y| coordinate of this knot */
6842 @d left_x(A)   mp->mem[(A)+3].sc /* the |x| coordinate of previous control point */
6843 @d left_y(A)   mp->mem[(A)+4].sc /* the |y| coordinate of previous control point */
6844 @d right_x(A)   mp->mem[(A)+5].sc /* the |x| coordinate of next control point */
6845 @d right_y(A)   mp->mem[(A)+6].sc /* the |y| coordinate of next control point */
6846 @d x_loc(A)   ((A)+1) /* where the |x| coordinate is stored in a knot */
6847 @d y_loc(A)   ((A)+2) /* where the |y| coordinate is stored in a knot */
6848 @d knot_coord(A)   mp->mem[(A)].sc /* |x| or |y| coordinate given |x_loc| or |y_loc| */
6849 @d left_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc
6850   /* coordinate of previous control point given |x_loc| or |y_loc| */
6851 @d right_coord(A)   mp->mem[(A)+4].sc
6852   /* coordinate of next control point given |x_loc| or |y_loc| */
6853 @d knot_node_size 8 /* number of words in a knot node */
6854
6855 @(mplib.h@>=
6856 enum mp_knot_type {
6857  mp_endpoint=0, /* |left_type| at path beginning and |right_type| at path end */
6858  mp_explicit, /* |left_type| or |right_type| when control points are known */
6859  mp_given, /* |left_type| or |right_type| when a direction is given */
6860  mp_curl, /* |left_type| or |right_type| when a curl is desired */
6861  mp_open, /* |left_type| or |right_type| when \MP\ should choose the direction */
6862  mp_end_cycle
6863 };
6864
6865 @ Before the B\'ezier control points have been calculated, the memory
6866 space they will ultimately occupy is taken up by information that can be
6867 used to compute them. There are four cases:
6868
6869 \yskip
6870 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_open|, the curve should leave
6871 the knot in the same direction it entered; \MP\ will figure out a
6872 suitable direction.
6873
6874 \yskip
6875 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_curl|, the curve should leave the
6876 knot in a direction depending on the angle at which it enters the next
6877 knot and on the curl parameter stored in |right_curl|.
6878
6879 \yskip
6880 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_given|, the curve should leave the
6881 knot in a nonzero direction stored as an |angle| in |right_given|.
6882
6883 \yskip
6884 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_explicit|, the B\'ezier control
6885 point for leaving this knot has already been computed; it is in the
6886 |right_x| and |right_y| fields.
6887
6888 \yskip\noindent
6889 The rules for |left_type| are similar, but they refer to the curve entering
6890 the knot, and to \\{left} fields instead of \\{right} fields.
6891
6892 Non-|explicit| control points will be chosen based on ``tension'' parameters
6893 in the |left_tension| and |right_tension| fields. The
6894 `\&{atleast}' option is represented by negative tension values.
6895 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
6896
6897 For example, the \MP\ path specification
6898 $$\.{z0..z1..tension atleast 1..\{curl 2\}z2..z3\{-1,-2\}..tension
6899   3 and 4..p},$$
6900 where \.p is the path `\.{z4..controls z45 and z54..z5}', will be represented
6901 by the six knots
6902 \def\lodash{\hbox to 1.1em{\thinspace\hrulefill\thinspace}}
6903 $$\vbox{\halign{#\hfil&&\qquad#\hfil\cr
6904 |left_type|&\\{left} info&|x_coord,y_coord|&|right_type|&\\{right} info\cr
6905 \noalign{\yskip}
6906 |endpoint|&\lodash$,\,$\lodash&$x_0,y_0$&|curl|&$1.0,1.0$\cr
6907 |open|&\lodash$,1.0$&$x_1,y_1$&|open|&\lodash$,-1.0$\cr
6908 |curl|&$2.0,-1.0$&$x_2,y_2$&|curl|&$2.0,1.0$\cr
6909 |given|&$d,1.0$&$x_3,y_3$&|given|&$d,3.0$\cr
6910 |open|&\lodash$,4.0$&$x_4,y_4$&|explicit|&$x_{45},y_{45}$\cr
6911 |explicit|&$x_{54},y_{54}$&$x_5,y_5$&|endpoint|&\lodash$,\,$\lodash\cr}}$$
6912 Here |d| is the |angle| obtained by calling |n_arg(-unity,-two)|.
6913 Of course, this example is more complicated than anything a normal user
6914 would ever write.
6915
6916 These types must satisfy certain restrictions because of the form of \MP's
6917 path syntax:
6918 (i)~|open| type never appears in the same node together with |endpoint|,
6919 |given|, or |curl|.
6920 (ii)~The |right_type| of a node is |explicit| if and only if the
6921 |left_type| of the following node is |explicit|.
6922 (iii)~|endpoint| types occur only at the ends, as mentioned above.
6923
6924 @d left_curl left_x /* curl information when entering this knot */
6925 @d left_given left_x /* given direction when entering this knot */
6926 @d left_tension left_y /* tension information when entering this knot */
6927 @d right_curl right_x /* curl information when leaving this knot */
6928 @d right_given right_x /* given direction when leaving this knot */
6929 @d right_tension right_y /* tension information when leaving this knot */
6930
6931 @ Knots can be user-supplied, or they can be created by program code,
6932 like the |split_cubic| function, or |copy_path|. The distinction is
6933 needed for the cleanup routine that runs after |split_cubic|, because
6934 it should only delete knots it has previously inserted, and never
6935 anything that was user-supplied. In order to be able to differentiate
6936 one knot from another, we will set |originator(p):=mp_metapost_user| when
6937 it appeared in the actual metapost program, and
6938 |originator(p):=mp_program_code| in all other cases.
6939
6940 @d originator(A)   mp->mem[(A)+7].hh.b0 /* the creator of this knot */
6941
6942 @<Types...@>=
6943 enum {
6944   mp_program_code=0, /* not created by a user */
6945   mp_metapost_user /* created by a user */
6946 };
6947
6948 @ Here is a routine that prints a given knot list
6949 in symbolic form. It illustrates the conventions discussed above,
6950 and checks for anomalies that might arise while \MP\ is being debugged.
6951
6952 @<Declarations@>=
6953 static void mp_pr_path (MP mp,pointer h);
6954
6955 @ @c
6956 void mp_pr_path (MP mp,pointer h) {
6957   pointer p,q; /* for list traversal */
6958   p=h;
6959   do {  
6960     q=mp_link(p);
6961     if ( (p==null)||(q==null) ) { 
6962       mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
6963 @.???@>
6964     }
6965     @<Print information for adjacent knots |p| and |q|@>;
6966   DONE1:
6967     p=q;
6968     if ( (p!=h)||(left_type(h)!=mp_endpoint) ) {
6969       @<Print two dots, followed by |given| or |curl| if present@>;
6970     }
6971   } while (p!=h);
6972   if ( left_type(h)!=mp_endpoint ) 
6973     mp_print(mp, "cycle");
6974 }
6975
6976 @ @<Print information for adjacent knots...@>=
6977 mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
6978 switch (right_type(p)) {
6979 case mp_endpoint: 
6980   if ( left_type(p)==mp_open ) mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
6981 @.open?@>
6982   if ( (left_type(q)!=mp_endpoint)||(q!=h) ) q=null; /* force an error */
6983   goto DONE1;
6984   break;
6985 case mp_explicit: 
6986   @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>;
6987   break;
6988 case mp_open: 
6989   @<Print information for a curve that begins |open|@>;
6990   break;
6991 case mp_curl:
6992 case mp_given: 
6993   @<Print information for a curve that begins |curl| or |given|@>;
6994   break;
6995 default:
6996   mp_print(mp, "???"); /* can't happen */
6997 @.???@>
6998   break;
6999 }
7000 if ( left_type(q)<=mp_explicit ) {
7001   mp_print(mp, "..control?"); /* can't happen */
7002 @.control?@>
7003 } else if ( (right_tension(p)!=unity)||(left_tension(q)!=unity) ) {
7004   @<Print tension between |p| and |q|@>;
7005 }
7006
7007 @ Since |n_sin_cos| produces |fraction| results, which we will print as if they
7008 were |scaled|, the magnitude of a |given| direction vector will be~4096.
7009
7010 @<Print two dots...@>=
7011
7012   mp_print_nl(mp, " ..");
7013   if ( left_type(p)==mp_given ) { 
7014     mp_n_sin_cos(mp, left_given(p)); mp_print_char(mp, xord('{'));
7015     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, xord(','));
7016     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin); mp_print_char(mp, xord('}'));
7017   } else if ( left_type(p)==mp_curl ){ 
7018     mp_print(mp, "{curl "); 
7019     mp_print_scaled(mp, left_curl(p)); mp_print_char(mp, xord('}'));
7020   }
7021 }
7022
7023 @ @<Print tension between |p| and |q|@>=
7024
7025   mp_print(mp, "..tension ");
7026   if ( right_tension(p)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
7027   mp_print_scaled(mp, abs(right_tension(p)));
7028   if ( right_tension(p)!=left_tension(q) ){ 
7029     mp_print(mp, " and ");
7030     if ( left_tension(q)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
7031     mp_print_scaled(mp, abs(left_tension(q)));
7032   }
7033 }
7034
7035 @ @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>=
7036
7037   mp_print(mp, "..controls "); 
7038   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p)); 
7039   mp_print(mp, " and ");
7040   if ( left_type(q)!=mp_explicit ) { 
7041     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7042 @.??@>
7043   } else {
7044     mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
7045   }
7046   goto DONE1;
7047 }
7048
7049 @ @<Print information for a curve that begins |open|@>=
7050 if ( (left_type(p)!=mp_explicit)&&(left_type(p)!=mp_open) ) {
7051   mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7052 @.open?@>
7053 }
7054
7055 @ A curl of 1 is shown explicitly, so that the user sees clearly that
7056 \MP's default curl is present.
7057
7058 @<Print information for a curve that begins |curl|...@>=
7059
7060   if ( left_type(p)==mp_open )  
7061     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7062 @.??@>
7063   if ( right_type(p)==mp_curl ) { 
7064     mp_print(mp, "{curl "); mp_print_scaled(mp, right_curl(p));
7065   } else { 
7066     mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)); mp_print_char(mp, xord('{'));
7067     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, xord(',')); 
7068     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin);
7069   }
7070   mp_print_char(mp, xord('}'));
7071 }
7072
7073 @ It is convenient to have another version of |pr_path| that prints the path
7074 as a diagnostic message.
7075
7076 @<Declarations@>=
7077 static void mp_print_path (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) ;
7078
7079 @ @c
7080 void mp_print_path (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) { 
7081   mp_print_diagnostic(mp, "Path", s, nuline); mp_print_ln(mp);
7082 @.Path at line...@>
7083   mp_pr_path(mp, h);
7084   mp_end_diagnostic(mp, true);
7085 }
7086
7087 @ If we want to duplicate a knot node, we can say |copy_knot|:
7088
7089 @c 
7090 static pointer mp_copy_knot (MP mp,pointer p) {
7091   pointer q; /* the copy */
7092   int k; /* runs through the words of a knot node */
7093   q=mp_get_node(mp, knot_node_size);
7094   for (k=0;k<knot_node_size;k++) {
7095     mp->mem[q+k]=mp->mem[p+k];
7096   }
7097   originator(q)=originator(p);
7098   return q;
7099 }
7100
7101 @ The |copy_path| routine makes a clone of a given path.
7102
7103 @c 
7104 static pointer mp_copy_path (MP mp, pointer p) {
7105   pointer q,pp,qq; /* for list manipulation */
7106   q=mp_copy_knot(mp, p);
7107   qq=q; pp=mp_link(p);
7108   while ( pp!=p ) { 
7109     mp_link(qq)=mp_copy_knot(mp, pp);
7110     qq=mp_link(qq);
7111     pp=mp_link(pp);
7112   }
7113   mp_link(qq)=q;
7114   return q;
7115 }
7116
7117
7118 @ Just before |ship_out|, knot lists are exported for printing.
7119
7120 The |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|.
7121
7122 @c 
7123 static mp_knot *mp_export_knot (MP mp,pointer p) {
7124   mp_knot *q; /* the copy */
7125   if (p==null)
7126      return NULL;
7127   q = xmalloc(1, sizeof (mp_knot));
7128   memset(q,0,sizeof (mp_knot));
7129   gr_left_type(q)  = (unsigned short)left_type(p);
7130   gr_right_type(q) = (unsigned short)right_type(p);
7131   gr_x_coord(q)    = x_coord(p);
7132   gr_y_coord(q)    = y_coord(p);
7133   gr_left_x(q)     = left_x(p);
7134   gr_left_y(q)     = left_y(p);
7135   gr_right_x(q)    = right_x(p);
7136   gr_right_y(q)    = right_y(p);
7137   gr_originator(q) = (unsigned char)originator(p);
7138   return q;
7139 }
7140
7141 @ The |export_knot_list| routine therefore also makes a clone 
7142 of a given path.
7143
7144 @c 
7145 static mp_knot *mp_export_knot_list (MP mp, pointer p) {
7146   mp_knot *q, *qq; /* for list manipulation */
7147   pointer pp; /* for list manipulation */
7148   if (p==null)
7149      return NULL;
7150   q=mp_export_knot(mp, p);
7151   qq=q; pp=mp_link(p);
7152   while ( pp!=p ) { 
7153     gr_next_knot(qq)=mp_export_knot(mp, pp);
7154     qq=gr_next_knot(qq);
7155     pp=mp_link(pp);
7156   }
7157   gr_next_knot(qq)=q;
7158   return q;
7159 }
7160
7161
7162 @ Similarly, there's a way to copy the {\sl reverse\/} of a path. This procedure
7163 returns a pointer to the first node of the copy, if the path is a cycle,
7164 but to the final node of a non-cyclic copy. The global
7165 variable |path_tail| will point to the final node of the original path;
7166 this trick makes it easier to implement `\&{doublepath}'.
7167
7168 All node types are assumed to be |endpoint| or |explicit| only.
7169
7170 @c 
7171 static pointer mp_htap_ypoc (MP mp,pointer p) {
7172   pointer q,pp,qq,rr; /* for list manipulation */
7173   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); /* this will correspond to |p| */
7174   qq=q; pp=p;
7175   while (1) { 
7176     right_type(qq)=left_type(pp); left_type(qq)=right_type(pp);
7177     x_coord(qq)=x_coord(pp); y_coord(qq)=y_coord(pp);
7178     right_x(qq)=left_x(pp); right_y(qq)=left_y(pp);
7179     left_x(qq)=right_x(pp); left_y(qq)=right_y(pp);
7180     originator(qq)=originator(pp);
7181     if ( mp_link(pp)==p ) { 
7182       mp_link(q)=qq; mp->path_tail=pp; return q;
7183     }
7184     rr=mp_get_node(mp, knot_node_size); mp_link(rr)=qq; qq=rr; pp=mp_link(pp);
7185   }
7186 }
7187
7188 @ @<Glob...@>=
7189 pointer path_tail; /* the node that links to the beginning of a path */
7190
7191 @ When a cyclic list of knot nodes is no longer needed, it can be recycled by
7192 calling the following subroutine.
7193
7194 @<Declarations@>=
7195 static void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) ;
7196
7197 @ @c
7198 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) {
7199   pointer q; /* the node being freed */
7200   pointer r; /* the next node */
7201   q=p;
7202   do {  
7203     r=mp_link(q); 
7204     mp_free_node(mp, q,knot_node_size); q=r;
7205   } while (q!=p);
7206 }
7207
7208 @* \[18] Choosing control points.
7209 Now we must actually delve into one of \MP's more difficult routines,
7210 the |make_choices| procedure that chooses angles and control points for
7211 the splines of a curve when the user has not specified them explicitly.
7212 The parameter to |make_choices| points to a list of knots and
7213 path information, as described above.
7214
7215 A path decomposes into independent segments at ``breakpoint'' knots,
7216 which are knots whose left and right angles are both prespecified in
7217 some way (i.e., their |left_type| and |right_type| aren't both open).
7218
7219 @c 
7220 static void mp_make_choices (MP mp,pointer knots) {
7221   pointer h; /* the first breakpoint */
7222   pointer p,q; /* consecutive breakpoints being processed */
7223   @<Other local variables for |make_choices|@>;
7224   check_arith; /* make sure that |arith_error=false| */
7225   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7226     mp_print_path(mp, knots,", before choices",true);
7227   @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>;
7228   @<Find the first breakpoint, |h|, on the path;
7229     insert an artificial breakpoint if the path is an unbroken cycle@>;
7230   p=h;
7231   do {  
7232     @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint,
7233       then advance |p| to that breakpoint@>;
7234   } while (p!=h);
7235   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7236     mp_print_path(mp, knots,", after choices",true);
7237   if ( mp->arith_error ) {
7238     @<Report an unexpected problem during the choice-making@>;
7239   }
7240 }
7241
7242 @ @<Report an unexpected problem during the choice...@>=
7243
7244   print_err("Some number got too big");
7245 @.Some number got too big@>
7246   help2("The path that I just computed is out of range.",
7247         "So it will probably look funny. Proceed, for a laugh.");
7248   mp_put_get_error(mp); mp->arith_error=false;
7249 }
7250
7251 @ Two knots in a row with the same coordinates will always be joined
7252 by an explicit ``curve'' whose control points are identical with the
7253 knots.
7254
7255 @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>=
7256 p=knots;
7257 do {  
7258   q=mp_link(p);
7259   if ( x_coord(p)==x_coord(q) && y_coord(p)==y_coord(q) && right_type(p)>mp_explicit ) { 
7260     right_type(p)=mp_explicit;
7261     if ( left_type(p)==mp_open ) { 
7262       left_type(p)=mp_curl; left_curl(p)=unity;
7263     }
7264     left_type(q)=mp_explicit;
7265     if ( right_type(q)==mp_open ) { 
7266       right_type(q)=mp_curl; right_curl(q)=unity;
7267     }
7268     right_x(p)=x_coord(p); left_x(q)=x_coord(p);
7269     right_y(p)=y_coord(p); left_y(q)=y_coord(p);
7270   }
7271   p=q;
7272 } while (p!=knots)
7273
7274 @ If there are no breakpoints, it is necessary to compute the direction
7275 angles around an entire cycle. In this case the |left_type| of the first
7276 node is temporarily changed to |end_cycle|.
7277
7278 @<Find the first breakpoint, |h|, on the path...@>=
7279 h=knots;
7280 while (1) { 
7281   if ( left_type(h)!=mp_open ) break;
7282   if ( right_type(h)!=mp_open ) break;
7283   h=mp_link(h);
7284   if ( h==knots ) { 
7285     left_type(h)=mp_end_cycle; break;
7286   }
7287 }
7288
7289 @ If |right_type(p)<given| and |q=mp_link(p)|, we must have
7290 |right_type(p)=left_type(q)=mp_explicit| or |endpoint|.
7291
7292 @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint...@>=
7293 q=mp_link(p);
7294 if ( right_type(p)>=mp_given ) { 
7295   while ( (left_type(q)==mp_open)&&(right_type(q)==mp_open) ) q=mp_link(q);
7296   @<Fill in the control information between
7297     consecutive breakpoints |p| and |q|@>;
7298 } else if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
7299   @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>;
7300 }
7301 p=q
7302
7303 @ This step makes it possible to transform an explicitly computed path without
7304 checking the |left_type| and |right_type| fields.
7305
7306 @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>=
7307
7308   right_x(p)=x_coord(p); right_y(p)=y_coord(p);
7309   left_x(q)=x_coord(q); left_y(q)=y_coord(q);
7310 }
7311
7312 @ Before we can go further into the way choices are made, we need to
7313 consider the underlying theory. The basic ideas implemented in |make_choices|
7314 are due to John Hobby, who introduced the notion of ``mock curvature''
7315 @^Hobby, John Douglas@>
7316 at a knot. Angles are chosen so that they preserve mock curvature when
7317 a knot is passed, and this has been found to produce excellent results.
7318
7319 It is convenient to introduce some notations that simplify the necessary
7320 formulas. Let $d_{k,k+1}=\vert z\k-z_k\vert$ be the (nonzero) distance
7321 between knots |k| and |k+1|; and let
7322 $${z\k-z_k\over z_k-z_{k-1}}={d_{k,k+1}\over d_{k-1,k}}e^{i\psi_k}$$
7323 so that a polygonal line from $z_{k-1}$ to $z_k$ to $z\k$ turns left
7324 through an angle of~$\psi_k$. We assume that $\vert\psi_k\vert\L180^\circ$.
7325 The control points for the spline from $z_k$ to $z\k$ will be denoted by
7326 $$\eqalign{z_k^+&=z_k+
7327   \textstyle{1\over3}\rho_k e^{i\theta_k}(z\k-z_k),\cr
7328  z\k^-&=z\k-
7329   \textstyle{1\over3}\sigma\k e^{-i\phi\k}(z\k-z_k),\cr}$$
7330 where $\rho_k$ and $\sigma\k$ are nonnegative ``velocity ratios'' at the
7331 beginning and end of the curve, while $\theta_k$ and $\phi\k$ are the
7332 corresponding ``offset angles.'' These angles satisfy the condition
7333 $$\theta_k+\phi_k+\psi_k=0,\eqno(*)$$
7334 whenever the curve leaves an intermediate knot~|k| in the direction that
7335 it enters.
7336
7337 @ Let $\alpha_k$ and $\beta\k$ be the reciprocals of the ``tension'' of
7338 the curve at its beginning and ending points. This means that
7339 $\rho_k=\alpha_k f(\theta_k,\phi\k)$ and $\sigma\k=\beta\k f(\phi\k,\theta_k)$,
7340 where $f(\theta,\phi)$ is \MP's standard velocity function defined in
7341 the |velocity| subroutine. The cubic spline $B(z_k^{\phantom+},z_k^+,
7342 z\k^-,z\k^{\phantom+};t)$
7343 has curvature
7344 @^curvature@>
7345 $${2\sigma\k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\theta_k\over\rho_k^2d_{k,k+1}}
7346 \qquad{\rm and}\qquad
7347 {2\rho_k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\phi\k\over\sigma\k^2d_{k,k+1}}$$
7348 at |t=0| and |t=1|, respectively. The mock curvature is the linear
7349 @^mock curvature@>
7350 approximation to this true curvature that arises in the limit for
7351 small $\theta_k$ and~$\phi\k$, if second-order terms are discarded.
7352 The standard velocity function satisfies
7353 $$f(\theta,\phi)=1+O(\theta^2+\theta\phi+\phi^2);$$
7354 hence the mock curvatures are respectively
7355 $${2\beta\k(\theta_k+\phi\k)-6\theta_k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}
7356 \qquad{\rm and}\qquad
7357 {2\alpha_k(\theta_k+\phi\k)-6\phi\k\over\beta\k^2d_{k,k+1}}.\eqno(**)$$
7358
7359 @ The turning angles $\psi_k$ are given, and equation $(*)$ above
7360 determines $\phi_k$ when $\theta_k$ is known, so the task of
7361 angle selection is essentially to choose appropriate values for each
7362 $\theta_k$. When equation~$(*)$ is used to eliminate $\phi$~variables
7363 from $(**)$, we obtain a system of linear equations of the form
7364 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7365 where
7366 $$A_k={\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7367 \qquad B_k={3-\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7368 \qquad C_k={3-\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}},
7369 \qquad D_k={\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}.$$
7370 The tensions are always $3\over4$ or more, hence each $\alpha$ and~$\beta$
7371 will be at most $4\over3$. It follows that $B_k\G{5\over4}A_k$ and
7372 $C_k\G{5\over4}D_k$; hence the equations are diagonally dominant;
7373 hence they have a unique solution. Moreover, in most cases the tensions
7374 are equal to~1, so that $B_k=2A_k$ and $C_k=2D_k$. This makes the
7375 solution numerically stable, and there is an exponential damping
7376 effect: The data at knot $k\pm j$ affects the angle at knot~$k$ by
7377 a factor of~$O(2^{-j})$.
7378
7379 @ However, we still must consider the angles at the starting and ending
7380 knots of a non-cyclic path. These angles might be given explicitly, or
7381 they might be specified implicitly in terms of an amount of ``curl.''
7382
7383 Let's assume that angles need to be determined for a non-cyclic path
7384 starting at $z_0$ and ending at~$z_n$. Then equations of the form
7385 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta_{k+1}=R_k$$
7386 have been given for $0<k<n$, and it will be convenient to introduce
7387 equations of the same form for $k=0$ and $k=n$, where
7388 $$A_0=B_0=C_n=D_n=0.$$
7389 If $\theta_0$ is supposed to have a given value $E_0$, we simply
7390 define $C_0=1$, $D_0=0$, and $R_0=E_0$. Otherwise a curl
7391 parameter, $\gamma_0$, has been specified at~$z_0$; this means
7392 that the mock curvature at $z_0$ should be $\gamma_0$ times the
7393 mock curvature at $z_1$; i.e.,
7394 $${2\beta_1(\theta_0+\phi_1)-6\theta_0\over\alpha_0^2d_{01}}
7395 =\gamma_0{2\alpha_0(\theta_0+\phi_1)-6\phi_1\over\beta_1^2d_{01}}.$$
7396 This equation simplifies to
7397 $$(\alpha_0\chi_0+3-\beta_1)\theta_0+
7398  \bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\theta_1=
7399  -\bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\psi_1,$$
7400 where $\chi_0=\alpha_0^2\gamma_0/\beta_1^2$; so we can set $C_0=
7401 \chi_0\alpha_0+3-\beta_1$, $D_0=(3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1$, $R_0=-D_0\psi_1$.
7402 It can be shown that $C_0>0$ and $C_0B_1-A_1D_0>0$ when $\gamma_0\G0$,
7403 hence the linear equations remain nonsingular.
7404
7405 Similar considerations apply at the right end, when the final angle $\phi_n$
7406 may or may not need to be determined. It is convenient to let $\psi_n=0$,
7407 hence $\theta_n=-\phi_n$. We either have an explicit equation $\theta_n=E_n$,
7408 or we have
7409 $$\bigl((3-\beta_n)\chi_n+\alpha_{n-1}\bigr)\theta_{n-1}+
7410 (\beta_n\chi_n+3-\alpha_{n-1})\theta_n=0,\qquad
7411   \chi_n={\beta_n^2\gamma_n\over\alpha_{n-1}^2}.$$
7412
7413 When |make_choices| chooses angles, it must compute the coefficients of
7414 these linear equations, then solve the equations. To compute the coefficients,
7415 it is necessary to compute arctangents of the given turning angles~$\psi_k$.
7416 When the equations are solved, the chosen directions $\theta_k$ are put
7417 back into the form of control points by essentially computing sines and
7418 cosines.
7419
7420 @ OK, we are ready to make the hard choices of |make_choices|.
7421 Most of the work is relegated to an auxiliary procedure
7422 called |solve_choices|, which has been introduced to keep
7423 |make_choices| from being extremely long.
7424
7425 @<Fill in the control information between...@>=
7426 @<Calculate the turning angles $\psi_k$ and the distances $d_{k,k+1}$;
7427   set $n$ to the length of the path@>;
7428 @<Remove |open| types at the breakpoints@>;
7429 mp_solve_choices(mp, p,q,n)
7430
7431 @ It's convenient to precompute quantities that will be needed several
7432 times later. The values of |delta_x[k]| and |delta_y[k]| will be the
7433 coordinates of $z\k-z_k$, and the magnitude of this vector will be
7434 |delta[k]=@t$d_{k,k+1}$@>|. The path angle $\psi_k$ between $z_k-z_{k-1}$
7435 and $z\k-z_k$ will be stored in |psi[k]|.
7436
7437 @<Glob...@>=
7438 int path_size; /* maximum number of knots between breakpoints of a path */
7439 scaled *delta_x;
7440 scaled *delta_y;
7441 scaled *delta; /* knot differences */
7442 angle  *psi; /* turning angles */
7443
7444 @ @<Dealloc variables@>=
7445 xfree(mp->delta_x);
7446 xfree(mp->delta_y);
7447 xfree(mp->delta);
7448 xfree(mp->psi);
7449
7450 @ @<Other local variables for |make_choices|@>=
7451   int k,n; /* current and final knot numbers */
7452   pointer s,t; /* registers for list traversal */
7453   scaled delx,dely; /* directions where |open| meets |explicit| */
7454   fraction sine,cosine; /* trig functions of various angles */
7455
7456 @ @<Calculate the turning angles...@>=
7457 {
7458 RESTART:
7459   k=0; s=p; n=mp->path_size;
7460   do {  
7461     t=mp_link(s);
7462     mp->delta_x[k]=x_coord(t)-x_coord(s);
7463     mp->delta_y[k]=y_coord(t)-y_coord(s);
7464     mp->delta[k]=mp_pyth_add(mp, mp->delta_x[k],mp->delta_y[k]);
7465     if ( k>0 ) { 
7466       sine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_y[k-1],mp->delta[k-1]);
7467       cosine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_x[k-1],mp->delta[k-1]);
7468       mp->psi[k]=mp_n_arg(mp, mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],cosine)+
7469         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],sine),
7470         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],cosine)-
7471           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],sine));
7472     }
7473     incr(k); s=t;
7474     if ( k==mp->path_size ) {
7475       mp_reallocate_paths(mp, mp->path_size+(mp->path_size/4));
7476       goto RESTART; /* retry, loop size has changed */
7477     }
7478     if ( s==q ) n=k;
7479   } while (!((k>=n)&&(left_type(s)!=mp_end_cycle)));
7480   if ( k==n ) mp->psi[n]=0; else mp->psi[k]=mp->psi[1];
7481 }
7482
7483 @ When we get to this point of the code, |right_type(p)| is either
7484 |given| or |curl| or |open|. If it is |open|, we must have
7485 |left_type(p)=mp_end_cycle| or |left_type(p)=mp_explicit|. In the latter
7486 case, the |open| type is converted to |given|; however, if the
7487 velocity coming into this knot is zero, the |open| type is
7488 converted to a |curl|, since we don't know the incoming direction.
7489
7490 Similarly, |left_type(q)| is either |given| or |curl| or |open| or
7491 |mp_end_cycle|. The |open| possibility is reduced either to |given| or to |curl|.
7492
7493 @<Remove |open| types at the breakpoints@>=
7494 if ( left_type(q)==mp_open ) { 
7495   delx=right_x(q)-x_coord(q); dely=right_y(q)-y_coord(q);
7496   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7497     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
7498   } else { 
7499     left_type(q)=mp_given; left_given(q)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7500   }
7501 }
7502 if ( (right_type(p)==mp_open)&&(left_type(p)==mp_explicit) ) { 
7503   delx=x_coord(p)-left_x(p); dely=y_coord(p)-left_y(p);
7504   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7505     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
7506   } else { 
7507     right_type(p)=mp_given; right_given(p)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7508   }
7509 }
7510
7511 @ Linear equations need to be solved whenever |n>1|; and also when |n=1|
7512 and exactly one of the breakpoints involves a curl. The simplest case occurs
7513 when |n=1| and there is a curl at both breakpoints; then we simply draw
7514 a straight line.
7515
7516 But before coding up the simple cases, we might as well face the general case,
7517 since we must deal with it sooner or later, and since the general case
7518 is likely to give some insight into the way simple cases can be handled best.
7519
7520 When there is no cycle, the linear equations to be solved form a tridiagonal
7521 system, and we can apply the standard technique of Gaussian elimination
7522 to convert that system to a sequence of equations of the form
7523 $$\theta_0+u_0\theta_1=v_0,\quad
7524 \theta_1+u_1\theta_2=v_1,\quad\ldots,\quad
7525 \theta_{n-1}+u_{n-1}\theta_n=v_{n-1},\quad
7526 \theta_n=v_n.$$
7527 It is possible to do this diagonalization while generating the equations.
7528 Once $\theta_n$ is known, it is easy to determine $\theta_{n-1}$, \dots,
7529 $\theta_1$, $\theta_0$; thus, the equations will be solved.
7530
7531 The procedure is slightly more complex when there is a cycle, but the
7532 basic idea will be nearly the same. In the cyclic case the right-hand
7533 sides will be $v_k+w_k\theta_0$ instead of simply $v_k$, and we will start
7534 the process off with $u_0=v_0=0$, $w_0=1$. The final equation will be not
7535 $\theta_n=v_n$ but $\theta_n+u_n\theta_1=v_n+w_n\theta_0$; an appropriate
7536 ending routine will take account of the fact that $\theta_n=\theta_0$ and
7537 eliminate the $w$'s from the system, after which the solution can be
7538 obtained as before.
7539
7540 When $u_k$, $v_k$, and $w_k$ are being computed, the three pointer
7541 variables |r|, |s|,~|t| will point respectively to knots |k-1|, |k|,
7542 and~|k+1|. The $u$'s and $w$'s are scaled by $2^{28}$, i.e., they are
7543 of type |fraction|; the $\theta$'s and $v$'s are of type |angle|.
7544
7545 @<Glob...@>=
7546 angle *theta; /* values of $\theta_k$ */
7547 fraction *uu; /* values of $u_k$ */
7548 angle *vv; /* values of $v_k$ */
7549 fraction *ww; /* values of $w_k$ */
7550
7551 @ @<Dealloc variables@>=
7552 xfree(mp->theta);
7553 xfree(mp->uu);
7554 xfree(mp->vv);
7555 xfree(mp->ww);
7556
7557 @ @<Declarations@>=
7558 static void mp_reallocate_paths (MP mp, int l);
7559
7560 @ @c
7561 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l) {
7562   XREALLOC (mp->delta_x, l, scaled);
7563   XREALLOC (mp->delta_y, l, scaled);
7564   XREALLOC (mp->delta,   l, scaled);
7565   XREALLOC (mp->psi,     l, angle);
7566   XREALLOC (mp->theta,   l, angle);
7567   XREALLOC (mp->uu,      l, fraction);
7568   XREALLOC (mp->vv,      l, angle);
7569   XREALLOC (mp->ww,      l, fraction);
7570   mp->path_size = l;
7571 }
7572
7573 @ Our immediate problem is to get the ball rolling by setting up the
7574 first equation or by realizing that no equations are needed, and to fit
7575 this initialization into a framework suitable for the overall computation.
7576
7577 @<Declarations@>=
7578 static void mp_solve_choices (MP mp,pointer p, pointer q, halfword n) ;
7579
7580 @ @c
7581 void mp_solve_choices (MP mp,pointer p, pointer q, halfword n) {
7582   int k; /* current knot number */
7583   pointer r,s,t; /* registers for list traversal */
7584   @<Other local variables for |solve_choices|@>;
7585   k=0; s=p; r=0;
7586   while (1) { 
7587     t=mp_link(s);
7588     if ( k==0 ) {
7589       @<Get the linear equations started; or |return|
7590         with the control points in place, if linear equations
7591         needn't be solved@>
7592     } else  { 
7593       switch (left_type(s)) {
7594       case mp_end_cycle: case mp_open:
7595         @<Set up equation to match mock curvatures
7596           at $z_k$; then |goto found| with $\theta_n$
7597           adjusted to equal $\theta_0$, if a cycle has ended@>;
7598         break;
7599       case mp_curl:
7600         @<Set up equation for a curl at $\theta_n$
7601           and |goto found|@>;
7602         break;
7603       case mp_given:
7604         @<Calculate the given value of $\theta_n$
7605           and |goto found|@>;
7606         break;
7607       } /* there are no other cases */
7608     }
7609     r=s; s=t; incr(k);
7610   }
7611 FOUND:
7612   @<Finish choosing angles and assigning control points@>;
7613 }
7614
7615 @ On the first time through the loop, we have |k=0| and |r| is not yet
7616 defined. The first linear equation, if any, will have $A_0=B_0=0$.
7617
7618 @<Get the linear equations started...@>=
7619 switch (right_type(s)) {
7620 case mp_given: 
7621   if ( left_type(t)==mp_given ) {
7622     @<Reduce to simple case of two givens  and |return|@>
7623   } else {
7624     @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>;
7625   }
7626   break;
7627 case mp_curl: 
7628   if ( left_type(t)==mp_curl ) {
7629     @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>
7630   } else {
7631     @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>;
7632   }
7633   break;
7634 case mp_open: 
7635   mp->uu[0]=0; mp->vv[0]=0; mp->ww[0]=fraction_one;
7636   /* this begins a cycle */
7637   break;
7638 } /* there are no other cases */
7639
7640 @ The general equation that specifies equality of mock curvature at $z_k$ is
7641 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7642 as derived above. We want to combine this with the already-derived equation
7643 $\theta_{k-1}+u_{k-1}\theta_k=v_{k-1}+w_{k-1}\theta_0$ in order to obtain
7644 a new equation
7645 $\theta_k+u_k\theta\k=v_k+w_k\theta_0$. This can be done by dividing the
7646 equation
7647 $$(B_k-u_{k-1}A_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k-A_kv_{k-1}
7648     -A_kw_{k-1}\theta_0$$
7649 by $B_k-u_{k-1}A_k+C_k$. The trick is to do this carefully with
7650 fixed-point arithmetic, avoiding the chance of overflow while retaining
7651 suitable precision.
7652
7653 The calculations will be performed in several registers that
7654 provide temporary storage for intermediate quantities.
7655
7656 @<Other local variables for |solve_choices|@>=
7657 fraction aa,bb,cc,ff,acc; /* temporary registers */
7658 scaled dd,ee; /* likewise, but |scaled| */
7659 scaled lt,rt; /* tension values */
7660
7661 @ @<Set up equation to match mock curvatures...@>=
7662 { @<Calculate the values $\\{aa}=A_k/B_k$, $\\{bb}=D_k/C_k$,
7663     $\\{dd}=(3-\alpha_{k-1})d_{k,k+1}$, $\\{ee}=(3-\beta\k)d_{k-1,k}$,
7664     and $\\{cc}=(B_k-u_{k-1}A_k)/B_k$@>;
7665   @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>;
7666   mp->uu[k]=mp_take_fraction(mp, ff,bb);
7667   @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>;
7668   if ( left_type(s)==mp_end_cycle ) {
7669     @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>;
7670   }
7671 }
7672
7673 @ Since tension values are never less than 3/4, the values |aa| and
7674 |bb| computed here are never more than 4/5.
7675
7676 @<Calculate the values $\\{aa}=...@>=
7677 if ( abs(right_tension(r))==unity) { 
7678   aa=fraction_half; dd=2*mp->delta[k];
7679 } else { 
7680   aa=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(right_tension(r))-unity);
7681   dd=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k],
7682     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(right_tension(r))));
7683 }
7684 if ( abs(left_tension(t))==unity ){ 
7685   bb=fraction_half; ee=2*mp->delta[k-1];
7686 } else { 
7687   bb=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(left_tension(t))-unity);
7688   ee=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k-1],
7689     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(left_tension(t))));
7690 }
7691 cc=fraction_one-mp_take_fraction(mp, mp->uu[k-1],aa)
7692
7693 @ The ratio to be calculated in this step can be written in the form
7694 $$\beta_k^2\cdot\\{ee}\over\beta_k^2\cdot\\{ee}+\alpha_k^2\cdot
7695   \\{cc}\cdot\\{dd},$$
7696 because of the quantities just calculated. The values of |dd| and |ee|
7697 will not be needed after this step has been performed.
7698
7699 @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>=
7700 dd=mp_take_fraction(mp, dd,cc); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(s));
7701 if ( lt!=rt ) { /* $\beta_k^{-1}\ne\alpha_k^{-1}$ */
7702   if ( lt<rt ) { 
7703     ff=mp_make_fraction(mp, lt,rt);
7704     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\alpha_k^2/\beta_k^2$ */
7705     dd=mp_take_fraction(mp, dd,ff);
7706   } else { 
7707     ff=mp_make_fraction(mp, rt,lt);
7708     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\beta_k^2/\alpha_k^2$ */
7709     ee=mp_take_fraction(mp, ee,ff);
7710   }
7711 }
7712 ff=mp_make_fraction(mp, ee,ee+dd)
7713
7714 @ The value of $u_{k-1}$ will be |<=1| except when $k=1$ and the previous
7715 equation was specified by a curl. In that case we must use a special
7716 method of computation to prevent overflow.
7717
7718 Fortunately, the calculations turn out to be even simpler in this ``hard''
7719 case. The curl equation makes $w_0=0$ and $v_0=-u_0\psi_1$, hence
7720 $-B_1\psi_1-A_1v_0=-(B_1-u_0A_1)\psi_1=-\\{cc}\cdot B_1\psi_1$.
7721
7722 @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>=
7723 acc=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k+1],mp->uu[k]);
7724 if ( right_type(r)==mp_curl ) { 
7725   mp->ww[k]=0;
7726   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],fraction_one-ff);
7727 } else { 
7728   ff=mp_make_fraction(mp, fraction_one-ff,cc); /* this is
7729     $B_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)<5$ */
7730   acc=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k],ff);
7731   ff=mp_take_fraction(mp, ff,aa); /* this is $A_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$ */
7732   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->vv[k-1],ff);
7733   if ( mp->ww[k-1]==0 ) mp->ww[k]=0;
7734   else mp->ww[k]=-mp_take_fraction(mp, mp->ww[k-1],ff);
7735 }
7736
7737 @ When a complete cycle has been traversed, we have $\theta_k+u_k\theta\k=
7738 v_k+w_k\theta_0$, for |1<=k<=n|. We would like to determine the value of
7739 $\theta_n$ and reduce the system to the form $\theta_k+u_k\theta\k=v_k$
7740 for |0<=k<n|, so that the cyclic case can be finished up just as if there
7741 were no cycle.
7742
7743 The idea in the following code is to observe that
7744 $$\eqalign{\theta_n&=v_n+w_n\theta_0-u_n\theta_1=\cdots\cr
7745 &=v_n+w_n\theta_0-u_n\bigl(v_1+w_1\theta_0-u_1(v_2+\cdots
7746   -u_{n-2}(v_{n-1}+w_{n-1}\theta_0-u_{n-1}\theta_0))\bigr),\cr}$$
7747 so we can solve for $\theta_n=\theta_0$.
7748
7749 @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>=
7750
7751 aa=0; bb=fraction_one; /* we have |k=n| */
7752 do {  decr(k);
7753 if ( k==0 ) k=n;
7754   aa=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp, aa,mp->uu[k]);
7755   bb=mp->ww[k]-mp_take_fraction(mp, bb,mp->uu[k]);
7756 } while (k!=n); /* now $\theta_n=\\{aa}+\\{bb}\cdot\theta_n$ */
7757 aa=mp_make_fraction(mp, aa,fraction_one-bb);
7758 mp->theta[n]=aa; mp->vv[0]=aa;
7759 for (k=1;k<=n-1;k++) {
7760   mp->vv[k]=mp->vv[k]+mp_take_fraction(mp, aa,mp->ww[k]);
7761 }
7762 goto FOUND;
7763 }
7764
7765 @ @d reduce_angle(A) if ( abs((A))>one_eighty_deg ) {
7766   if ( (A)>0 ) (A)=(A)-three_sixty_deg; else (A)=(A)+three_sixty_deg; }
7767
7768 @<Calculate the given value of $\theta_n$...@>=
7769
7770   mp->theta[n]=left_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[n-1],mp->delta_y[n-1]);
7771   reduce_angle(mp->theta[n]);
7772   goto FOUND;
7773 }
7774
7775 @ @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>=
7776
7777   mp->vv[0]=right_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7778   reduce_angle(mp->vv[0]);
7779   mp->uu[0]=0; mp->ww[0]=0;
7780 }
7781
7782 @ @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>=
7783 { cc=right_curl(s); lt=abs(left_tension(t)); rt=abs(right_tension(s));
7784   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7785     mp->uu[0]=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7786   else 
7787     mp->uu[0]=mp_curl_ratio(mp, cc,rt,lt);
7788   mp->vv[0]=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],mp->uu[0]); mp->ww[0]=0;
7789 }
7790
7791 @ @<Set up equation for a curl at $\theta_n$...@>=
7792 { cc=left_curl(s); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(r));
7793   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7794     ff=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7795   else 
7796     ff=mp_curl_ratio(mp, cc,lt,rt);
7797   mp->theta[n]=-mp_make_fraction(mp, mp_take_fraction(mp, mp->vv[n-1],ff),
7798     fraction_one-mp_take_fraction(mp, ff,mp->uu[n-1]));
7799   goto FOUND;
7800 }
7801
7802 @ The |curl_ratio| subroutine has three arguments, which our previous notation
7803 encourages us to call $\gamma$, $\alpha^{-1}$, and $\beta^{-1}$. It is
7804 a somewhat tedious program to calculate
7805 $${(3-\alpha)\alpha^2\gamma+\beta^3\over
7806   \alpha^3\gamma+(3-\beta)\beta^2},$$
7807 with the result reduced to 4 if it exceeds 4. (This reduction of curl
7808 is necessary only if the curl and tension are both large.)
7809 The values of $\alpha$ and $\beta$ will be at most~4/3.
7810
7811 @<Declarations@>=
7812 static fraction mp_curl_ratio (MP mp,scaled gamma, scaled a_tension, 
7813                         scaled b_tension) ;
7814
7815 @ @c
7816 fraction mp_curl_ratio (MP mp,scaled gamma, scaled a_tension, 
7817                         scaled b_tension) {
7818   fraction alpha,beta,num,denom,ff; /* registers */
7819   alpha=mp_make_fraction(mp, unity,a_tension);
7820   beta=mp_make_fraction(mp, unity,b_tension);
7821   if ( alpha<=beta ) {
7822     ff=mp_make_fraction(mp, alpha,beta); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7823     gamma=mp_take_fraction(mp, gamma,ff);
7824     beta=beta / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7825     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+three-beta;
7826     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7827   } else { 
7828     ff=mp_make_fraction(mp, beta,alpha); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7829     beta=mp_take_fraction(mp, beta,ff) / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7830     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+(ff / 1365)-beta;
7831       /* $1365\approx 2^{12}/3$ */
7832     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7833   }
7834   if ( num>=denom+denom+denom+denom ) return fraction_four;
7835   else return mp_make_fraction(mp, num,denom);
7836 }
7837
7838 @ We're in the home stretch now.
7839
7840 @<Finish choosing angles and assigning control points@>=
7841 for (k=n-1;k>=0;k--) {
7842   mp->theta[k]=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp,mp->theta[k+1],mp->uu[k]);
7843 }
7844 s=p; k=0;
7845 do {  
7846   t=mp_link(s);
7847   mp_n_sin_cos(mp, mp->theta[k]); mp->st=mp->n_sin; mp->ct=mp->n_cos;
7848   mp_n_sin_cos(mp, -mp->psi[k+1]-mp->theta[k+1]); mp->sf=mp->n_sin; mp->cf=mp->n_cos;
7849   mp_set_controls(mp, s,t,k);
7850   incr(k); s=t;
7851 } while (k!=n)
7852
7853 @ The |set_controls| routine actually puts the control points into
7854 a pair of consecutive nodes |p| and~|q|. Global variables are used to
7855 record the values of $\sin\theta$, $\cos\theta$, $\sin\phi$, and
7856 $\cos\phi$ needed in this calculation.
7857
7858 @<Glob...@>=
7859 fraction st;
7860 fraction ct;
7861 fraction sf;
7862 fraction cf; /* sines and cosines */
7863
7864 @ @<Declarations@>=
7865 static void mp_set_controls (MP mp,pointer p, pointer q, integer k);
7866
7867 @ @c
7868 void mp_set_controls (MP mp,pointer p, pointer q, integer k) {
7869   fraction rr,ss; /* velocities, divided by thrice the tension */
7870   scaled lt,rt; /* tensions */
7871   fraction sine; /* $\sin(\theta+\phi)$ */
7872   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7873   rr=mp_velocity(mp, mp->st,mp->ct,mp->sf,mp->cf,rt);
7874   ss=mp_velocity(mp, mp->sf,mp->cf,mp->st,mp->ct,lt);
7875   if ( (right_tension(p)<0)||(left_tension(q)<0) ) {
7876     @<Decrease the velocities,
7877       if necessary, to stay inside the bounding triangle@>;
7878   }
7879   right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7880                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->ct)-
7881                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->st),rr);
7882   right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7883                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->ct)+
7884                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->st),rr);
7885   left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7886                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->cf)+
7887                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->sf),ss);
7888   left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7889                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->cf)-
7890                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->sf),ss);
7891   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7892 }
7893
7894 @ The boundedness conditions $\\{rr}\L\sin\phi\,/\sin(\theta+\phi)$ and
7895 $\\{ss}\L\sin\theta\,/\sin(\theta+\phi)$ are to be enforced if $\sin\theta$,
7896 $\sin\phi$, and $\sin(\theta+\phi)$ all have the same sign. Otherwise
7897 there is no ``bounding triangle.''
7898
7899 @<Decrease the velocities, if necessary...@>=
7900 if (((mp->st>=0)&&(mp->sf>=0))||((mp->st<=0)&&(mp->sf<=0)) ) {
7901   sine=mp_take_fraction(mp, abs(mp->st),mp->cf)+
7902                             mp_take_fraction(mp, abs(mp->sf),mp->ct);
7903   if ( sine>0 ) {
7904     sine=mp_take_fraction(mp, sine,fraction_one+unity); /* safety factor */
7905     if ( right_tension(p)<0 )
7906      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->sf),fraction_one,rr,sine)<0 )
7907       rr=mp_make_fraction(mp, abs(mp->sf),sine);
7908     if ( left_tension(q)<0 )
7909      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->st),fraction_one,ss,sine)<0 )
7910       ss=mp_make_fraction(mp, abs(mp->st),sine);
7911   }
7912 }
7913
7914 @ Only the simple cases remain to be handled.
7915
7916 @<Reduce to simple case of two givens and |return|@>=
7917
7918   aa=mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7919   mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)-aa); mp->ct=mp->n_cos; mp->st=mp->n_sin;
7920   mp_n_sin_cos(mp, left_given(q)-aa); mp->cf=mp->n_cos; mp->sf=-mp->n_sin;
7921   mp_set_controls(mp, p,q,0); return;
7922 }
7923
7924 @ @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>=
7925
7926   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7927   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7928   if ( rt==unity ) {
7929     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7930     else right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7931     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7932     else right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7933   } else { 
7934     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*rt); /* $\alpha/3$ */
7935     right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7936     right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7937   }
7938   if ( lt==unity ) {
7939     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7940     else left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7941     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7942     else left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7943   } else  { 
7944     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*lt); /* $\beta/3$ */
7945     left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7946     left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7947   }
7948   return;
7949 }
7950
7951 @* \[19] Measuring paths.
7952 \MP's \&{llcorner}, \&{lrcorner}, \&{ulcorner}, and \&{urcorner} operators
7953 allow the user to measure the bounding box of anything that can go into a
7954 picture.  It's easy to get rough bounds on the $x$ and $y$ extent of a path
7955 by just finding the bounding box of the knots and the control points. We
7956 need a more accurate version of the bounding box, but we can still use the
7957 easy estimate to save time by focusing on the interesting parts of the path.
7958
7959 @ Computing an accurate bounding box involves a theme that will come up again
7960 and again. Given a Bernshte{\u\i}n polynomial
7961 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
7962 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=\sum_k{n\choose k}t^k(1-t)^{n-k}z_k,$$
7963 we can conveniently bisect its range as follows:
7964
7965 \smallskip
7966 \textindent{1)} Let $z_k^{(0)}=z_k$, for |0<=k<=n|.
7967
7968 \smallskip
7969 \textindent{2)} Let $z_k^{(j+1)}={1\over2}(z_k^{(j)}+z\k^{(j)})$, for
7970 |0<=k<n-j|, for |0<=j<n|.
7971
7972 \smallskip\noindent
7973 Then
7974 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=B(z_0^{(0)},z_0^{(1)},\ldots,z_0^{(n)};2t)
7975  =B(z_0^{(n)},z_1^{(n-1)},\ldots,z_n^{(0)};2t-1).$$
7976 This formula gives us the coefficients of polynomials to use over the ranges
7977 $0\L t\L{1\over2}$ and ${1\over2}\L t\L1$.
7978
7979 @ Now here's a subroutine that's handy for all sorts of path computations:
7980 Given a quadratic polynomial $B(a,b,c;t)$, the |crossing_point| function
7981 returns the unique |fraction| value |t| between 0 and~1 at which
7982 $B(a,b,c;t)$ changes from positive to negative, or returns
7983 |t=fraction_one+1| if no such value exists. If |a<0| (so that $B(a,b,c;t)$
7984 is already negative at |t=0|), |crossing_point| returns the value zero.
7985
7986 @d no_crossing {  return (fraction_one+1); }
7987 @d one_crossing { return fraction_one; }
7988 @d zero_crossing { return 0; }
7989 @d mp_crossing_point(M,A,B,C) mp_do_crossing_point(A,B,C)
7990
7991 @c static fraction mp_do_crossing_point (integer a, integer b, integer c) {
7992   integer d; /* recursive counter */
7993   integer x,xx,x0,x1,x2; /* temporary registers for bisection */
7994   if ( a<0 ) zero_crossing;
7995   if ( c>=0 ) { 
7996     if ( b>=0 ) {
7997       if ( c>0 ) { no_crossing; }
7998       else if ( (a==0)&&(b==0) ) { no_crossing;} 
7999       else { one_crossing; } 
8000     }
8001     if ( a==0 ) zero_crossing;
8002   } else if ( a==0 ) {
8003     if ( b<=0 ) zero_crossing;
8004   }
8005   @<Use bisection to find the crossing point, if one exists@>;
8006 }
8007
8008 @ The general bisection method is quite simple when $n=2$, hence
8009 |crossing_point| does not take much time. At each stage in the
8010 recursion we have a subinterval defined by |l| and~|j| such that
8011 $B(a,b,c;2^{-l}(j+t))=B(x_0,x_1,x_2;t)$, and we want to ``zero in'' on
8012 the subinterval where $x_0\G0$ and $\min(x_1,x_2)<0$.
8013
8014 It is convenient for purposes of calculation to combine the values
8015 of |l| and~|j| in a single variable $d=2^l+j$, because the operation
8016 of bisection then corresponds simply to doubling $d$ and possibly
8017 adding~1. Furthermore it proves to be convenient to modify
8018 our previous conventions for bisection slightly, maintaining the
8019 variables $X_0=2^lx_0$, $X_1=2^l(x_0-x_1)$, and $X_2=2^l(x_1-x_2)$.
8020 With these variables the conditions $x_0\ge0$ and $\min(x_1,x_2)<0$ are
8021 equivalent to $\max(X_1,X_1+X_2)>X_0\ge0$.
8022
8023 The following code maintains the invariant relations
8024 $0\L|x0|<\max(|x1|,|x1|+|x2|)$,
8025 $\vert|x1|\vert<2^{30}$, $\vert|x2|\vert<2^{30}$;
8026 it has been constructed in such a way that no arithmetic overflow
8027 will occur if the inputs satisfy
8028 $a<2^{30}$, $\vert a-b\vert<2^{30}$, and $\vert b-c\vert<2^{30}$.
8029
8030 @<Use bisection to find the crossing point...@>=
8031 d=1; x0=a; x1=a-b; x2=b-c;
8032 do {  
8033   x=half(x1+x2);
8034   if ( x1-x0>x0 ) { 
8035     x2=x; x0+=x0; d+=d;  
8036   } else { 
8037     xx=x1+x-x0;
8038     if ( xx>x0 ) { 
8039       x2=x; x0+=x0; d+=d;
8040     }  else { 
8041       x0=x0-xx;
8042       if ( x<=x0 ) { if ( x+x2<=x0 ) no_crossing; }
8043       x1=x; d=d+d+1;
8044     }
8045   }
8046 } while (d<fraction_one);
8047 return (d-fraction_one)
8048
8049 @ Here is a routine that computes the $x$ or $y$ coordinate of the point on
8050 a cubic corresponding to the |fraction| value~|t|.
8051
8052 It is convenient to define a \.{WEB} macro |t_of_the_way| such that
8053 |t_of_the_way(a,b)| expands to |a-(a-b)*t|, i.e., to |t[a,b]|.
8054
8055 @d t_of_the_way(A,B) ((A)-mp_take_fraction(mp,((A)-(B)),t))
8056
8057 @c static scaled mp_eval_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, fraction t) {
8058   scaled x1,x2,x3; /* intermediate values */
8059   x1=t_of_the_way(knot_coord(p),right_coord(p));
8060   x2=t_of_the_way(right_coord(p),left_coord(q));
8061   x3=t_of_the_way(left_coord(q),knot_coord(q));
8062   x1=t_of_the_way(x1,x2);
8063   x2=t_of_the_way(x2,x3);
8064   return t_of_the_way(x1,x2);
8065 }
8066
8067 @ The actual bounding box information is stored in global variables.
8068 Since it is convenient to address the $x$ and $y$ information
8069 separately, we define arrays indexed by |x_code..y_code| and use
8070 macros to give them more convenient names.
8071
8072 @<Types...@>=
8073 enum mp_bb_code  {
8074   mp_x_code=0, /* index for |minx| and |maxx| */
8075   mp_y_code /* index for |miny| and |maxy| */
8076 } ;
8077
8078
8079 @d minx mp->bbmin[mp_x_code]
8080 @d maxx mp->bbmax[mp_x_code]
8081 @d miny mp->bbmin[mp_y_code]
8082 @d maxy mp->bbmax[mp_y_code]
8083
8084 @<Glob...@>=
8085 scaled bbmin[mp_y_code+1];
8086 scaled bbmax[mp_y_code+1]; 
8087 /* the result of procedures that compute bounding box information */
8088
8089 @ Now we're ready for the key part of the bounding box computation.
8090 The |bound_cubic| procedure updates |bbmin[c]| and |bbmax[c]| based on
8091 $$B(\hbox{|knot_coord(p)|}, \hbox{|right_coord(p)|},
8092     \hbox{|left_coord(q)|}, \hbox{|knot_coord(q)|};t)
8093 $$
8094 for $0<t\le1$.  In other words, the procedure adjusts the bounds to
8095 accommodate |knot_coord(q)| and any extremes over the range $0<t<1$.
8096 The |c| parameter is |x_code| or |y_code|.
8097
8098 @c static void mp_bound_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
8099   boolean wavy; /* whether we need to look for extremes */
8100   scaled del1,del2,del3,del,dmax; /* proportional to the control
8101      points of a quadratic derived from a cubic */
8102   fraction t,tt; /* where a quadratic crosses zero */
8103   scaled x; /* a value that |bbmin[c]| and |bbmax[c]| must accommodate */
8104   x=knot_coord(q);
8105   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8106   @<Check the control points against the bounding box and set |wavy:=true|
8107     if any of them lie outside@>;
8108   if ( wavy ) {
8109     del1=right_coord(p)-knot_coord(p);
8110     del2=left_coord(q)-right_coord(p);
8111     del3=knot_coord(q)-left_coord(q);
8112     @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy;
8113       also set |del| to the first nonzero element of |(del1,del2,del3)|@>;
8114     if ( del<0 ) {
8115       negate(del1); negate(del2); negate(del3);
8116     };
8117     t=mp_crossing_point(mp, del1,del2,del3);
8118     if ( t<fraction_one ) {
8119       @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>;
8120     }
8121   }
8122 }
8123
8124 @ @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>=
8125 if ( x<mp->bbmin[c] ) mp->bbmin[c]=x;
8126 if ( x>mp->bbmax[c] ) mp->bbmax[c]=x
8127
8128 @ @<Check the control points against the bounding box and set...@>=
8129 wavy=true;
8130 if ( mp->bbmin[c]<=right_coord(p) )
8131   if ( right_coord(p)<=mp->bbmax[c] )
8132     if ( mp->bbmin[c]<=left_coord(q) )
8133       if ( left_coord(q)<=mp->bbmax[c] )
8134         wavy=false
8135
8136 @ If |del1=del2=del3=0|, it's impossible to obey the title of this
8137 section. We just set |del=0| in that case.
8138
8139 @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy...@>=
8140 if ( del1!=0 ) del=del1;
8141 else if ( del2!=0 ) del=del2;
8142 else del=del3;
8143 if ( del!=0 ) {
8144   dmax=abs(del1);
8145   if ( abs(del2)>dmax ) dmax=abs(del2);
8146   if ( abs(del3)>dmax ) dmax=abs(del3);
8147   while ( dmax<fraction_half ) {
8148     dmax+=dmax; del1+=del1; del2+=del2; del3+=del3;
8149   }
8150 }
8151
8152 @ Since |crossing_point| has tried to choose |t| so that
8153 $B(|del1|,|del2|,|del3|;\tau)$ crosses zero at $\tau=|t|$ with negative
8154 slope, the value of |del2| computed below should not be positive.
8155 But rounding error could make it slightly positive in which case we
8156 must cut it to zero to avoid confusion.
8157
8158 @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>=
8159
8160   x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t);
8161   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8162   del2=t_of_the_way(del2,del3);
8163     /* now |0,del2,del3| represent the derivative on the remaining interval */
8164   if ( del2>0 ) del2=0;
8165   tt=mp_crossing_point(mp, 0,-del2,-del3);
8166   if ( tt<fraction_one ) {
8167     @<Test the second extreme against the bounding box@>;
8168   }
8169 }
8170
8171 @ @<Test the second extreme against the bounding box@>=
8172 {
8173    x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t_of_the_way(tt,fraction_one));
8174   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8175 }
8176
8177 @ Finding the bounding box of a path is basically a matter of applying
8178 |bound_cubic| twice for each pair of adjacent knots.
8179
8180 @c static void mp_path_bbox (MP mp,pointer h) {
8181   pointer p,q; /* a pair of adjacent knots */
8182    minx=x_coord(h); miny=y_coord(h);
8183   maxx=minx; maxy=miny;
8184   p=h;
8185   do {  
8186     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) return;
8187     q=mp_link(p);
8188     mp_bound_cubic(mp, x_loc(p),x_loc(q),mp_x_code);
8189     mp_bound_cubic(mp, y_loc(p),y_loc(q),mp_y_code);
8190     p=q;
8191   } while (p!=h);
8192 }
8193
8194 @ Another important way to measure a path is to find its arc length.  This
8195 is best done by using the general bisection algorithm to subdivide the path
8196 until obtaining ``well behaved'' subpaths whose arc lengths can be approximated
8197 by simple means.
8198
8199 Since the arc length is the integral with respect to time of the magnitude of
8200 the velocity, it is natural to use Simpson's rule for the approximation.
8201 @^Simpson's rule@>
8202 If $\dot B(t)$ is the spline velocity, Simpson's rule gives
8203 $$ \vb\dot B(0)\vb + 4\vb\dot B({1\over2})\vb + \vb\dot B(1)\vb \over 6 $$
8204 for the arc length of a path of length~1.  For a cubic spline
8205 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$, the time derivative $\dot B(t)$ is
8206 $3B(dz_0,dz_1,dz_2;t)$, where $dz_i=z_{i+1}-z_i$.  Hence the arc length
8207 approximation is
8208 $$ {\vb dz_0\vb \over 2} + 2\vb dz_{02}\vb + {\vb dz_2\vb \over 2}, $$
8209 where
8210 $$ dz_{02}={1\over2}\left({dz_0+dz_1\over 2}+{dz_1+dz_2\over 2}\right)$$
8211 is the result of the bisection algorithm.
8212
8213 @ The remaining problem is how to decide when a subpath is ``well behaved.''
8214 This could be done via the theoretical error bound for Simpson's rule,
8215 @^Simpson's rule@>
8216 but this is impractical because it requires an estimate of the fourth
8217 derivative of the quantity being integrated.  It is much easier to just perform
8218 a bisection step and see how much the arc length estimate changes.  Since the
8219 error for Simpson's rule is proportional to the fourth power of the sample
8220 spacing, the remaining error is typically about $1\over16$ of the amount of
8221 the change.  We say ``typically'' because the error has a pseudo-random behavior
8222 that could cause the two estimates to agree when each contain large errors.
8223
8224 To protect against disasters such as undetected cusps, the bisection process
8225 should always continue until all the $dz_i$ vectors belong to a single
8226 $90^\circ$ sector.  This ensures that no point on the spline can have velocity
8227 less than 70\% of the minimum of $\vb dz_0\vb$, $\vb dz_1\vb$ and $\vb dz_2\vb$.
8228 If such a spline happens to produce an erroneous arc length estimate that
8229 is little changed by bisection, the amount of the error is likely to be fairly
8230 small.  We will try to arrange things so that freak accidents of this type do
8231 not destroy the inverse relationship between the \&{arclength} and
8232 \&{arctime} operations.
8233 @:arclength_}{\&{arclength} primitive@>
8234 @:arctime_}{\&{arctime} primitive@>
8235
8236 @ The \&{arclength} and \&{arctime} operations are both based on a recursive
8237 @^recursion@>
8238 function that finds the arc length of a cubic spline given $dz_0$, $dz_1$,
8239 $dz_2$. This |arc_test| routine also takes an arc length goal |a_goal| and
8240 returns the time when the arc length reaches |a_goal| if there is such a time.
8241 Thus the return value is either an arc length less than |a_goal| or, if the
8242 arc length would be at least |a_goal|, it returns a time value decreased by
8243 |two|.  This allows the caller to use the sign of the result to distinguish
8244 between arc lengths and time values.  On certain types of overflow, it is
8245 possible for |a_goal| and the result of |arc_test| both to be |el_gordo|.
8246 Otherwise, the result is always less than |a_goal|.
8247
8248 Rather than halving the control point coordinates on each recursive call to
8249 |arc_test|, it is better to keep them proportional to velocity on the original
8250 curve and halve the results instead.  This means that recursive calls can
8251 potentially use larger error tolerances in their arc length estimates.  How
8252 much larger depends on to what extent the errors behave as though they are
8253 independent of each other.  To save computing time, we use optimistic assumptions
8254 and increase the tolerance by a factor of about $\sqrt2$ for each recursive
8255 call.
8256
8257 In addition to the tolerance parameter, |arc_test| should also have parameters
8258 for ${1\over3}\vb\dot B(0)\vb$, ${2\over3}\vb\dot B({1\over2})\vb$, and
8259 ${1\over3}\vb\dot B(1)\vb$.  These quantities are relatively expensive to compute
8260 and they are needed in different instances of |arc_test|.
8261
8262 @c 
8263 static scaled mp_arc_test (MP mp, scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, scaled dy1, 
8264                     scaled dx2, scaled dy2, scaled  v0, scaled v02, 
8265                     scaled v2, scaled a_goal, scaled tol) {
8266   boolean simple; /* are the control points confined to a $90^\circ$ sector? */
8267   scaled dx01, dy01, dx12, dy12, dx02, dy02;  /* bisection results */
8268   scaled v002, v022;
8269     /* twice the velocity magnitudes at $t={1\over4}$ and $t={3\over4}$ */
8270   scaled arc; /* best arc length estimate before recursion */
8271   @<Other local variables in |arc_test|@>;
8272   @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,
8273     |dx2|, |dy2|@>;
8274   @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|; if it overflows
8275     set |arc_test| and |return|@>;
8276   @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating them
8277     $45^\circ$ would put them in one quadrant.  Then set |simple| appropriately@>;
8278   if ( simple && (abs(arc-v02-halfp(v0+v2)) <= tol) ) {
8279     if ( arc < a_goal ) {
8280       return arc;
8281     } else {
8282        @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to
8283          that time minus |two|@>;
8284     }
8285   } else {
8286     @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>;
8287   }
8288 }
8289
8290 @ The |tol| value should by multiplied by $\sqrt 2$ before making recursive
8291 calls, but $1.5$ is an adequate approximation.  It is best to avoid using
8292 |make_fraction| in this inner loop.
8293 @^inner loop@>
8294
8295 @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>=
8296
8297   @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is as
8298     large as possible@>;
8299   tol = tol + halfp(tol);
8300   a = mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx01,dy01, dx02,dy02, v0, v002, 
8301                   halfp(v02), a_new, tol);
8302   if ( a<0 )  {
8303      return (-halfp(two-a));
8304   } else { 
8305     @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>;
8306     b = mp_arc_test(mp, dx02,dy02, dx12,dy12, dx2,dy2,
8307                     halfp(v02), v022, v2, a_new, tol);
8308     if ( b<0 )  
8309       return (-halfp(-b) - half_unit);
8310     else  
8311       return (a + half(b-a));
8312   }
8313 }
8314
8315 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8316 scaled a,b; /* results of recursive calls */
8317 scaled a_new,a_aux; /* the sum of these gives the |a_goal| */
8318
8319 @ @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is...@>=
8320 a_aux = el_gordo - a_goal;
8321 if ( a_goal > a_aux ) {
8322   a_aux = a_goal - a_aux;
8323   a_new = el_gordo;
8324 } else { 
8325   a_new = a_goal + a_goal;
8326   a_aux = 0;
8327 }
8328
8329 @ There is no need to maintain |a_aux| at this point so we use it as a temporary
8330 to force the additions and subtractions to be done in an order that avoids
8331 overflow.
8332
8333 @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>=
8334 if ( a > a_aux ) {
8335   a_aux = a_aux - a;
8336   a_new = a_new + a_aux;
8337 }
8338
8339 @ This code assumes all {\it dx} and {\it dy} variables have magnitude less than
8340 |fraction_four|.  To simplify the rest of the |arc_test| routine, we strengthen
8341 this assumption by requiring the norm of each $({\it dx},{\it dy})$ pair to obey
8342 this bound.  Note that recursive calls will maintain this invariant.
8343
8344 @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,...@>=
8345 dx01 = half(dx0 + dx1);
8346 dx12 = half(dx1 + dx2);
8347 dx02 = half(dx01 + dx12);
8348 dy01 = half(dy0 + dy1);
8349 dy12 = half(dy1 + dy2);
8350 dy02 = half(dy01 + dy12)
8351
8352 @ We should be careful to keep |arc<el_gordo| so that calling |arc_test| with
8353 |a_goal=el_gordo| is guaranteed to yield the arc length.
8354
8355 @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|;...@>=
8356 v002 = mp_pyth_add(mp, dx01+half(dx0+dx02), dy01+half(dy0+dy02));
8357 v022 = mp_pyth_add(mp, dx12+half(dx02+dx2), dy12+half(dy02+dy2));
8358 tmp = halfp(v02+2);
8359 arc1 = v002 + half(halfp(v0+tmp) - v002);
8360 arc = v022 + half(halfp(v2+tmp) - v022);
8361 if ( (arc < el_gordo-arc1) )  {
8362   arc = arc+arc1;
8363 } else { 
8364   mp->arith_error = true;
8365   if ( a_goal==el_gordo )  return (el_gordo);
8366   else return (-two);
8367 }
8368
8369 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8370 scaled tmp, tmp2; /* all purpose temporary registers */
8371 scaled arc1; /* arc length estimate for the first half */
8372
8373 @ @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating...@>=
8374 simple = ((dx0>=0) && (dx1>=0) && (dx2>=0)) ||
8375          ((dx0<=0) && (dx1<=0) && (dx2<=0));
8376 if ( simple )
8377   simple = ((dy0>=0) && (dy1>=0) && (dy2>=0)) ||
8378            ((dy0<=0) && (dy1<=0) && (dy2<=0));
8379 if ( ! simple ) {
8380   simple = ((dx0>=dy0) && (dx1>=dy1) && (dx2>=dy2)) ||
8381            ((dx0<=dy0) && (dx1<=dy1) && (dx2<=dy2));
8382   if ( simple ) 
8383     simple = ((-dx0>=dy0) && (-dx1>=dy1) && (-dx2>=dy2)) ||
8384              ((-dx0<=dy0) && (-dx1<=dy1) && (-dx2<=dy2));
8385 }
8386
8387 @ Since Simpson's rule is based on approximating the integrand by a parabola,
8388 @^Simpson's rule@>
8389 it is appropriate to use the same approximation to decide when the integral
8390 reaches the intermediate value |a_goal|.  At this point
8391 $$\eqalign{
8392     {\vb\dot B(0)\vb\over 3} &= \hbox{|v0|}, \qquad
8393     {\vb\dot B({1\over4})\vb\over 3} = {\hbox{|v002|}\over 2}, \qquad
8394     {\vb\dot B({1\over2})\vb\over 3} = {\hbox{|v02|}\over 2}, \cr
8395     {\vb\dot B({3\over4})\vb\over 3} &= {\hbox{|v022|}\over 2}, \qquad
8396     {\vb\dot B(1)\vb\over 3} = \hbox{|v2|} \cr
8397 }
8398 $$
8399 and
8400 $$ {\vb\dot B(t)\vb\over 3} \approx
8401   \cases{B\left(\hbox{|v0|},
8402       \hbox{|v002|}-{1\over 2}\hbox{|v0|}-{1\over 4}\hbox{|v02|},
8403       {1\over 2}\hbox{|v02|}; 2t \right)&
8404     if $t\le{1\over 2}$\cr
8405   B\left({1\over 2}\hbox{|v02|},
8406       \hbox{|v022|}-{1\over 4}\hbox{|v02|}-{1\over 2}\hbox{|v2|},
8407       \hbox{|v2|}; 2t-1 \right)&
8408     if $t\ge{1\over 2}$.\cr}
8409  \eqno (*)
8410 $$
8411 We can integrate $\vb\dot B(t)\vb$ by using
8412 $$\int 3B(a,b,c;\tau)\,dt =
8413   {B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) + {\rm constant} \over {d\tau\over dt}}.
8414 $$
8415
8416 This construction allows us to find the time when the arc length reaches
8417 |a_goal| by solving a cubic equation of the form
8418 $$ B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) = x, $$
8419 where $\tau$ is $2t$ or $2t+1$, $x$ is |a_goal| or |a_goal-arc1|, and $a$, $b$,
8420 and $c$ are the Bernshte{\u\i}n coefficients from $(*)$ divided by
8421 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
8422 $d\tau\over dt$.  We shall define a function |solve_rising_cubic| that finds
8423 $\tau$ given $a$, $b$, $c$, and $x$.
8424
8425 @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to...@>=
8426
8427   tmp = (v02 + 2) / 4;
8428   if ( a_goal<=arc1 ) {
8429     tmp2 = halfp(v0);
8430     return 
8431       (halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp2, arc1-tmp2-tmp, tmp, a_goal))- two);
8432   } else { 
8433     tmp2 = halfp(v2);
8434     return ((half_unit - two) +
8435       halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp, arc-arc1-tmp-tmp2, tmp2, a_goal-arc1)));
8436   }
8437 }
8438
8439 @ Here is the |solve_rising_cubic| routine that finds the time~$t$ when
8440 $$ B(0, a, a+b, a+b+c; t) = x. $$
8441 This routine is based on |crossing_point| but is simplified by the
8442 assumptions that $B(a,b,c;t)\ge0$ for $0\le t\le1$ and that |0<=x<=a+b+c|.
8443 If rounding error causes this condition to be violated slightly, we just ignore
8444 it and proceed with binary search.  This finds a time when the function value
8445 reaches |x| and the slope is positive.
8446
8447 @<Declarations@>=
8448 static scaled mp_solve_rising_cubic (MP mp,scaled a, scaled b,  scaled c, scaled x) ;
8449
8450 @ @c
8451 scaled mp_solve_rising_cubic (MP mp,scaled a, scaled b,  scaled c, scaled x) {
8452   scaled ab, bc, ac; /* bisection results */
8453   integer t; /* $2^k+q$ where unscaled answer is in $[q2^{-k},(q+1)2^{-k})$ */
8454   integer xx; /* temporary for updating |x| */
8455   if ( (a<0) || (c<0) ) mp_confusion(mp, "rising?");
8456 @:this can't happen rising?}{\quad rising?@>
8457   if ( x<=0 ) {
8458         return 0;
8459   } else if ( x >= a+b+c ) {
8460     return unity;
8461   } else { 
8462     t = 1;
8463     @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than
8464       |el_gordo div 3|@>;
8465     do {  
8466       t+=t;
8467       @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>;
8468       xx = x - a - ab - ac;
8469       if ( xx < -x ) { x+=x; b=ab; c=ac;  }
8470       else { x = x + xx;  a=ac; b=bc; t = t+1; };
8471     } while (t < unity);
8472     return (t - unity);
8473   }
8474 }
8475
8476 @ @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>=
8477 ab = half(a+b);
8478 bc = half(b+c);
8479 ac = half(ab+bc)
8480
8481 @ @d one_third_el_gordo 05252525252 /* upper bound on |a|, |b|, and |c| */
8482
8483 @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than...@>=
8484 while ((a>one_third_el_gordo)||(b>one_third_el_gordo)||(c>one_third_el_gordo)) { 
8485   a = halfp(a);
8486   b = half(b);
8487   c = halfp(c);
8488   x = halfp(x);
8489 }
8490
8491 @ It is convenient to have a simpler interface to |arc_test| that requires no
8492 unnecessary arguments and ensures that each $({\it dx},{\it dy})$ pair has
8493 length less than |fraction_four|.
8494
8495 @d arc_tol   16  /* quit when change in arc length estimate reaches this */
8496
8497 @c static scaled mp_do_arc_test (MP mp,scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, 
8498                           scaled dy1, scaled dx2, scaled dy2, scaled a_goal) {
8499   scaled v0,v1,v2; /* length of each $({\it dx},{\it dy})$ pair */
8500   scaled v02; /* twice the norm of the quadratic at $t={1\over2}$ */
8501   v0 = mp_pyth_add(mp, dx0,dy0);
8502   v1 = mp_pyth_add(mp, dx1,dy1);
8503   v2 = mp_pyth_add(mp, dx2,dy2);
8504   if ( (v0>=fraction_four) || (v1>=fraction_four) || (v2>=fraction_four) ) { 
8505     mp->arith_error = true;
8506     if ( a_goal==el_gordo )  return el_gordo;
8507     else return (-two);
8508   } else { 
8509     v02 = mp_pyth_add(mp, dx1+half(dx0+dx2), dy1+half(dy0+dy2));
8510     return (mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx1,dy1, dx2,dy2,
8511                                  v0, v02, v2, a_goal, arc_tol));
8512   }
8513 }
8514
8515 @ Now it is easy to find the arc length of an entire path.
8516
8517 @c static scaled mp_get_arc_length (MP mp,pointer h) {
8518   pointer p,q; /* for traversing the path */
8519   scaled a,a_tot; /* current and total arc lengths */
8520   a_tot = 0;
8521   p = h;
8522   while ( right_type(p)!=mp_endpoint ){ 
8523     q = mp_link(p);
8524     a = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8525       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8526       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), el_gordo);
8527     a_tot = mp_slow_add(mp, a, a_tot);
8528     if ( q==h ) break;  else p=q;
8529   }
8530   check_arith;
8531   return a_tot;
8532 }
8533
8534 @ The inverse operation of finding the time on a path~|h| when the arc length
8535 reaches some value |arc0| can also be accomplished via |do_arc_test|.  Some care
8536 is required to handle very large times or negative times on cyclic paths.  For
8537 non-cyclic paths, |arc0| values that are negative or too large cause
8538 |get_arc_time| to return 0 or the length of path~|h|.
8539
8540 If |arc0| is greater than the arc length of a cyclic path~|h|, the result is a
8541 time value greater than the length of the path.  Since it could be much greater,
8542 we must be prepared to compute the arc length of path~|h| and divide this into
8543 |arc0| to find how many multiples of the length of path~|h| to add.
8544
8545 @c static scaled mp_get_arc_time (MP mp,pointer h, scaled  arc0) {
8546   pointer p,q; /* for traversing the path */
8547   scaled t_tot; /* accumulator for the result */
8548   scaled t; /* the result of |do_arc_test| */
8549   scaled arc; /* portion of |arc0| not used up so far */
8550   integer n; /* number of extra times to go around the cycle */
8551   if ( arc0<0 ) {
8552     @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>;
8553   }
8554   if ( arc0==el_gordo ) decr(arc0);
8555   t_tot = 0;
8556   arc = arc0;
8557   p = h;
8558   while ( (right_type(p)!=mp_endpoint) && (arc>0) ) {
8559     q = mp_link(p);
8560     t = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8561       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8562       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), arc);
8563     @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>;
8564     if ( q==h ) {
8565       @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic
8566         path too many times but set |arith_error:=true| and |goto done| on
8567         overflow@>;
8568     }
8569     p = q;
8570   }
8571   check_arith;
8572   return t_tot;
8573 }
8574
8575 @ @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>=
8576 if ( t<0 ) { t_tot = t_tot + t + two;  arc = 0;  }
8577 else { t_tot = t_tot + unity;  arc = arc - t;  }
8578
8579 @ @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>=
8580
8581   if ( left_type(h)==mp_endpoint ) {
8582     t_tot=0;
8583   } else { 
8584     p = mp_htap_ypoc(mp, h);
8585     t_tot = -mp_get_arc_time(mp, p, -arc0);
8586     mp_toss_knot_list(mp, p);
8587   }
8588   check_arith;
8589   return t_tot;
8590 }
8591
8592 @ @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic...@>=
8593 if ( arc>0 ) { 
8594   n = arc / (arc0 - arc);
8595   arc = arc - n*(arc0 - arc);
8596   if ( t_tot > (el_gordo / (n+1)) ) { 
8597         return el_gordo;
8598   }
8599   t_tot = (n + 1)*t_tot;
8600 }
8601
8602 @* \[20] Data structures for pens.
8603 A Pen in \MP\ can be either elliptical or polygonal.  Elliptical pens result
8604 in \ps\ \&{stroke} commands, while anything drawn with a polygonal pen is
8605 @:stroke}{\&{stroke} command@>
8606 converted into an area fill as described in the next part of this program.
8607 The mathematics behind this process is based on simple aspects of the theory
8608 of tracings developed by Leo Guibas, Lyle Ramshaw, and Jorge Stolfi
8609 [``A kinematic framework for computational geometry,'' Proc.\ IEEE Symp.\
8610 Foundations of Computer Science {\bf 24} (1983), 100--111].
8611
8612 Polygonal pens are created from paths via \MP's \&{makepen} primitive.
8613 @:makepen_}{\&{makepen} primitive@>
8614 This path representation is almost sufficient for our purposes except that
8615 a pen path should always be a convex polygon with the vertices in
8616 counter-clockwise order.
8617 Since we will need to scan pen polygons both forward and backward, a pen
8618 should be represented as a doubly linked ring of knot nodes.  There is
8619 room for the extra back pointer because we do not need the
8620 |left_type| or |right_type| fields.  In fact, we don't need the |left_x|,
8621 |left_y|, |right_x|, or |right_y| fields either but we leave these alone
8622 so that certain procedures can operate on both pens and paths.  In particular,
8623 pens can be copied using |copy_path| and recycled using |toss_knot_list|.
8624
8625 @d knil info
8626   /* this replaces the |left_type| and |right_type| fields in a pen knot */
8627
8628 @ The |make_pen| procedure turns a path into a pen by initializing
8629 the |knil| pointers and making sure the knots form a convex polygon.
8630 Thus each cubic in the given path becomes a straight line and the control
8631 points are ignored.  If the path is not cyclic, the ends are connected by a
8632 straight line.
8633
8634 @d copy_pen(A) mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, (A)),false)
8635
8636 @c 
8637 static pointer mp_make_pen (MP mp,pointer h, boolean need_hull) {
8638   pointer p,q; /* two consecutive knots */
8639   q=h;
8640   do {  
8641     p=q; q=mp_link(q);
8642     knil(q)=p;
8643   } while (q!=h);
8644   if ( need_hull ){ 
8645     h=mp_convex_hull(mp, h);
8646     @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>;
8647   }
8648   return h;
8649 }
8650
8651 @ The only information required about an elliptical pen is the overall
8652 transformation that has been applied to the original \&{pencircle}.
8653 @:pencircle_}{\&{pencircle} primitive@>
8654 Since it suffices to keep track of how the three points $(0,0)$, $(1,0)$,
8655 and $(0,1)$ are transformed, an elliptical pen can be stored in a single
8656 knot node and transformed as if it were a path.
8657
8658 @d pen_is_elliptical(A) ((A)==mp_link((A)))
8659
8660 @c 
8661 static pointer mp_get_pen_circle (MP mp,scaled diam) {
8662   pointer h; /* the knot node to return */
8663   h=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8664   mp_link(h)=h; knil(h)=h;
8665   originator(h)=mp_program_code;
8666   x_coord(h)=0; y_coord(h)=0;
8667   left_x(h)=diam; left_y(h)=0;
8668   right_x(h)=0; right_y(h)=diam;
8669   return h;
8670 }
8671
8672 @ If the polygon being returned by |make_pen| has only one vertex, it will
8673 be interpreted as an elliptical pen.  This is no problem since a degenerate
8674 polygon can equally well be thought of as a degenerate ellipse.  We need only
8675 initialize the |left_x|, |left_y|, |right_x|, and |right_y| fields.
8676
8677 @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>=
8678 if ( pen_is_elliptical( h) ){ 
8679   left_x(h)=x_coord(h); left_y(h)=y_coord(h);
8680   right_x(h)=x_coord(h); right_y(h)=y_coord(h);
8681 }
8682
8683 @ We have to cheat a little here but most operations on pens only use
8684 the first three words in each knot node.
8685 @^data structure assumptions@>
8686
8687 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>=
8688 x_coord(test_pen)=-half_unit;
8689 y_coord(test_pen)=0;
8690 x_coord(test_pen+3)=half_unit;
8691 y_coord(test_pen+3)=0;
8692 x_coord(test_pen+6)=0;
8693 y_coord(test_pen+6)=unity;
8694 mp_link(test_pen)=test_pen+3;
8695 mp_link(test_pen+3)=test_pen+6;
8696 mp_link(test_pen+6)=test_pen;
8697 knil(test_pen)=test_pen+6;
8698 knil(test_pen+3)=test_pen;
8699 knil(test_pen+6)=test_pen+3
8700
8701 @ Printing a polygonal pen is very much like printing a path
8702
8703 @<Declarations@>=
8704 static void mp_pr_pen (MP mp,pointer h) ;
8705
8706 @ @c
8707 void mp_pr_pen (MP mp,pointer h) {
8708   pointer p,q; /* for list traversal */
8709   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8710     @<Print the elliptical pen |h|@>;
8711   } else { 
8712     p=h;
8713     do {  
8714       mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
8715       mp_print_nl(mp, " .. ");
8716       @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is
8717         a problem@>;
8718      } while (p!=h);
8719      mp_print(mp, "cycle");
8720   }
8721 }
8722
8723 @ @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is...@>=
8724 q=mp_link(p);
8725 if ( (q==null) || (knil(q)!=p) ) { 
8726   mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
8727 @.???@>
8728 }
8729 p=q
8730
8731 @ @<Print the elliptical pen |h|@>=
8732
8733 mp_print(mp, "pencircle transformed (");
8734 mp_print_scaled(mp, x_coord(h));
8735 mp_print_char(mp, xord(','));
8736 mp_print_scaled(mp, y_coord(h));
8737 mp_print_char(mp, xord(','));
8738 mp_print_scaled(mp, left_x(h)-x_coord(h));
8739 mp_print_char(mp, xord(','));
8740 mp_print_scaled(mp, right_x(h)-x_coord(h));
8741 mp_print_char(mp, xord(','));
8742 mp_print_scaled(mp, left_y(h)-y_coord(h));
8743 mp_print_char(mp, xord(','));
8744 mp_print_scaled(mp, right_y(h)-y_coord(h));
8745 mp_print_char(mp, xord(')'));
8746 }
8747
8748 @ Here us another version of |pr_pen| that prints the pen as a diagnostic
8749 message.
8750
8751 @<Declarations@>=
8752 static void mp_print_pen (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) ;
8753
8754 @ @c
8755 void mp_print_pen (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) { 
8756   mp_print_diagnostic(mp, "Pen",s,nuline); mp_print_ln(mp);
8757 @.Pen at line...@>
8758   mp_pr_pen(mp, h);
8759   mp_end_diagnostic(mp, true);
8760 }
8761
8762 @ Making a polygonal pen into a path involves restoring the |left_type| and
8763 |right_type| fields and setting the control points so as to make a polygonal
8764 path.
8765
8766 @c 
8767 static void mp_make_path (MP mp,pointer h) {
8768   pointer p; /* for traversing the knot list */
8769   quarterword k; /* a loop counter */
8770   @<Other local variables in |make_path|@>;
8771   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8772     @<Make the elliptical pen |h| into a path@>;
8773   } else { 
8774     p=h;
8775     do {  
8776       left_type(p)=mp_explicit;
8777       right_type(p)=mp_explicit;
8778       @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>;
8779        p=mp_link(p);
8780     } while (p!=h);
8781   }
8782 }
8783
8784 @ @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>=
8785 left_x(p)=x_coord(p);
8786 left_y(p)=y_coord(p);
8787 right_x(p)=x_coord(p);
8788 right_y(p)=y_coord(p)
8789
8790 @ We need an eight knot path to get a good approximation to an ellipse.
8791
8792 @<Make the elliptical pen |h| into a path@>=
8793
8794   @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>;
8795   p=h;
8796   for (k=0;k<=7;k++ ) { 
8797     @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,
8798       transforming it appropriately@>;
8799     if ( k==7 ) mp_link(p)=h;  else mp_link(p)=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8800     p=mp_link(p);
8801   }
8802 }
8803
8804 @ @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>=
8805 center_x=x_coord(h);
8806 center_y=y_coord(h);
8807 width_x=left_x(h)-center_x;
8808 width_y=left_y(h)-center_y;
8809 height_x=right_x(h)-center_x;
8810 height_y=right_y(h)-center_y
8811
8812 @ @<Other local variables in |make_path|@>=
8813 scaled center_x,center_y; /* translation parameters for an elliptical pen */
8814 scaled width_x,width_y; /* the effect of a unit change in $x$ */
8815 scaled height_x,height_y; /* the effect of a unit change in $y$ */
8816 scaled dx,dy; /* the vector from knot |p| to its right control point */
8817 integer kk;
8818   /* |k| advanced $270^\circ$ around the ring (cf. $\sin\theta=\cos(\theta+270)$) */
8819
8820 @ The only tricky thing here are the tables |half_cos| and |d_cos| used to
8821 find the point $k/8$ of the way around the circle and the direction vector
8822 to use there.
8823
8824 @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,...@>=
8825 kk=(k+6)% 8;
8826 x_coord(p)=center_x+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_x)
8827            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_x);
8828 y_coord(p)=center_y+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_y)
8829            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_y);
8830 dx=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_x)
8831    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_x);
8832 dy=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_y)
8833    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_y);
8834 right_x(p)=x_coord(p)+dx;
8835 right_y(p)=y_coord(p)+dy;
8836 left_x(p)=x_coord(p)-dx;
8837 left_y(p)=y_coord(p)-dy;
8838 left_type(p)=mp_explicit;
8839 right_type(p)=mp_explicit;
8840 originator(p)=mp_program_code
8841
8842 @ @<Glob...@>=
8843 fraction half_cos[8]; /* ${1\over2}\cos(45k)$ */
8844 fraction d_cos[8]; /* a magic constant times $\cos(45k)$ */
8845
8846 @ The magic constant for |d_cos| is the distance between $({1\over2},0)$ and
8847 $({1\over4}\sqrt2,{1\over4}\sqrt2)$ times the result of the |velocity|
8848 function for $\theta=\phi=22.5^\circ$.  This comes out to be
8849 $$ d = {\sqrt{2-\sqrt2}\over 3+3\cos22.5^\circ}
8850   \approx 0.132608244919772.
8851 $$
8852
8853 @<Set init...@>=
8854 mp->half_cos[0]=fraction_half;
8855 mp->half_cos[1]=94906266; /* $2^{26}\sqrt2\approx94906265.62$ */
8856 mp->half_cos[2]=0;
8857 mp->d_cos[0]=35596755; /* $2^{28}d\approx35596754.69$ */
8858 mp->d_cos[1]=25170707; /* $2^{27}\sqrt2\,d\approx25170706.63$ */
8859 mp->d_cos[2]=0;
8860 for (k=3;k<= 4;k++ ) { 
8861   mp->half_cos[k]=-mp->half_cos[4-k];
8862   mp->d_cos[k]=-mp->d_cos[4-k];
8863 }
8864 for (k=5;k<= 7;k++ ) { 
8865   mp->half_cos[k]=mp->half_cos[8-k];
8866   mp->d_cos[k]=mp->d_cos[8-k];
8867 }
8868
8869 @ The |convex_hull| function forces a pen polygon to be convex when it is
8870 returned by |make_pen| and after any subsequent transformation where rounding
8871 error might allow the convexity to be lost.
8872 The convex hull algorithm used here is described by F.~P. Preparata and
8873 M.~I. Shamos [{\sl Computational Geometry}, Springer-Verlag, 1985].
8874
8875 @<Declarations@>=
8876 static pointer mp_convex_hull (MP mp,pointer h);
8877
8878 @ @c
8879 pointer mp_convex_hull (MP mp,pointer h) { /* Make a polygonal pen convex */
8880   pointer l,r; /* the leftmost and rightmost knots */
8881   pointer p,q; /* knots being scanned */
8882   pointer s; /* the starting point for an upcoming scan */
8883   scaled dx,dy; /* a temporary pointer */
8884   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8885      return h;
8886   } else { 
8887     @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>;
8888     @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>;
8889     if ( l!=r ) { 
8890       s=mp_link(r);
8891       @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line and
8892         move them past~|r|@>;
8893       @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line and
8894         move them past~|l|@>;
8895       @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>;
8896       @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>;
8897     }
8898     if ( l!=mp_link(l) ) {
8899       @<Do a Gramm scan and remove vertices where there is no left turn@>;
8900     }
8901     return l;
8902   }
8903 }
8904
8905 @ All comparisons are done primarily on $x$ and secondarily on $y$.
8906
8907 @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>=
8908 l=h;
8909 p=mp_link(h);
8910 while ( p!=h ) { 
8911   if ( x_coord(p)<=x_coord(l) )
8912     if ( (x_coord(p)<x_coord(l)) || (y_coord(p)<y_coord(l)) )
8913       l=p;
8914   p=mp_link(p);
8915 }
8916
8917 @ @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>=
8918 r=h;
8919 p=mp_link(h);
8920 while ( p!=h ) { 
8921   if ( x_coord(p)>=x_coord(r) )
8922     if ( (x_coord(p)>x_coord(r)) || (y_coord(p)>y_coord(r)) )
8923       r=p;
8924   p=mp_link(p);
8925 }
8926
8927 @ @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line...@>=
8928 dx=x_coord(r)-x_coord(l);
8929 dy=y_coord(r)-y_coord(l);
8930 p=mp_link(l);
8931 while ( p!=r ) { 
8932   q=mp_link(p);
8933   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))>0 )
8934     mp_move_knot(mp, p, r);
8935   p=q;
8936 }
8937
8938 @ The |move_knot| procedure removes |p| from a doubly linked list and inserts
8939 it after |q|.
8940
8941 @ @<Declarations@>=
8942 static void mp_move_knot (MP mp,pointer p, pointer q) ;
8943
8944 @ @c
8945 void mp_move_knot (MP mp,pointer p, pointer q) { 
8946   mp_link(knil(p))=mp_link(p);
8947   knil(mp_link(p))=knil(p);
8948   knil(p)=q;
8949   mp_link(p)=mp_link(q);
8950   mp_link(q)=p;
8951   knil(mp_link(p))=p;
8952 }
8953
8954 @ @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line...@>=
8955 p=s;
8956 while ( p!=l ) { 
8957   q=mp_link(p);
8958   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))<0 )
8959     mp_move_knot(mp, p,l);
8960   p=q;
8961 }
8962
8963 @ The list is likely to be in order already so we just do linear insertions.
8964 Secondary comparisons on $y$ ensure that the sort is consistent with the
8965 choice of |l| and |r|.
8966
8967 @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>=
8968 p=mp_link(l);
8969 while ( p!=r ) { 
8970   q=knil(p);
8971   while ( x_coord(q)>x_coord(p) ) q=knil(q);
8972   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8973     if ( y_coord(q)>y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8974   }
8975   if ( q==knil(p) ) p=mp_link(p);
8976   else { p=mp_link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8977 }
8978
8979 @ @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>=
8980 p=mp_link(r);
8981 while ( p!=l ){ 
8982   q=knil(p);
8983   while ( x_coord(q)<x_coord(p) ) q=knil(q);
8984   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8985     if ( y_coord(q)<y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8986   }
8987   if ( q==knil(p) ) p=mp_link(p);
8988   else { p=mp_link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8989 }
8990
8991 @ The condition involving |ab_vs_cd| tests if there is not a left turn
8992 at knot |q|.  There usually will be a left turn so we streamline the case
8993 where the |then| clause is not executed.
8994
8995 @<Do a Gramm scan and remove vertices where there...@>=
8996
8997 p=l; q=mp_link(l);
8998 while (1) { 
8999   dx=x_coord(q)-x_coord(p);
9000   dy=y_coord(q)-y_coord(p);
9001   p=q; q=mp_link(q);
9002   if ( p==l ) break;
9003   if ( p!=r )
9004     if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(q)-y_coord(p),dy,x_coord(q)-x_coord(p))<=0 ) {
9005       @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>;
9006     }
9007   }
9008 }
9009
9010 @ @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>=
9011
9012 s=knil(p);
9013 mp_free_node(mp, p,knot_node_size);
9014 mp_link(s)=q; knil(q)=s;
9015 if ( s==l ) p=s;
9016 else { p=knil(s); q=s; };
9017 }
9018
9019 @ The |find_offset| procedure sets global variables |(cur_x,cur_y)| to the
9020 offset associated with the given direction |(x,y)|.  If two different offsets
9021 apply, it chooses one of them.
9022
9023 @c 
9024 static void mp_find_offset (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
9025   pointer p,q; /* consecutive knots */
9026   scaled wx,wy,hx,hy;
9027   /* the transformation matrix for an elliptical pen */
9028   fraction xx,yy; /* untransformed offset for an elliptical pen */
9029   fraction d; /* a temporary register */
9030   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9031     @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>
9032   } else { 
9033     q=h;
9034     do {  
9035       p=q; q=mp_link(q);
9036     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)>=0));
9037     do {  
9038       p=q; q=mp_link(q);
9039     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)<=0));
9040     mp->cur_x=x_coord(p);
9041     mp->cur_y=y_coord(p);
9042   }
9043 }
9044
9045 @ @<Glob...@>=
9046 scaled cur_x;
9047 scaled cur_y; /* all-purpose return value registers */
9048
9049 @ @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>=
9050 if ( (x==0) && (y==0) ) {
9051   mp->cur_x=x_coord(h); mp->cur_y=y_coord(h);  
9052 } else { 
9053   @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>;
9054   while ( (abs(x)<fraction_half) && (abs(y)<fraction_half) ){ 
9055     x+=x; y+=y;  
9056   };
9057   @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the
9058     untransformed version of |(x,y)|@>;
9059   mp->cur_x=x_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wx)+mp_take_fraction(mp, yy,hx);
9060   mp->cur_y=y_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wy)+mp_take_fraction(mp, yy,hy);
9061 }
9062
9063 @ @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>=
9064 wx=left_x(h)-x_coord(h);
9065 wy=left_y(h)-y_coord(h);
9066 hx=right_x(h)-x_coord(h);
9067 hy=right_y(h)-y_coord(h)
9068
9069 @ @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the...@>=
9070 yy=-(mp_take_fraction(mp, x,hy)+mp_take_fraction(mp, y,-hx));
9071 xx=mp_take_fraction(mp, x,-wy)+mp_take_fraction(mp, y,wx);
9072 d=mp_pyth_add(mp, xx,yy);
9073 if ( d>0 ) { 
9074   xx=half(mp_make_fraction(mp, xx,d));
9075   yy=half(mp_make_fraction(mp, yy,d));
9076 }
9077
9078 @ Finding the bounding box of a pen is easy except if the pen is elliptical.
9079 But we can handle that case by just calling |find_offset| twice.  The answer
9080 is stored in the global variables |minx|, |maxx|, |miny|, and |maxy|.
9081
9082 @c 
9083 static void mp_pen_bbox (MP mp,pointer h) {
9084   pointer p; /* for scanning the knot list */
9085   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9086     @<Find the bounding box of an elliptical pen@>;
9087   } else { 
9088     minx=x_coord(h); maxx=minx;
9089     miny=y_coord(h); maxy=miny;
9090     p=mp_link(h);
9091     while ( p!=h ) {
9092       if ( x_coord(p)<minx ) minx=x_coord(p);
9093       if ( y_coord(p)<miny ) miny=y_coord(p);
9094       if ( x_coord(p)>maxx ) maxx=x_coord(p);
9095       if ( y_coord(p)>maxy ) maxy=y_coord(p);
9096       p=mp_link(p);
9097     }
9098   }
9099 }
9100
9101 @ @<Find the bounding box of an elliptical pen@>=
9102
9103 mp_find_offset(mp, 0,fraction_one,h);
9104 maxx=mp->cur_x;
9105 minx=2*x_coord(h)-mp->cur_x;
9106 mp_find_offset(mp, -fraction_one,0,h);
9107 maxy=mp->cur_y;
9108 miny=2*y_coord(h)-mp->cur_y;
9109 }
9110
9111 @* \[21] Edge structures.
9112 Now we come to \MP's internal scheme for representing pictures.
9113 The representation is very different from \MF's edge structures
9114 because \MP\ pictures contain \ps\ graphics objects instead of pixel
9115 images.  However, the basic idea is somewhat similar in that shapes
9116 are represented via their boundaries.
9117
9118 The main purpose of edge structures is to keep track of graphical objects
9119 until it is time to translate them into \ps.  Since \MP\ does not need to
9120 know anything about an edge structure other than how to translate it into
9121 \ps\ and how to find its bounding box, edge structures can be just linked
9122 lists of graphical objects.  \MP\ has no easy way to determine whether
9123 two such objects overlap, but it suffices to draw the first one first and
9124 let the second one overwrite it if necessary.
9125
9126 @(mplib.h@>=
9127 enum mp_graphical_object_code {
9128   @<Graphical object codes@>
9129   mp_final_graphic
9130 };
9131
9132 @ Let's consider the types of graphical objects one at a time.
9133 First of all, a filled contour is represented by a eight-word node.  The first
9134 word contains |type| and |link| fields, and the next six words contain a
9135 pointer to a cyclic path and the value to use for \ps' \&{currentrgbcolor}
9136 parameter.  If a pen is used for filling |pen_p|, |ljoin_val| and |miterlim_val|
9137 give the relevant information.
9138
9139 @d path_p(A) mp_link((A)+1)
9140   /* a pointer to the path that needs filling */
9141 @d pen_p(A) info((A)+1)
9142   /* a pointer to the pen to fill or stroke with */
9143 @d color_model(A) type((A)+2) /*  the color model  */
9144 @d obj_red_loc(A) ((A)+3)  /* the first of three locations for the color */
9145 @d obj_cyan_loc obj_red_loc  /* the first of four locations for the color */
9146 @d obj_grey_loc obj_red_loc  /* the location for the color */
9147 @d red_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9148   /* the red component of the color in the range $0\ldots1$ */
9149 @d cyan_val red_val
9150 @d grey_val red_val
9151 @d green_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9152   /* the green component of the color in the range $0\ldots1$ */
9153 @d magenta_val green_val
9154 @d blue_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9155   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9156 @d yellow_val blue_val
9157 @d black_val(A) mp->mem[(A)+6].sc
9158   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9159 @d ljoin_val(A) name_type((A))  /* the value of \&{linejoin} */
9160 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
9161 @d miterlim_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* the value of \&{miterlimit} */
9162 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
9163 @d obj_color_part(A) mp->mem[(A)+3-red_part].sc
9164   /* interpret an object pointer that has been offset by |red_part..blue_part| */
9165 @d pre_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.lh
9166 @d post_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.rh
9167 @d fill_node_size 9
9168
9169 @ @<Graphical object codes@>=
9170 mp_fill_code=1,
9171
9172 @ @c 
9173 static pointer mp_new_fill_node (MP mp,pointer p) {
9174   /* make a fill node for cyclic path |p| and color black */
9175   pointer t; /* the new node */
9176   t=mp_get_node(mp, fill_node_size);
9177   type(t)=mp_fill_code;
9178   path_p(t)=p;
9179   pen_p(t)=null; /* |null| means don't use a pen */
9180   red_val(t)=0;
9181   green_val(t)=0;
9182   blue_val(t)=0;
9183   black_val(t)=0;
9184   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9185   pre_script(t)=null;
9186   post_script(t)=null;
9187   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9188   return t;
9189 }
9190
9191 @ @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>=
9192 if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin_val(t)=2;
9193 else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin_val(t)=1;
9194 else ljoin_val(t)=0;
9195 if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
9196   miterlim_val(t)=unity;
9197 else
9198   miterlim_val(t)=mp->internal[mp_miterlimit]
9199
9200 @ A stroked path is represented by an eight-word node that is like a filled
9201 contour node except that it contains the current \&{linecap} value, a scale
9202 factor for the dash pattern, and a pointer that is non-null if the stroke
9203 is to be dashed.  The purpose of the scale factor is to allow a picture to
9204 be transformed without touching the picture that |dash_p| points to.
9205
9206 @d dash_p(A) mp_link((A)+9)
9207   /* a pointer to the edge structure that gives the dash pattern */
9208 @d lcap_val(A) type((A)+9)
9209   /* the value of \&{linecap} */
9210 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
9211 @d dash_scale(A) mp->mem[(A)+10].sc /* dash lengths are scaled by this factor */
9212 @d stroked_node_size 11
9213
9214 @ @<Graphical object codes@>=
9215 mp_stroked_code=2,
9216
9217 @ @c 
9218 static pointer mp_new_stroked_node (MP mp,pointer p) {
9219   /* make a stroked node for path |p| with |pen_p(p)| temporarily |null| */
9220   pointer t; /* the new node */
9221   t=mp_get_node(mp, stroked_node_size);
9222   type(t)=mp_stroked_code;
9223   path_p(t)=p; pen_p(t)=null;
9224   dash_p(t)=null;
9225   dash_scale(t)=unity;
9226   red_val(t)=0;
9227   green_val(t)=0;
9228   blue_val(t)=0;
9229   black_val(t)=0;
9230   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9231   pre_script(t)=null;
9232   post_script(t)=null;
9233   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9234   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap_val(t)=2;
9235   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap_val(t)=1;
9236   else lcap_val(t)=0;
9237   return t;
9238 }
9239
9240 @ When a dashed line is computed in a transformed coordinate system, the dash
9241 lengths get scaled like the pen shape and we need to compensate for this.  Since
9242 there is no unique scale factor for an arbitrary transformation, we use the
9243 the square root of the determinant.  The properties of the determinant make it
9244 easier to maintain the |dash_scale|.  The computation is fairly straight-forward
9245 except for the initialization of the scale factor |s|.  The factor of 64 is
9246 needed because |square_rt| scales its result by $2^8$ while we need $2^{14}$
9247 to counteract the effect of |take_fraction|.
9248
9249 @ @c
9250 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) {
9251   scaled maxabs; /* $max(|a|,|b|,|c|,|d|)$ */
9252   unsigned s; /* amount by which the result of |square_rt| needs to be scaled */
9253   @<Initialize |maxabs|@>;
9254   s=64;
9255   while ( (maxabs<fraction_one) && (s>1) ){ 
9256     a+=a; b+=b; c+=c; d+=d;
9257     maxabs+=maxabs; s=(unsigned)(halfp(s));
9258   }
9259   return (scaled)(s*mp_square_rt(mp, abs(mp_take_fraction(mp, a,d)-mp_take_fraction(mp, b,c))));
9260 }
9261 @#
9262 static scaled mp_get_pen_scale (MP mp,pointer p) { 
9263   return mp_sqrt_det(mp, 
9264     left_x(p)-x_coord(p), right_x(p)-x_coord(p),
9265     left_y(p)-y_coord(p), right_y(p)-y_coord(p));
9266 }
9267
9268 @ @<Declarations@>=
9269 static scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) ;
9270
9271
9272 @ @<Initialize |maxabs|@>=
9273 maxabs=abs(a);
9274 if ( abs(b)>maxabs ) maxabs=abs(b);
9275 if ( abs(c)>maxabs ) maxabs=abs(c);
9276 if ( abs(d)>maxabs ) maxabs=abs(d)
9277
9278 @ When a picture contains text, this is represented by a fourteen-word node
9279 where the color information and |type| and |link| fields are augmented by
9280 additional fields that describe the text and  how it is transformed.
9281 The |path_p| and |pen_p| pointers are replaced by a number that identifies
9282 the font and a string number that gives the text to be displayed.
9283 The |width|, |height|, and |depth| fields
9284 give the dimensions of the text at its design size, and the remaining six
9285 words give a transformation to be applied to the text.  The |new_text_node|
9286 function initializes everything to default values so that the text comes out
9287 black with its reference point at the origin.
9288
9289 @d text_p(A) mp_link((A)+1)  /* a string pointer for the text to display */
9290 @d font_n(A) info((A)+1)  /* the font number */
9291 @d width_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* unscaled width of the text */
9292 @d height_val(A) mp->mem[(A)+9].sc  /* unscaled height of the text */
9293 @d depth_val(A) mp->mem[(A)+10].sc  /* unscaled depth of the text */
9294 @d text_tx_loc(A) ((A)+11)
9295   /* the first of six locations for transformation parameters */
9296 @d tx_val(A) mp->mem[(A)+11].sc  /* $x$ shift amount */
9297 @d ty_val(A) mp->mem[(A)+12].sc  /* $y$ shift amount */
9298 @d txx_val(A) mp->mem[(A)+13].sc  /* |txx| transformation parameter */
9299 @d txy_val(A) mp->mem[(A)+14].sc  /* |txy| transformation parameter */
9300 @d tyx_val(A) mp->mem[(A)+15].sc  /* |tyx| transformation parameter */
9301 @d tyy_val(A) mp->mem[(A)+16].sc  /* |tyy| transformation parameter */
9302 @d text_trans_part(A) mp->mem[(A)+11-x_part].sc
9303     /* interpret a text node pointer that has been offset by |x_part..yy_part| */
9304 @d text_node_size 17
9305
9306 @ @<Graphical object codes@>=
9307 mp_text_code=3,
9308
9309 @ @c
9310 static pointer mp_new_text_node (MP mp,char *f,str_number s) {
9311   /* make a text node for font |f| and text string |s| */
9312   pointer t; /* the new node */
9313   t=mp_get_node(mp, text_node_size);
9314   type(t)=mp_text_code;
9315   text_p(t)=s;
9316   font_n(t)=(halfword)mp_find_font(mp, f); /* this identifies the font */
9317   red_val(t)=0;
9318   green_val(t)=0;
9319   blue_val(t)=0;
9320   black_val(t)=0;
9321   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9322   pre_script(t)=null;
9323   post_script(t)=null;
9324   tx_val(t)=0; ty_val(t)=0;
9325   txx_val(t)=unity; txy_val(t)=0;
9326   tyx_val(t)=0; tyy_val(t)=unity;
9327   mp_set_text_box(mp, t); /* this finds the bounding box */
9328   return t;
9329 }
9330
9331 @ The last two types of graphical objects that can occur in an edge structure
9332 are clipping paths and \&{setbounds} paths.  These are slightly more difficult
9333 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
9334 to implement because we must keep track of exactly what is being clipped or
9335 bounded when pictures get merged together.  For this reason, each clipping or
9336 \&{setbounds} operation is represented by a pair of nodes:  first comes a
9337 two-word node whose |path_p| gives the relevant path, then there is the list
9338 of objects to clip or bound followed by a two-word node whose second word is
9339 unused.
9340
9341 Using at least two words for each graphical object node allows them all to be
9342 allocated and deallocated similarly with a global array |gr_object_size| to
9343 give the size in words for each object type.
9344
9345 @d start_clip_size 2
9346 @d start_bounds_size 2
9347 @d stop_clip_size 2 /* the second word is not used here */
9348 @d stop_bounds_size 2 /* the second word is not used here */
9349 @#
9350 @d stop_type(A) ((A)+2)
9351   /* matching |type| for |start_clip_code| or |start_bounds_code| */
9352 @d has_color(A) (type((A))<mp_start_clip_code)
9353   /* does a graphical object have color fields? */
9354 @d has_pen(A) (type((A))<mp_text_code)
9355   /* does a graphical object have a |pen_p| field? */
9356 @d is_start_or_stop(A) (type((A))>=mp_start_clip_code)
9357 @d is_stop(A) (type((A))>=mp_stop_clip_code)
9358
9359 @ @<Graphical object codes@>=
9360 mp_start_clip_code=4, /* |type| of a node that starts clipping */
9361 mp_start_bounds_code=5, /* |type| of a node that gives a \&{setbounds} path */
9362 mp_stop_clip_code=6, /* |type| of a node that stops clipping */
9363 mp_stop_bounds_code=7, /* |type| of a node that stops \&{setbounds} */
9364
9365 @ @c 
9366 static pointer mp_new_bounds_node (MP mp,pointer p, quarterword  c) {
9367   /* make a node of type |c| where |p| is the clipping or \&{setbounds} path */
9368   pointer t; /* the new node */
9369   t=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[c]);
9370   type(t)=c;
9371   path_p(t)=p;
9372   return t;
9373 }
9374
9375 @ We need an array to keep track of the sizes of graphical objects.
9376
9377 @<Glob...@>=
9378 quarterword gr_object_size[mp_stop_bounds_code+1];
9379
9380 @ @<Set init...@>=
9381 mp->gr_object_size[mp_fill_code]=fill_node_size;
9382 mp->gr_object_size[mp_stroked_code]=stroked_node_size;
9383 mp->gr_object_size[mp_text_code]=text_node_size;
9384 mp->gr_object_size[mp_start_clip_code]=start_clip_size;
9385 mp->gr_object_size[mp_stop_clip_code]=stop_clip_size;
9386 mp->gr_object_size[mp_start_bounds_code]=start_bounds_size;
9387 mp->gr_object_size[mp_stop_bounds_code]=stop_bounds_size;
9388
9389 @ All the essential information in an edge structure is encoded as a linked list
9390 of graphical objects as we have just seen, but it is helpful to add some
9391 redundant information.  A single edge structure might be used as a dash pattern
9392 many times, and it would be nice to avoid scanning the same structure
9393 repeatedly.  Thus, an edge structure known to be a suitable dash pattern
9394 has a header that gives a list of dashes in a sorted order designed for rapid
9395 translation into \ps.
9396
9397 Each dash is represented by a three-word node containing the initial and final
9398 $x$~coordinates as well as the usual |link| field.  The |link| fields points to
9399 the dash node with the next higher $x$-coordinates and the final link points
9400 to a special location called |null_dash|.  (There should be no overlap between
9401 dashes).  Since the $y$~coordinate of the dash pattern is needed to determine
9402 the period of repetition, this needs to be stored in the edge header along
9403 with a pointer to the list of dash nodes.
9404
9405 @d start_x(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* the starting $x$~coordinate in a dash node */
9406 @d stop_x(A) mp->mem[(A)+2].sc  /* the ending $x$~coordinate in a dash node */
9407 @d dash_node_size 3
9408 @d dash_list mp_link
9409   /* in an edge header this points to the first dash node */
9410 @d dash_y(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* $y$ value for the dash list in an edge header */
9411
9412 @ It is also convenient for an edge header to contain the bounding
9413 box information needed by the \&{llcorner} and \&{urcorner} operators
9414 so that this does not have to be recomputed unnecessarily.  This is done by
9415 adding fields for the $x$~and $y$ extremes as well as a pointer that indicates
9416 how far the bounding box computation has gotten.  Thus if the user asks for
9417 the bounding box and then adds some more text to the picture before asking
9418 for more bounding box information, the second computation need only look at
9419 the additional text.
9420
9421 When the bounding box has not been computed, the |bblast| pointer points
9422 to a dummy link at the head of the graphical object list while the |minx_val|
9423 and |miny_val| fields contain |el_gordo| and the |maxx_val| and |maxy_val|
9424 fields contain |-el_gordo|.
9425
9426 Since the bounding box of pictures containing objects of type
9427 |mp_start_bounds_code| depends on the value of \&{truecorners}, the bounding box
9428 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
9429 data might not be valid for all values of this parameter.  Hence, the |bbtype|
9430 field is needed to keep track of this.
9431
9432 @d minx_val(A) mp->mem[(A)+2].sc
9433 @d miny_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9434 @d maxx_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9435 @d maxy_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9436 @d bblast(A) mp_link((A)+6)  /* last item considered in bounding box computation */
9437 @d bbtype(A) info((A)+6)  /* tells how bounding box data depends on \&{truecorners} */
9438 @d dummy_loc(A) ((A)+7)  /* where the object list begins in an edge header */
9439 @d no_bounds 0
9440   /* |bbtype| value when bounding box data is valid for all \&{truecorners} values */
9441 @d bounds_set 1
9442   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}\le 0$ */
9443 @d bounds_unset 2
9444   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}>0$ */
9445
9446 @c 
9447 static void mp_init_bbox (MP mp,pointer h) {
9448   /* Initialize the bounding box information in edge structure |h| */
9449   bblast(h)=dummy_loc(h);
9450   bbtype(h)=no_bounds;
9451   minx_val(h)=el_gordo;
9452   miny_val(h)=el_gordo;
9453   maxx_val(h)=-el_gordo;
9454   maxy_val(h)=-el_gordo;
9455 }
9456
9457 @ The only other entries in an edge header are a reference count in the first
9458 word and a pointer to the tail of the object list in the last word.
9459
9460 @d obj_tail(A) info((A)+7)  /* points to the last entry in the object list */
9461 @d edge_header_size 8
9462
9463 @c 
9464 static void mp_init_edges (MP mp,pointer h) {
9465   /* initialize an edge header to null values */
9466   dash_list(h)=null_dash;
9467   obj_tail(h)=dummy_loc(h);
9468   mp_link(dummy_loc(h))=null;
9469   ref_count(h)=null;
9470   mp_init_bbox(mp, h);
9471 }
9472
9473 @ Here is how edge structures are deleted.  The process can be recursive because
9474 of the need to dereference edge structures that are used as dash patterns.
9475 @^recursion@>
9476
9477 @d add_edge_ref(A) incr(ref_count(A))
9478 @d delete_edge_ref(A) { 
9479    if ( ref_count((A))==null ) 
9480      mp_toss_edges(mp, A);
9481    else 
9482      decr(ref_count(A)); 
9483    }
9484
9485 @<Declarations@>=
9486 static void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h);
9487 static pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) ;
9488 static void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) ;
9489
9490 @ @c void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) {
9491   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9492   pointer r; /* an edge structure that object |p| refers to */
9493   mp_flush_dash_list(mp, h);
9494   q=mp_link(dummy_loc(h));
9495   while ( (q!=null) ) { 
9496     p=q; q=mp_link(q);
9497     r=mp_toss_gr_object(mp, p);
9498     if ( r!=null ) delete_edge_ref(r);
9499   }
9500   mp_free_node(mp, h,edge_header_size);
9501 }
9502 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h) {
9503   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9504   q=dash_list(h);
9505   while ( q!=null_dash ) { 
9506     p=q; q=mp_link(q);
9507     mp_free_node(mp, p,dash_node_size);
9508   }
9509   dash_list(h)=null_dash;
9510 }
9511 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) {
9512   /* returns an edge structure that needs to be dereferenced */
9513   pointer e; /* the edge structure to return */
9514   e=null;
9515   @<Prepare to recycle graphical object |p|@>;
9516   mp_free_node(mp, p,mp->gr_object_size[type(p)]);
9517   return e;
9518 }
9519
9520 @ @<Prepare to recycle graphical object |p|@>=
9521 switch (type(p)) {
9522 case mp_fill_code: 
9523   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9524   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9525   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9526   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9527   break;
9528 case mp_stroked_code: 
9529   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9530   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9531   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9532   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9533   e=dash_p(p);
9534   break;
9535 case mp_text_code: 
9536   delete_str_ref(text_p(p));
9537   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9538   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9539   break;
9540 case mp_start_clip_code:
9541 case mp_start_bounds_code: 
9542   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9543   break;
9544 case mp_stop_clip_code:
9545 case mp_stop_bounds_code: 
9546   break;
9547 } /* there are no other cases */
9548
9549 @ If we use |add_edge_ref| to ``copy'' edge structures, the real copying needs
9550 to be done before making a significant change to an edge structure.  Much of
9551 the work is done in a separate routine |copy_objects| that copies a list of
9552 graphical objects into a new edge header.
9553
9554 @c
9555 static pointer mp_private_edges (MP mp,pointer h) {
9556   /* make a private copy of the edge structure headed by |h| */
9557   pointer hh;  /* the edge header for the new copy */
9558   pointer p,pp;  /* pointers for copying the dash list */
9559   if ( ref_count(h)==null ) {
9560     return h;
9561   } else { 
9562     decr(ref_count(h));
9563     hh=mp_copy_objects(mp, mp_link(dummy_loc(h)),null);
9564     @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>;
9565     @<Copy the bounding box information from |h| to |hh| and make |bblast(hh)|
9566       point into the new object list@>;
9567     return hh;
9568   }
9569 }
9570
9571 @ Here we use the fact that |dash_list(hh)=mp_link(hh)|.
9572 @^data structure assumptions@>
9573
9574 @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>=
9575 pp=hh; p=dash_list(h);
9576 while ( (p!=null_dash) ) { 
9577   mp_link(pp)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9578   pp=mp_link(pp);
9579   start_x(pp)=start_x(p);
9580   stop_x(pp)=stop_x(p);
9581   p=mp_link(p);
9582 }
9583 mp_link(pp)=null_dash;
9584 dash_y(hh)=dash_y(h)
9585
9586
9587 @ |h| is an edge structure
9588
9589 @c
9590 static mp_dash_object *mp_export_dashes (MP mp, pointer q, scaled *w) {
9591   mp_dash_object *d;
9592   pointer p, h;
9593   scaled scf; /* scale factor */
9594   int *dashes = NULL;
9595   int num_dashes = 1;
9596   h = dash_p(q);
9597   if (h==null ||  dash_list(h)==null_dash) 
9598         return NULL;
9599   p = dash_list(h);
9600   scf=mp_get_pen_scale(mp, pen_p(q));
9601   if (scf==0) {
9602     if (*w==0) scf = dash_scale(q); else return NULL;
9603   } else {
9604     scf=mp_make_scaled(mp, *w,scf);
9605     scf=mp_take_scaled(mp, scf,dash_scale(q));
9606   }
9607   *w = scf;
9608   d = xmalloc(1,sizeof(mp_dash_object));
9609   start_x(null_dash)=start_x(p)+dash_y(h);
9610   while (p != null_dash) { 
9611         dashes = xrealloc(dashes, (num_dashes+2), sizeof(scaled));
9612         dashes[(num_dashes-1)] = 
9613       mp_take_scaled(mp,(stop_x(p)-start_x(p)),scf);
9614         dashes[(num_dashes)]   = 
9615       mp_take_scaled(mp,(start_x(mp_link(p))-stop_x(p)),scf);
9616         dashes[(num_dashes+1)] = -1; /* terminus */
9617         num_dashes+=2;
9618     p=mp_link(p);
9619   }
9620   d->array_field  = dashes;
9621   d->offset_field = 
9622     mp_take_scaled(mp,mp_dash_offset(mp, h),scf);
9623   return d;
9624 }
9625
9626
9627
9628 @ @<Copy the bounding box information from |h| to |hh|...@>=
9629 minx_val(hh)=minx_val(h);
9630 miny_val(hh)=miny_val(h);
9631 maxx_val(hh)=maxx_val(h);
9632 maxy_val(hh)=maxy_val(h);
9633 bbtype(hh)=bbtype(h);
9634 p=dummy_loc(h); pp=dummy_loc(hh);
9635 while ((p!=bblast(h)) ) { 
9636   if ( p==null ) mp_confusion(mp, "bblast");
9637 @:this can't happen bblast}{\quad bblast@>
9638   p=mp_link(p); pp=mp_link(pp);
9639 }
9640 bblast(hh)=pp
9641
9642 @ Here is the promised routine for copying graphical objects into a new edge
9643 structure.  It starts copying at object~|p| and stops just before object~|q|.
9644 If |q| is null, it copies the entire sublist headed at |p|.  The resulting edge
9645 structure requires further initialization by |init_bbox|.
9646
9647 @<Declarations@>=
9648 static pointer mp_copy_objects (MP mp, pointer p, pointer q);
9649
9650 @ @c
9651 pointer mp_copy_objects (MP mp, pointer p, pointer q) {
9652   pointer hh;  /* the new edge header */
9653   pointer pp;  /* the last newly copied object */
9654   quarterword k;  /* temporary register */
9655   hh=mp_get_node(mp, edge_header_size);
9656   dash_list(hh)=null_dash;
9657   ref_count(hh)=null;
9658   pp=dummy_loc(hh);
9659   while ( (p!=q) ) {
9660     @<Make |mp_link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>;
9661   }
9662   obj_tail(hh)=pp;
9663   mp_link(pp)=null;
9664   return hh;
9665 }
9666
9667 @ @<Make |mp_link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>=
9668 { k=mp->gr_object_size[type(p)];
9669   mp_link(pp)=mp_get_node(mp, k);
9670   pp=mp_link(pp);
9671   while ( (k>0) ) { decr(k); mp->mem[pp+k]=mp->mem[p+k];  };
9672   @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the
9673     corresponding field in |p|@>;
9674   p=mp_link(p);
9675 }
9676
9677 @ @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the...@>=
9678 switch (type(p)) {
9679 case mp_start_clip_code:
9680 case mp_start_bounds_code: 
9681   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9682   break;
9683 case mp_fill_code: 
9684   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9685   if ( pre_script(p)!=null )  add_str_ref(pre_script(p));
9686   if ( post_script(p)!=null ) add_str_ref(post_script(p));
9687   if ( pen_p(p)!=null ) pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9688   break;
9689 case mp_stroked_code: 
9690   if ( pre_script(p)!=null )  add_str_ref(pre_script(p));
9691   if ( post_script(p)!=null ) add_str_ref(post_script(p));
9692   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9693   pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9694   if ( dash_p(p)!=null ) add_edge_ref(dash_p(pp));
9695   break;
9696 case mp_text_code: 
9697   if ( pre_script(p)!=null )  add_str_ref(pre_script(p));
9698   if ( post_script(p)!=null ) add_str_ref(post_script(p));
9699   add_str_ref(text_p(pp));
9700   break;
9701 case mp_stop_clip_code:
9702 case mp_stop_bounds_code: 
9703   break;
9704 }  /* there are no other cases */
9705
9706 @ Here is one way to find an acceptable value for the second argument to
9707 |copy_objects|.  Given a non-null graphical object list, |skip_1component|
9708 skips past one picture component, where a ``picture component'' is a single
9709 graphical object, or a start bounds or start clip object and everything up
9710 through the matching stop bounds or stop clip object.  The macro version avoids
9711 procedure call overhead and error handling: |skip_component(p)(e)| advances |p|
9712 unless |p| points to a stop bounds or stop clip node, in which case it executes
9713 |e| instead.
9714
9715 @d skip_component(A)
9716     if ( ! is_start_or_stop((A)) ) (A)=mp_link((A));
9717     else if ( ! is_stop((A)) ) (A)=mp_skip_1component(mp, (A));
9718     else 
9719
9720 @c 
9721 static pointer mp_skip_1component (MP mp,pointer p) {
9722   integer lev; /* current nesting level */
9723   lev=0;
9724   do {  
9725    if ( is_start_or_stop(p) ) {
9726      if ( is_stop(p) ) decr(lev);  else incr(lev);
9727    }
9728    p=mp_link(p);
9729   } while (lev!=0);
9730   return p;
9731 }
9732
9733 @ Here is a diagnostic routine for printing an edge structure in symbolic form.
9734
9735 @<Declarations@>=
9736 static void mp_print_edges (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) ;
9737
9738 @ @c
9739 void mp_print_edges (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) {
9740   pointer p;  /* a graphical object to be printed */
9741   pointer hh,pp;  /* temporary pointers */
9742   scaled scf;  /* a scale factor for the dash pattern */
9743   boolean ok_to_dash;  /* |false| for polygonal pen strokes */
9744   mp_print_diagnostic(mp, "Edge structure",s,nuline);
9745   p=dummy_loc(h);
9746   while ( mp_link(p)!=null ) { 
9747     p=mp_link(p);
9748     mp_print_ln(mp);
9749     switch (type(p)) {
9750       @<Cases for printing graphical object node |p|@>;
9751     default: 
9752           mp_print(mp, "[unknown object type!]");
9753           break;
9754     }
9755   }
9756   mp_print_nl(mp, "End edges");
9757   if ( p!=obj_tail(h) ) mp_print(mp, "?");
9758 @.End edges?@>
9759   mp_end_diagnostic(mp, true);
9760 }
9761
9762 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9763 case mp_fill_code: 
9764   mp_print(mp, "Filled contour ");
9765   mp_print_obj_color(mp, p);
9766   mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_ln(mp);
9767   mp_pr_path(mp, path_p(p)); mp_print_ln(mp);
9768   if ( (pen_p(p)!=null) ) {
9769     @<Print join type for graphical object |p|@>;
9770     mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9771     mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9772   }
9773   break;
9774
9775 @ @<Print join type for graphical object |p|@>=
9776 switch (ljoin_val(p)) {
9777 case 0:
9778   mp_print(mp, "mitered joins limited ");
9779   mp_print_scaled(mp, miterlim_val(p));
9780   break;
9781 case 1:
9782   mp_print(mp, "round joins");
9783   break;
9784 case 2:
9785   mp_print(mp, "beveled joins");
9786   break;
9787 default: 
9788   mp_print(mp, "?? joins");
9789 @.??@>
9790   break;
9791 }
9792
9793 @ For stroked nodes, we need to print |lcap_val(p)| as well.
9794
9795 @<Print join and cap types for stroked node |p|@>=
9796 switch (lcap_val(p)) {
9797 case 0:mp_print(mp, "butt"); break;
9798 case 1:mp_print(mp, "round"); break;
9799 case 2:mp_print(mp, "square"); break;
9800 default: mp_print(mp, "??"); break;
9801 @.??@>
9802 }
9803 mp_print(mp, " ends, ");
9804 @<Print join type for graphical object |p|@>
9805
9806 @ Here is a routine that prints the color of a graphical object if it isn't
9807 black (the default color).
9808
9809 @<Declarations@>=
9810 static void mp_print_obj_color (MP mp,pointer p) ;
9811
9812 @ @c
9813 void mp_print_obj_color (MP mp,pointer p) { 
9814   if ( color_model(p)==mp_grey_model ) {
9815     if ( grey_val(p)>0 ) { 
9816       mp_print(mp, "greyed ");
9817       mp_print_compact_node(mp, obj_grey_loc(p),1);
9818     };
9819   } else if ( color_model(p)==mp_cmyk_model ) {
9820     if ( (cyan_val(p)>0) || (magenta_val(p)>0) || 
9821          (yellow_val(p)>0) || (black_val(p)>0) ) { 
9822       mp_print(mp, "processcolored ");
9823       mp_print_compact_node(mp, obj_cyan_loc(p),4);
9824     };
9825   } else if ( color_model(p)==mp_rgb_model ) {
9826     if ( (red_val(p)>0) || (green_val(p)>0) || (blue_val(p)>0) ) { 
9827       mp_print(mp, "colored "); 
9828       mp_print_compact_node(mp, obj_red_loc(p),3);
9829     };
9830   }
9831 }
9832
9833 @ We also need a procedure for printing consecutive scaled values as if they
9834 were a known big node.
9835
9836 @<Declarations@>=
9837 static void mp_print_compact_node (MP mp,pointer p, quarterword k) ;
9838
9839 @ @c
9840 void mp_print_compact_node (MP mp,pointer p, quarterword k) {
9841   pointer q;  /* last location to print */
9842   q=p+k-1;
9843   mp_print_char(mp, xord('('));
9844   while ( p<=q ){ 
9845     mp_print_scaled(mp, mp->mem[p].sc);
9846     if ( p<q ) mp_print_char(mp, xord(','));
9847     incr(p);
9848   }
9849   mp_print_char(mp, xord(')'));
9850 }
9851
9852 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9853 case mp_stroked_code: 
9854   mp_print(mp, "Filled pen stroke ");
9855   mp_print_obj_color(mp, p);
9856   mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_ln(mp);
9857   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9858   if ( dash_p(p)!=null ) { 
9859     mp_print_nl(mp, "dashed (");
9860     @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>;
9861   }
9862   mp_print_ln(mp);
9863   @<Print join and cap types for stroked node |p|@>;
9864   mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9865   if ( pen_p(p)==null ) mp_print(mp, "???"); /* shouldn't happen */
9866 @.???@>
9867   else mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9868   break;
9869
9870 @ Normally, the  |dash_list| field in an edge header is set to |null_dash|
9871 when it is not known to define a suitable dash pattern.  This is disallowed
9872 here because the |dash_p| field should never point to such an edge header.
9873 Note that memory is allocated for |start_x(null_dash)| and we are free to
9874 give it any convenient value.
9875
9876 @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>=
9877 ok_to_dash=pen_is_elliptical(pen_p(p));
9878 if ( ! ok_to_dash ) scf=unity; else scf=dash_scale(p);
9879 hh=dash_p(p);
9880 pp=dash_list(hh);
9881 if ( (pp==null_dash) || (dash_y(hh)<0) ) {
9882   mp_print(mp, " ??");
9883 } else { start_x(null_dash)=start_x(pp)+dash_y(hh);
9884   while ( pp!=null_dash ) { 
9885     mp_print(mp, "on ");
9886     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, stop_x(pp)-start_x(pp),scf));
9887     mp_print(mp, " off ");
9888     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, start_x(mp_link(pp))-stop_x(pp),scf));
9889     pp = mp_link(pp);
9890     if ( pp!=null_dash ) mp_print_char(mp, xord(' '));
9891   }
9892   mp_print(mp, ") shifted ");
9893   mp_print_scaled(mp, -mp_take_scaled(mp, mp_dash_offset(mp, hh),scf));
9894   if ( ! ok_to_dash || (dash_y(hh)==0) ) mp_print(mp, " (this will be ignored)");
9895 }
9896
9897 @ @<Declarations@>=
9898 static scaled mp_dash_offset (MP mp,pointer h) ;
9899
9900 @ @c
9901 scaled mp_dash_offset (MP mp,pointer h) {
9902   scaled x;  /* the answer */
9903   if (dash_list(h)==null_dash || dash_y(h)<0) mp_confusion(mp, "dash0");
9904 @:this can't happen dash0}{\quad dash0@>
9905   if ( dash_y(h)==0 ) {
9906     x=0; 
9907   } else { 
9908     x=-(start_x(dash_list(h)) % dash_y(h));
9909     if ( x<0 ) x=x+dash_y(h);
9910   }
9911   return x;
9912 }
9913
9914 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9915 case mp_text_code: 
9916   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp,text_p(p));
9917   mp_print(mp, "\" infont \""); mp_print(mp, mp->font_name[font_n(p)]);
9918   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_ln(mp);
9919   mp_print_obj_color(mp, p);
9920   mp_print(mp, "transformed ");
9921   mp_print_compact_node(mp, text_tx_loc(p),6);
9922   break;
9923
9924 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9925 case mp_start_clip_code: 
9926   mp_print(mp, "clipping path:");
9927   mp_print_ln(mp);
9928   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9929   break;
9930 case mp_stop_clip_code: 
9931   mp_print(mp, "stop clipping");
9932   break;
9933
9934 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9935 case mp_start_bounds_code: 
9936   mp_print(mp, "setbounds path:");
9937   mp_print_ln(mp);
9938   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9939   break;
9940 case mp_stop_bounds_code: 
9941   mp_print(mp, "end of setbounds");
9942   break;
9943
9944 @ To initialize the |dash_list| field in an edge header~|h|, we need a
9945 subroutine that scans an edge structure and tries to interpret it as a dash
9946 pattern.  This can only be done when there are no filled regions or clipping
9947 paths and all the pen strokes have the same color.  The first step is to let
9948 $y_0$ be the initial $y$~coordinate of the first pen stroke.  Then we implicitly
9949 project all the pen stroke paths onto the line $y=y_0$ and require that there
9950 be no retracing.  If the resulting paths cover a range of $x$~coordinates of
9951 length $\Delta x$, we set |dash_y(h)| to the length of the dash pattern by
9952 finding the maximum of $\Delta x$ and the absolute value of~$y_0$.
9953
9954 @c 
9955 static pointer mp_make_dashes (MP mp,pointer h) { /* returns |h| or |null| */
9956   pointer p;  /* this scans the stroked nodes in the object list */
9957   pointer p0;  /* if not |null| this points to the first stroked node */
9958   pointer pp,qq,rr;  /* pointers into |path_p(p)| */
9959   pointer d,dd;  /* pointers used to create the dash list */
9960   scaled y0;
9961   @<Other local variables in |make_dashes|@>;
9962   y0=0;  /* the initial $y$ coordinate */
9963   if ( dash_list(h)!=null_dash ) 
9964         return h;
9965   p0=null;
9966   p=mp_link(dummy_loc(h));
9967   while ( p!=null ) { 
9968     if ( type(p)!=mp_stroked_code ) {
9969       @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type
9970         and |goto not_found|@>;
9971     }
9972     pp=path_p(p);
9973     if ( p0==null ){ p0=p; y0=y_coord(pp);  };
9974     @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path |pp|
9975       or |goto not_found| if there is an error@>;
9976     @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>;
9977     p=mp_link(p);
9978   }
9979   if ( dash_list(h)==null_dash ) 
9980     goto NOT_FOUND; /* No error message */
9981   @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>;
9982   @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>;
9983   return h;
9984 NOT_FOUND: 
9985   @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>;
9986 }
9987
9988 @ @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type...@>=
9989
9990 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9991 help3("When you say `dashed p', picture p should not contain any",
9992   "text, filled regions, or clipping paths.  This time it did",
9993   "so I'll just make it a solid line instead.");
9994 mp_put_get_error(mp);
9995 goto NOT_FOUND;
9996 }
9997
9998 @ A similar error occurs when monotonicity fails.
9999
10000 @<Declarations@>=
10001 static void mp_x_retrace_error (MP mp) ;
10002
10003 @ @c
10004 void mp_x_retrace_error (MP mp) { 
10005 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
10006 help3("When you say `dashed p', every path in p should be monotone",
10007   "in x and there must be no overlapping.  This failed",
10008   "so I'll just make it a solid line instead.");
10009 mp_put_get_error(mp);
10010 }
10011
10012 @ We stash |p| in |info(d)| if |dash_p(p)<>0| so that subsequent processing can
10013 handle the case where the pen stroke |p| is itself dashed.
10014
10015 @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path...@>=
10016 @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found| if there is
10017   an error@>;
10018 rr=pp;
10019 if ( mp_link(pp)!=pp ) {
10020   do {  
10021     qq=rr; rr=mp_link(rr);
10022     @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|
10023       if there is a problem@>;
10024   } while (right_type(rr)!=mp_endpoint);
10025 }
10026 d=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10027 if ( dash_p(p)==0 ) info(d)=0;  else info(d)=p;
10028 if ( x_coord(pp)<x_coord(rr) ) { 
10029   start_x(d)=x_coord(pp);
10030   stop_x(d)=x_coord(rr);
10031 } else { 
10032   start_x(d)=x_coord(rr);
10033   stop_x(d)=x_coord(pp);
10034 }
10035
10036 @ We also need to check for the case where the segment from |qq| to |rr| is
10037 monotone in $x$ but is reversed relative to the path from |pp| to |qq|.
10038
10039 @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|...@>=
10040 x0=x_coord(qq);
10041 x1=right_x(qq);
10042 x2=left_x(rr);
10043 x3=x_coord(rr);
10044 if ( (x0>x1) || (x1>x2) || (x2>x3) ) {
10045   if ( (x0<x1) || (x1<x2) || (x2<x3) ) {
10046     if ( mp_ab_vs_cd(mp, x2-x1,x2-x1,x1-x0,x3-x2)>0 ) {
10047       mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
10048     }
10049   }
10050 }
10051 if ( (x_coord(pp)>x0) || (x0>x3) ) {
10052   if ( (x_coord(pp)<x0) || (x0<x3) ) {
10053     mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
10054   }
10055 }
10056
10057 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10058   scaled x0,x1,x2,x3;  /* $x$ coordinates of the segment from |qq| to |rr| */
10059
10060 @ @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found|...@>=
10061 if ( (red_val(p)!=red_val(p0)) || (black_val(p)!=black_val(p0)) ||
10062   (green_val(p)!=green_val(p0)) || (blue_val(p)!=blue_val(p0)) ) {
10063   print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
10064   help3("When you say `dashed p', everything in picture p should",
10065     "be the same color.  I can\'t handle your color changes",
10066     "so I'll just make it a solid line instead.");
10067   mp_put_get_error(mp);
10068   goto NOT_FOUND;
10069 }
10070
10071 @ @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>=
10072 start_x(null_dash)=stop_x(d);
10073 dd=h; /* this makes |mp_link(dd)=dash_list(h)| */
10074 while ( start_x(mp_link(dd))<stop_x(d) )
10075   dd=mp_link(dd);
10076 if ( dd!=h ) {
10077   if ( (stop_x(dd)>start_x(d)) )
10078     { mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;  };
10079 }
10080 mp_link(d)=mp_link(dd);
10081 mp_link(dd)=d
10082
10083 @ @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>=
10084 d=dash_list(h);
10085 while ( (mp_link(d)!=null_dash) )
10086   d=mp_link(d);
10087 dd=dash_list(h);
10088 dash_y(h)=stop_x(d)-start_x(dd);
10089 if ( abs(y0)>dash_y(h) ) {
10090   dash_y(h)=abs(y0);
10091 } else if ( d!=dd ) { 
10092   dash_list(h)=mp_link(dd);
10093   stop_x(d)=stop_x(dd)+dash_y(h);
10094   mp_free_node(mp, dd,dash_node_size);
10095 }
10096
10097 @ We get here when the argument is a null picture or when there is an error.
10098 Recovering from an error involves making |dash_list(h)| empty to indicate
10099 that |h| is not known to be a valid dash pattern.  We also dereference |h|
10100 since it is not being used for the return value.
10101
10102 @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>=
10103 mp_flush_dash_list(mp, h);
10104 delete_edge_ref(h);
10105 return null
10106
10107 @ Having carefully saved the dashed stroked nodes in the
10108 corresponding dash nodes, we must be prepared to break up these dashes into
10109 smaller dashes.
10110
10111 @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>=
10112 d=h;  /* now |mp_link(d)=dash_list(h)| */
10113 while ( mp_link(d)!=null_dash ) {
10114   ds=info(mp_link(d));
10115   if ( ds==null ) { 
10116     d=mp_link(d);
10117   } else {
10118     hh=dash_p(ds);
10119     hsf=dash_scale(ds);
10120     if ( (hh==null) ) mp_confusion(mp, "dash1");
10121 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10122     if ( dash_y(hh)==0 ) {
10123       d=mp_link(d);
10124     } else { 
10125       if ( dash_list(hh)==null ) mp_confusion(mp, "dash1");
10126 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10127       @<Replace |mp_link(d)| by a dashed version as determined by edge header
10128           |hh| and scale factor |ds|@>;
10129     }
10130   }
10131 }
10132
10133 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10134 pointer dln;  /* |mp_link(d)| */
10135 pointer hh;  /* an edge header that tells how to break up |dln| */
10136 scaled hsf;  /* the dash pattern from |hh| gets scaled by this */
10137 pointer ds;  /* the stroked node from which |hh| and |hsf| are derived */
10138 scaled xoff;  /* added to $x$ values in |dash_list(hh)| to match |dln| */
10139
10140 @ @<Replace |mp_link(d)| by a dashed version as determined by edge header...@>=
10141 dln=mp_link(d);
10142 dd=dash_list(hh);
10143 xoff=start_x(dln)-mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))-
10144         mp_take_scaled(mp, hsf,mp_dash_offset(mp, hh));
10145 start_x(null_dash)=mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))
10146                    +mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10147 stop_x(null_dash)=start_x(null_dash);
10148 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when
10149   offset by |xoff|@>;
10150 while ( start_x(dln)<=stop_x(dln) ) {
10151   @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix |xoff|@>;
10152   @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset version
10153     of |dd|@>;
10154   dd=mp_link(dd);
10155   start_x(dln)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10156 }
10157 mp_link(d)=mp_link(dln);
10158 mp_free_node(mp, dln,dash_node_size)
10159
10160 @ The name of this module is a bit of a lie because we just find the
10161 first |dd| where |take_scaled (hsf, stop_x(dd))| is large enough to make an
10162 overlap possible.  It could be that the unoffset version of dash |dln| falls
10163 in the gap between |dd| and its predecessor.
10164
10165 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when...@>=
10166 while ( xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd))<start_x(dln) ) {
10167   dd=mp_link(dd);
10168 }
10169
10170 @ @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix...@>=
10171 if ( dd==null_dash ) { 
10172   dd=dash_list(hh);
10173   xoff=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10174 }
10175
10176 @ At this point we already know that
10177 |start_x(dln)<=xoff+take_scaled(hsf,stop_x(dd))|.
10178
10179 @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset...@>=
10180 if ( (xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd)))<=stop_x(dln) ) {
10181   mp_link(d)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10182   d=mp_link(d);
10183   mp_link(d)=dln;
10184   if ( start_x(dln)>(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))))
10185     start_x(d)=start_x(dln);
10186   else 
10187     start_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10188   if ( stop_x(dln)<(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd)))) 
10189     stop_x(d)=stop_x(dln);
10190   else 
10191     stop_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd));
10192 }
10193
10194 @ The next major task is to update the bounding box information in an edge
10195 header~|h|. This is done via a procedure |adjust_bbox| that enlarges an edge
10196 header's bounding box to accommodate the box computed by |path_bbox| or
10197 |pen_bbox|. (This is stored in global variables |minx|, |miny|, |maxx|, and
10198 |maxy|.)
10199
10200 @c static void mp_adjust_bbox (MP mp,pointer h) { 
10201   if ( minx<minx_val(h) ) minx_val(h)=minx;
10202   if ( miny<miny_val(h) ) miny_val(h)=miny;
10203   if ( maxx>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=maxx;
10204   if ( maxy>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=maxy;
10205 }
10206
10207 @ Here is a special routine for updating the bounding box information in
10208 edge header~|h| to account for the squared-off ends of a non-cyclic path~|p|
10209 that is to be stroked with the pen~|pp|.
10210
10211 @c static void mp_box_ends (MP mp, pointer p, pointer pp, pointer h) {
10212   pointer q;  /* a knot node adjacent to knot |p| */
10213   fraction dx,dy;  /* a unit vector in the direction out of the path at~|p| */
10214   scaled d;  /* a factor for adjusting the length of |(dx,dy)| */
10215   scaled z;  /* a coordinate being tested against the bounding box */
10216   scaled xx,yy;  /* the extreme pen vertex in the |(dx,dy)| direction */
10217   integer i; /* a loop counter */
10218   if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
10219     q=mp_link(p);
10220     while (1) { 
10221       @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from
10222         |q| to~|p|; set~|d|@>;
10223       d=mp_pyth_add(mp, dx,dy);
10224       if ( d>0 ) { 
10225          @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>;
10226          for (i=1;i<= 2;i++) { 
10227            @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and
10228              update the bounding box to accommodate it@>;
10229            dx=-dx; dy=-dy; 
10230         }
10231       }
10232       if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
10233          return;
10234       } else {
10235         @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>;
10236       } 
10237     }
10238   }
10239 }
10240
10241 @ @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from...@>=
10242 if ( q==mp_link(p) ) { 
10243   dx=x_coord(p)-right_x(p);
10244   dy=y_coord(p)-right_y(p);
10245   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10246     dx=x_coord(p)-left_x(q);
10247     dy=y_coord(p)-left_y(q);
10248   }
10249 } else { 
10250   dx=x_coord(p)-left_x(p);
10251   dy=y_coord(p)-left_y(p);
10252   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10253     dx=x_coord(p)-right_x(q);
10254     dy=y_coord(p)-right_y(q);
10255   }
10256 }
10257 dx=x_coord(p)-x_coord(q);
10258 dy=y_coord(p)-y_coord(q)
10259
10260 @ @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>=
10261 dx=mp_make_fraction(mp, dx,d);
10262 dy=mp_make_fraction(mp, dy,d);
10263 mp_find_offset(mp, -dy,dx,pp);
10264 xx=mp->cur_x; yy=mp->cur_y
10265
10266 @ @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and...@>=
10267 mp_find_offset(mp, dx,dy,pp);
10268 d=mp_take_fraction(mp, xx-mp->cur_x,dx)+mp_take_fraction(mp, yy-mp->cur_y,dy);
10269 if ( ((d<0)&&(i==1)) || ((d>0)&&(i==2))) 
10270   mp_confusion(mp, "box_ends");
10271 @:this can't happen box ends}{\quad\\{box\_ends}@>
10272 z=x_coord(p)+mp->cur_x+mp_take_fraction(mp, d,dx);
10273 if ( z<minx_val(h) ) minx_val(h)=z;
10274 if ( z>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=z;
10275 z=y_coord(p)+mp->cur_y+mp_take_fraction(mp, d,dy);
10276 if ( z<miny_val(h) ) miny_val(h)=z;
10277 if ( z>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=z
10278
10279 @ @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>=
10280 do {  
10281   q=p;
10282   p=mp_link(p);
10283 } while (right_type(p)!=mp_endpoint)
10284
10285 @ The major difficulty in finding the bounding box of an edge structure is the
10286 effect of clipping paths.  We treat them conservatively by only clipping to the
10287 clipping path's bounding box, but this still
10288 requires recursive calls to |set_bbox| in order to find the bounding box of
10289 @^recursion@>
10290 the objects to be clipped.  Such calls are distinguished by the fact that the
10291 boolean parameter |top_level| is false.
10292
10293 @c 
10294 void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level) {
10295   pointer p;  /* a graphical object being considered */
10296   scaled sminx,sminy,smaxx,smaxy;
10297   /* for saving the bounding box during recursive calls */
10298   scaled x0,x1,y0,y1;  /* temporary registers */
10299   integer lev;  /* nesting level for |mp_start_bounds_code| nodes */
10300   @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is
10301   incompatible with |internal[mp_true_corners]|@>;
10302   while ( mp_link(bblast(h))!=null ) { 
10303     p=mp_link(bblast(h));
10304     bblast(h)=p;
10305     switch (type(p)) {
10306     case mp_stop_clip_code: 
10307       if ( top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");  else return;
10308 @:this can't happen bbox}{\quad bbox@>
10309       break;
10310     @<Other cases for updating the bounding box based on the type of object |p|@>;
10311     } /* all cases are enumerated above */
10312   }
10313   if ( ! top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");
10314 }
10315
10316 @ @<Declarations@>=
10317 static void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level);
10318
10319 @ @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is...@>=
10320 switch (bbtype(h)) {
10321 case no_bounds: 
10322   break;
10323 case bounds_set: 
10324   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10325   break;
10326 case bounds_unset: 
10327   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10328   break;
10329 } /* there are no other cases */
10330
10331 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10332 case mp_fill_code: 
10333   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10334   if ( pen_p(p)!=null ) { 
10335     x0=minx; y0=miny;
10336     x1=maxx; y1=maxy;
10337     mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10338     minx=minx+x0;
10339     miny=miny+y0;
10340     maxx=maxx+x1;
10341     maxy=maxy+y1;
10342   }
10343   mp_adjust_bbox(mp, h);
10344   break;
10345
10346 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10347 case mp_start_bounds_code: 
10348   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) {
10349     bbtype(h)=bounds_unset;
10350   } else { 
10351     bbtype(h)=bounds_set;
10352     mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10353     mp_adjust_bbox(mp, h);
10354     @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and
10355       |bblast(h)|@>;
10356   }
10357   break;
10358 case mp_stop_bounds_code: 
10359   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10360 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10361   break;
10362
10363 @ @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and...@>=
10364 lev=1;
10365 while ( lev!=0 ) { 
10366   if ( mp_link(p)==null ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10367 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10368   p=mp_link(p);
10369   if ( type(p)==mp_start_bounds_code ) incr(lev);
10370   else if ( type(p)==mp_stop_bounds_code ) decr(lev);
10371 }
10372 bblast(h)=p
10373
10374 @ It saves a lot of grief here to be slightly conservative and not account for
10375 omitted parts of dashed lines.  We also don't worry about the material omitted
10376 when using butt end caps.  The basic computation is for round end caps and
10377 |box_ends| augments it for square end caps.
10378
10379 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10380 case mp_stroked_code: 
10381   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10382   x0=minx; y0=miny;
10383   x1=maxx; y1=maxy;
10384   mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10385   minx=minx+x0;
10386   miny=miny+y0;
10387   maxx=maxx+x1;
10388   maxy=maxy+y1;
10389   mp_adjust_bbox(mp, h);
10390   if ( (left_type(path_p(p))==mp_endpoint)&&(lcap_val(p)==2) )
10391     mp_box_ends(mp, path_p(p), pen_p(p), h);
10392   break;
10393
10394 @ The height width and depth information stored in a text node determines a
10395 rectangle that needs to be transformed according to the transformation
10396 parameters stored in the text node.
10397
10398 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10399 case mp_text_code: 
10400   x1=mp_take_scaled(mp, txx_val(p),width_val(p));
10401   y0=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),-depth_val(p));
10402   y1=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),height_val(p));
10403   minx=tx_val(p);
10404   maxx=minx;
10405   if ( y0<y1 ) { minx=minx+y0; maxx=maxx+y1;  }
10406   else         { minx=minx+y1; maxx=maxx+y0;  }
10407   if ( x1<0 ) minx=minx+x1;  else maxx=maxx+x1;
10408   x1=mp_take_scaled(mp, tyx_val(p),width_val(p));
10409   y0=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),-depth_val(p));
10410   y1=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),height_val(p));
10411   miny=ty_val(p);
10412   maxy=miny;
10413   if ( y0<y1 ) { miny=miny+y0; maxy=maxy+y1;  }
10414   else         { miny=miny+y1; maxy=maxy+y0;  }
10415   if ( x1<0 ) miny=miny+x1;  else maxy=maxy+x1;
10416   mp_adjust_bbox(mp, h);
10417   break;
10418
10419 @ This case involves a recursive call that advances |bblast(h)| to the node of
10420 type |mp_stop_clip_code| that matches |p|.
10421
10422 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10423 case mp_start_clip_code: 
10424   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10425   x0=minx; y0=miny;
10426   x1=maxx; y1=maxy;
10427   sminx=minx_val(h); sminy=miny_val(h);
10428   smaxx=maxx_val(h); smaxy=maxy_val(h);
10429   @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox| recursively
10430     starting at |mp_link(p)|@>;
10431   @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,
10432     |y0|, |y1|@>;
10433   minx=sminx; miny=sminy;
10434   maxx=smaxx; maxy=smaxy;
10435   mp_adjust_bbox(mp, h);
10436   break;
10437
10438 @ @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox|...@>=
10439 minx_val(h)=el_gordo;
10440 miny_val(h)=el_gordo;
10441 maxx_val(h)=-el_gordo;
10442 maxy_val(h)=-el_gordo;
10443 mp_set_bbox(mp, h,false)
10444
10445 @ @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,...@>=
10446 if ( minx_val(h)<x0 ) minx_val(h)=x0;
10447 if ( miny_val(h)<y0 ) miny_val(h)=y0;
10448 if ( maxx_val(h)>x1 ) maxx_val(h)=x1;
10449 if ( maxy_val(h)>y1 ) maxy_val(h)=y1
10450
10451 @* \[22] Finding an envelope.
10452 When \MP\ has a path and a polygonal pen, it needs to express the desired
10453 shape in terms of things \ps\ can understand.  The present task is to compute
10454 a new path that describes the region to be filled.  It is convenient to
10455 define this as a two step process where the first step is determining what
10456 offset to use for each segment of the path.
10457
10458 @ Given a pointer |c| to a cyclic path,
10459 and a pointer~|h| to the first knot of a pen polygon,
10460 the |offset_prep| routine changes the path into cubics that are
10461 associated with particular pen offsets. Thus if the cubic between |p|
10462 and~|q| is associated with the |k|th offset and the cubic between |q| and~|r|
10463 has offset |l| then |info(q)=zero_off+l-k|. (The constant |zero_off| is added
10464 to because |l-k| could be negative.)
10465
10466 After overwriting the type information with offset differences, we no longer
10467 have a true path so we refer to the knot list returned by |offset_prep| as an
10468 ``envelope spec.''
10469 @^envelope spec@>
10470 Since an envelope spec only determines relative changes in pen offsets,
10471 |offset_prep| sets a global variable |spec_offset| to the relative change from
10472 |h| to the first offset.
10473
10474 @d zero_off 16384 /* added to offset changes to make them positive */
10475
10476 @<Glob...@>=
10477 integer spec_offset; /* number of pen edges between |h| and the initial offset */
10478
10479 @ @c
10480 static pointer mp_offset_prep (MP mp,pointer c, pointer h) {
10481   halfword n; /* the number of vertices in the pen polygon */
10482   pointer c0,p,q,q0,r,w, ww; /* for list manipulation */
10483   integer k_needed; /* amount to be added to |info(p)| when it is computed */
10484   pointer w0; /* a pointer to pen offset to use just before |p| */
10485   scaled dxin,dyin; /* the direction into knot |p| */
10486   integer turn_amt; /* change in pen offsets for the current cubic */
10487   @<Other local variables for |offset_prep|@>;
10488   dx0=0; dy0=0;
10489   @<Initialize the pen size~|n|@>;
10490   @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>;
10491   p=c; c0=c; k_needed=0;
10492   do {  
10493     q=mp_link(p);
10494     @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics
10495       associated with single offsets, after which |q| should
10496       point to the end of the final such cubic@>;
10497   NOT_FOUND:
10498     @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics that
10499       might have been introduced by the splitting process@>;
10500   } while (q!=c);
10501   @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of
10502     |offset_prep|@>;
10503   return c;
10504 }
10505
10506 @ We shall want to keep track of where certain knots on the cyclic path
10507 wind up in the envelope spec.  It doesn't suffice just to keep pointers to
10508 knot nodes because some nodes are deleted while removing dead cubics.  Thus
10509 |offset_prep| updates the following pointers
10510
10511 @<Glob...@>=
10512 pointer spec_p1;
10513 pointer spec_p2; /* pointers to distinguished knots */
10514
10515 @ @<Set init...@>=
10516 mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
10517
10518 @ @<Initialize the pen size~|n|@>=
10519 n=0; p=h;
10520 do {  
10521   incr(n);
10522   p=mp_link(p);
10523 } while (p!=h)
10524
10525 @ Since the true incoming direction isn't known yet, we just pick a direction
10526 consistent with the pen offset~|h|.  If this is wrong, it can be corrected
10527 later.
10528
10529 @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>=
10530 dxin=x_coord(mp_link(h))-x_coord(knil(h));
10531 dyin=y_coord(mp_link(h))-y_coord(knil(h));
10532 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
10533   dxin=y_coord(knil(h))-y_coord(h);
10534   dyin=x_coord(h)-x_coord(knil(h));
10535 }
10536 w0=h
10537
10538 @ We must be careful not to remove the only cubic in a cycle.
10539
10540 But we must also be careful for another reason. If the user-supplied
10541 path starts with a set of degenerate cubics, the target node |q| can
10542 be collapsed to the initial node |p| which might be the same as the
10543 initial node |c| of the curve. This would cause the |offset_prep| routine
10544 to bail out too early, causing distress later on. (See for example
10545 the testcase reported by Bogus\l{}aw Jackowski in tracker id 267, case 52c
10546 on Sarovar.)
10547
10548 @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics...@>=
10549 q0=q;
10550 do { 
10551   r=mp_link(p);
10552   if ( x_coord(p)==right_x(p) && y_coord(p)==right_y(p) &&
10553        x_coord(p)==left_x(r)  && y_coord(p)==left_y(r) &&
10554        x_coord(p)==x_coord(r) && y_coord(p)==y_coord(r) &&
10555        r!=p ) {
10556       @<Remove the cubic following |p| and update the data structures
10557         to merge |r| into |p|@>;
10558   }
10559   p=r;
10560 } while (p!=q);
10561 /* Check if we removed too much */
10562 if ((q!=q0)&&(q!=c||c==c0))
10563   q = mp_link(q)
10564
10565 @ @<Remove the cubic following |p| and update the data structures...@>=
10566 { k_needed=info(p)-zero_off;
10567   if ( r==q ) { 
10568     q=p;
10569   } else { 
10570     info(p)=k_needed+info(r);
10571     k_needed=0;
10572   };
10573   if ( r==c ) { info(p)=info(c); c=p; };
10574   if ( r==mp->spec_p1 ) mp->spec_p1=p;
10575   if ( r==mp->spec_p2 ) mp->spec_p2=p;
10576   r=p; mp_remove_cubic(mp, p);
10577 }
10578
10579 @ Not setting the |info| field of the newly created knot allows the splitting
10580 routine to work for paths.
10581
10582 @<Declarations@>=
10583 static void mp_split_cubic (MP mp,pointer p, fraction t) ;
10584
10585 @ @c
10586 void mp_split_cubic (MP mp,pointer p, fraction t) { /* splits the cubic after |p| */
10587   scaled v; /* an intermediate value */
10588   pointer q,r; /* for list manipulation */
10589   q=mp_link(p); r=mp_get_node(mp, knot_node_size); mp_link(p)=r; mp_link(r)=q;
10590   originator(r)=mp_program_code;
10591   left_type(r)=mp_explicit; right_type(r)=mp_explicit;
10592   v=t_of_the_way(right_x(p),left_x(q));
10593   right_x(p)=t_of_the_way(x_coord(p),right_x(p));
10594   left_x(q)=t_of_the_way(left_x(q),x_coord(q));
10595   left_x(r)=t_of_the_way(right_x(p),v);
10596   right_x(r)=t_of_the_way(v,left_x(q));
10597   x_coord(r)=t_of_the_way(left_x(r),right_x(r));
10598   v=t_of_the_way(right_y(p),left_y(q));
10599   right_y(p)=t_of_the_way(y_coord(p),right_y(p));
10600   left_y(q)=t_of_the_way(left_y(q),y_coord(q));
10601   left_y(r)=t_of_the_way(right_y(p),v);
10602   right_y(r)=t_of_the_way(v,left_y(q));
10603   y_coord(r)=t_of_the_way(left_y(r),right_y(r));
10604 }
10605
10606 @ This does not set |info(p)| or |right_type(p)|.
10607
10608 @<Declarations@>=
10609 static void mp_remove_cubic (MP mp,pointer p) ; 
10610
10611 @ @c
10612 void mp_remove_cubic (MP mp,pointer p) { /* removes the dead cubic following~|p| */
10613   pointer q; /* the node that disappears */
10614   q=mp_link(p); mp_link(p)=mp_link(q);
10615   right_x(p)=right_x(q); right_y(p)=right_y(q);
10616   mp_free_node(mp, q,knot_node_size);
10617 }
10618
10619 @ Let $d\prec d'$ mean that the counter-clockwise angle from $d$ to~$d'$ is
10620 strictly between zero and $180^\circ$.  Then we can define $d\preceq d'$ to
10621 mean that the angle could be zero or $180^\circ$. If $w_k=(u_k,v_k)$ is the
10622 $k$th pen offset, the $k$th pen edge direction is defined by the formula
10623 $$d_k=(u\k-u_k,\,v\k-v_k).$$
10624 When listed by increasing $k$, these directions occur in counter-clockwise
10625 order so that $d_k\preceq d\k$ for all~$k$.
10626 The goal of |offset_prep| is to find an offset index~|k| to associate with
10627 each cubic, such that the direction $d(t)$ of the cubic satisfies
10628 $$d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k\qquad\hbox{for $0\le t\le 1$.}\eqno(*)$$
10629 We may have to split a cubic into many pieces before each
10630 piece corresponds to a unique offset.
10631
10632 @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics...@>=
10633 info(p)=zero_off+k_needed;
10634 k_needed=0;
10635 @<Prepare for derivative computations;
10636   |goto not_found| if the current cubic is dead@>;
10637 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>;
10638 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that
10639   $d_{k-1}\preceq(\\{dx},\\{dy})\prec d_k$; also advance |w0| for
10640   the direction change at |p|@>;
10641 @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>;
10642 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>;
10643 @<Complete the offset splitting process@>;
10644 w0=mp_pen_walk(mp, w0,turn_amt)
10645
10646 @ @<Declarations@>=
10647 static pointer mp_pen_walk (MP mp,pointer w, integer k) ;
10648
10649 @ @c
10650 pointer mp_pen_walk (MP mp,pointer w, integer k) {
10651   /* walk |k| steps around a pen from |w| */
10652   while ( k>0 ) { w=mp_link(w); decr(k);  };
10653   while ( k<0 ) { w=knil(w); incr(k);  };
10654   return w;
10655 }
10656
10657 @ The direction of a cubic $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)=\bigl(x(t),y(t)\bigr)$ can be
10658 calculated from the quadratic polynomials
10659 ${1\over3}x'(t)=B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$ and
10660 ${1\over3}y'(t)=B(y_1-y_0,y_2-y_1,y_3-y_2;t)$.
10661 Since we may be calculating directions from several cubics
10662 split from the current one, it is desirable to do these calculations
10663 without losing too much precision. ``Scaled up'' values of the
10664 derivatives, which will be less tainted by accumulated errors than
10665 derivatives found from the cubics themselves, are maintained in
10666 local variables |x0|, |x1|, and |x2|, representing $X_0=2^l(x_1-x_0)$,
10667 $X_1=2^l(x_2-x_1)$, and $X_2=2^l(x_3-x_2)$; similarly |y0|, |y1|, and~|y2|
10668 represent $Y_0=2^l(y_1-y_0)$, $Y_1=2^l(y_2-y_1)$, and $Y_2=2^l(y_3-y_2)$.
10669
10670 @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10671 integer x0,x1,x2,y0,y1,y2; /* representatives of derivatives */
10672 integer t0,t1,t2; /* coefficients of polynomial for slope testing */
10673 integer du,dv,dx,dy; /* for directions of the pen and the curve */
10674 integer dx0,dy0; /* initial direction for the first cubic in the curve */
10675 integer max_coef; /* used while scaling */
10676 integer x0a,x1a,x2a,y0a,y1a,y2a; /* intermediate values */
10677 fraction t; /* where the derivative passes through zero */
10678 fraction s; /* a temporary value */
10679
10680 @ @<Prepare for derivative computations...@>=
10681 x0=right_x(p)-x_coord(p);
10682 x2=x_coord(q)-left_x(q);
10683 x1=left_x(q)-right_x(p);
10684 y0=right_y(p)-y_coord(p); y2=y_coord(q)-left_y(q);
10685 y1=left_y(q)-right_y(p);
10686 max_coef=abs(x0);
10687 if ( abs(x1)>max_coef ) max_coef=abs(x1);
10688 if ( abs(x2)>max_coef ) max_coef=abs(x2);
10689 if ( abs(y0)>max_coef ) max_coef=abs(y0);
10690 if ( abs(y1)>max_coef ) max_coef=abs(y1);
10691 if ( abs(y2)>max_coef ) max_coef=abs(y2);
10692 if ( max_coef==0 ) goto NOT_FOUND;
10693 while ( max_coef<fraction_half ) {
10694   double(max_coef);
10695   double(x0); double(x1); double(x2);
10696   double(y0); double(y1); double(y2);
10697 }
10698
10699 @ Let us first solve a special case of the problem: Suppose we
10700 know an index~$k$ such that either (i)~$d(t)\succeq d_{k-1}$ for all~$t$
10701 and $d(0)\prec d_k$, or (ii)~$d(t)\preceq d_k$ for all~$t$ and
10702 $d(0)\succ d_{k-1}$.
10703 Then, in a sense, we're halfway done, since one of the two relations
10704 in $(*)$ is satisfied, and the other couldn't be satisfied for
10705 any other value of~|k|.
10706
10707 Actually, the conditions can be relaxed somewhat since a relation such as
10708 $d(t)\succeq d_{k-1}$ restricts $d(t)$ to a half plane when all that really
10709 matters is whether $d(t)$ crosses the ray in the $d_{k-1}$ direction from
10710 the origin.  The condition for case~(i) becomes $d_{k-1}\preceq d(0)\prec d_k$
10711 and $d(t)$ never crosses the $d_{k-1}$ ray in the clockwise direction.
10712 Case~(ii) is similar except $d(t)$ cannot cross the $d_k$ ray in the
10713 counterclockwise direction.
10714
10715 The |fin_offset_prep| subroutine solves the stated subproblem.
10716 It has a parameter called |rise| that is |1| in
10717 case~(i), |-1| in case~(ii). Parameters |x0| through |y2| represent
10718 the derivative of the cubic following |p|.
10719 The |w| parameter should point to offset~$w_k$ and |info(p)| should already
10720 be set properly.  The |turn_amt| parameter gives the absolute value of the
10721 overall net change in pen offsets.
10722
10723 @<Declarations@>=
10724 static void mp_fin_offset_prep (MP mp,pointer p, pointer w, integer 
10725   x0,integer x1, integer x2, integer y0, integer y1, integer y2, 
10726   integer rise, integer turn_amt) ;
10727
10728 @ @c
10729 void mp_fin_offset_prep (MP mp,pointer p, pointer w, integer 
10730   x0,integer x1, integer x2, integer y0, integer y1, integer y2, 
10731   integer rise, integer turn_amt)  {
10732   pointer ww; /* for list manipulation */
10733   scaled du,dv; /* for slope calculation */
10734   integer t0,t1,t2; /* test coefficients */
10735   fraction t; /* place where the derivative passes a critical slope */
10736   fraction s; /* slope or reciprocal slope */
10737   integer v; /* intermediate value for updating |x0..y2| */
10738   pointer q; /* original |mp_link(p)| */
10739   q=mp_link(p);
10740   while (1)  { 
10741     if ( rise>0 ) ww=mp_link(w); /* a pointer to $w\k$ */
10742     else  ww=knil(w); /* a pointer to $w_{k-1}$ */
10743     @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)|
10744       for $d(t)$ versus $d_k$ or $d_{k-1}$@>;
10745     t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10746     if ( t>=fraction_one ) {
10747       if ( turn_amt>0 ) t=fraction_one;  else return;
10748     }
10749     @<Split the cubic at $t$,
10750       and split off another cubic if the derivative crosses back@>;
10751     w=ww;
10752   }
10753 }
10754
10755 @ We want $B(\\{t0},\\{t1},\\{t2};t)$ to be the dot product of $d(t)$ with a
10756 $-90^\circ$ rotation of the vector from |w| to |ww|.  This makes the resulting
10757 function cross from positive to negative when $d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k$
10758 begins to fail.
10759
10760 @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)| for $d(t)$ versus...@>=
10761 du=x_coord(ww)-x_coord(w); dv=y_coord(ww)-y_coord(w);
10762 if ( abs(du)>=abs(dv) ) {
10763   s=mp_make_fraction(mp, dv,du);
10764   t0=mp_take_fraction(mp, x0,s)-y0;
10765   t1=mp_take_fraction(mp, x1,s)-y1;
10766   t2=mp_take_fraction(mp, x2,s)-y2;
10767   if ( du<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10768 } else { 
10769   s=mp_make_fraction(mp, du,dv);
10770   t0=x0-mp_take_fraction(mp, y0,s);
10771   t1=x1-mp_take_fraction(mp, y1,s);
10772   t2=x2-mp_take_fraction(mp, y2,s);
10773   if ( dv<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10774 }
10775 if ( t0<0 ) t0=0 /* should be positive without rounding error */
10776
10777 @ The curve has crossed $d_k$ or $d_{k-1}$; its initial segment satisfies
10778 $(*)$, and it might cross again and return towards $s_{k-1}$ or $s_k$,
10779 respectively, yielding another solution of $(*)$.
10780
10781 @<Split the cubic at $t$, and split off another...@>=
10782
10783 mp_split_cubic(mp, p,t); p=mp_link(p); info(p)=zero_off+rise;
10784 decr(turn_amt);
10785 v=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10786 x0=t_of_the_way(v,x1);
10787 v=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10788 y0=t_of_the_way(v,y1);
10789 if ( turn_amt<0 ) {
10790   t1=t_of_the_way(t1,t2);
10791   if ( t1>0 ) t1=0; /* without rounding error, |t1| would be |<=0| */
10792   t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10793   if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10794   incr(turn_amt);
10795   if ( (t==fraction_one)&&(mp_link(p)!=q) ) {
10796     info(mp_link(p))=info(mp_link(p))-rise;
10797   } else { 
10798     mp_split_cubic(mp, p,t); info(mp_link(p))=zero_off-rise;
10799     v=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10800     x2=t_of_the_way(x1,v);
10801     v=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10802     y2=t_of_the_way(y1,v);
10803   }
10804 }
10805 }
10806
10807 @ Now we must consider the general problem of |offset_prep|, when
10808 nothing is known about a given cubic. We start by finding its
10809 direction in the vicinity of |t=0|.
10810
10811 If $z'(t)=0$, the given cubic is numerically unstable but |offset_prep|
10812 has not yet introduced any more numerical errors.  Thus we can compute
10813 the true initial direction for the given cubic, even if it is almost
10814 degenerate.
10815
10816 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>=
10817 dx=x0; dy=y0;
10818 if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10819   dx=x1; dy=y1;
10820   if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10821     dx=x2; dy=y2;
10822   }
10823 }
10824 if ( p==c ) { dx0=dx; dy0=dy;  }
10825
10826 @ @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>=
10827 dxin=x2; dyin=y2;
10828 if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10829   dxin=x1; dyin=y1;
10830   if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10831     dxin=x0; dyin=y0;
10832   }
10833 }
10834
10835 @ The next step is to bracket the initial direction between consecutive
10836 edges of the pen polygon.  We must be careful to turn clockwise only if
10837 this makes the turn less than $180^\circ$. (A $180^\circ$ turn must be
10838 counter-clockwise in order to make \&{doublepath} envelopes come out
10839 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
10840 right.) This code depends on |w0| being the offset for |(dxin,dyin)|.
10841
10842 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that...@>=
10843 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp,w0,dx,dy,(mp_ab_vs_cd(mp, dy,dxin,dx,dyin)>=0));
10844 w=mp_pen_walk(mp, w0, turn_amt);
10845 w0=w;
10846 info(p)=info(p)+turn_amt
10847
10848 @ Decide how many pen offsets to go away from |w| in order to find the offset
10849 for |(dx,dy)|, going counterclockwise if |ccw| is |true|.  This assumes that
10850 |w| is the offset for some direction $(x',y')$ from which the angle to |(dx,dy)|
10851 in the sense determined by |ccw| is less than or equal to $180^\circ$.
10852
10853 If the pen polygon has only two edges, they could both be parallel
10854 to |(dx,dy)|.  In this case, we must be careful to stop after crossing the first
10855 such edge in order to avoid an infinite loop.
10856
10857 @<Declarations@>=
10858 static integer mp_get_turn_amt (MP mp,pointer w, scaled  dx,
10859                          scaled dy, boolean  ccw);
10860
10861 @ @c
10862 integer mp_get_turn_amt (MP mp,pointer w, scaled  dx,
10863                          scaled dy, boolean  ccw) {
10864   pointer ww; /* a neighbor of knot~|w| */
10865   integer s; /* turn amount so far */
10866   integer t; /* |ab_vs_cd| result */
10867   s=0;
10868   if ( ccw ) { 
10869     ww=mp_link(w);
10870     do {  
10871       t=mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(ww)-x_coord(w)),
10872                         dx,(y_coord(ww)-y_coord(w)));
10873       if ( t<0 ) break;
10874       incr(s);
10875       w=ww; ww=mp_link(ww);
10876     } while (t>0);
10877   } else { 
10878     ww=knil(w);
10879     while ( mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(w)-x_coord(ww)),
10880                             dx,(y_coord(w)-y_coord(ww))) < 0) { 
10881       decr(s);
10882       w=ww; ww=knil(ww);
10883     }
10884   }
10885   return s;
10886 }
10887
10888 @ When we're all done, the final offset is |w0| and the final curve direction
10889 is |(dxin,dyin)|.  With this knowledge of the incoming direction at |c|, we
10890 can correct |info(c)| which was erroneously based on an incoming offset
10891 of~|h|.
10892
10893 @d fix_by(A) info(c)=info(c)+(A)
10894
10895 @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of...@>=
10896 mp->spec_offset=info(c)-zero_off;
10897 if ( mp_link(c)==c ) {
10898   info(c)=zero_off+n;
10899 } else { 
10900   fix_by(k_needed);
10901   while ( w0!=h ) { fix_by(1); w0=mp_link(w0);  };
10902   while ( info(c)<=zero_off-n ) fix_by(n);
10903   while ( info(c)>zero_off ) fix_by(-n);
10904   if ( (info(c)!=zero_off)&&(mp_ab_vs_cd(mp, dy0,dxin,dx0,dyin)>=0) ) fix_by(n);
10905 }
10906
10907 @ Finally we want to reduce the general problem to situations that
10908 |fin_offset_prep| can handle. We split the cubic into at most three parts
10909 with respect to $d_{k-1}$, and apply |fin_offset_prep| to each part.
10910
10911 @<Complete the offset splitting process@>=
10912 ww=knil(w);
10913 @<Compute test coeff...@>;
10914 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set
10915   |t:=fraction_one+1|@>;
10916 if ( t>fraction_one ) {
10917   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1,x2,y0,y1,y2,1,turn_amt);
10918 } else {
10919   mp_split_cubic(mp, p,t); r=mp_link(p);
10920   x1a=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10921   x2a=t_of_the_way(x1a,x1);
10922   y1a=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10923   y2a=t_of_the_way(y1a,y1);
10924   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1a,x2a,y0,y1a,y2a,1,0); x0=x2a; y0=y2a;
10925   info(r)=zero_off-1;
10926   if ( turn_amt>=0 ) {
10927     t1=t_of_the_way(t1,t2);
10928     if ( t1>0 ) t1=0;
10929     t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10930     if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10931     @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>;
10932     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,0);
10933   } else {
10934     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,(-1-turn_amt));
10935   }
10936 }
10937
10938 @ @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>=
10939 mp_split_cubic(mp, r,t); info(mp_link(r))=zero_off+1;
10940 x1a=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10941 x0a=t_of_the_way(x1,x1a);
10942 y1a=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10943 y0a=t_of_the_way(y1,y1a);
10944 mp_fin_offset_prep(mp, mp_link(r),w,x0a,x1a,x2,y0a,y1a,y2,1,turn_amt);
10945 x2=x0a; y2=y0a
10946
10947 @ At this point, the direction of the incoming pen edge is |(-du,-dv)|.
10948 When the component of $d(t)$ perpendicular to |(-du,-dv)| crosses zero, we
10949 need to decide whether the directions are parallel or antiparallel.  We
10950 can test this by finding the dot product of $d(t)$ and |(-du,-dv)|, but this
10951 should be avoided when the value of |turn_amt| already determines the
10952 answer.  If |t2<0|, there is one crossing and it is antiparallel only if
10953 |turn_amt>=0|.  If |turn_amt<0|, there should always be at least one
10954 crossing and the first crossing cannot be antiparallel.
10955
10956 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set...@>=
10957 t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10958 if ( turn_amt>=0 ) {
10959   if ( t2<0 ) {
10960     t=fraction_one+1;
10961   } else { 
10962     u0=t_of_the_way(x0,x1);
10963     u1=t_of_the_way(x1,x2);
10964     ss=mp_take_fraction(mp, -du,t_of_the_way(u0,u1));
10965     v0=t_of_the_way(y0,y1);
10966     v1=t_of_the_way(y1,y2);
10967     ss=ss+mp_take_fraction(mp, -dv,t_of_the_way(v0,v1));
10968     if ( ss<0 ) t=fraction_one+1;
10969   }
10970 } else if ( t>fraction_one ) {
10971   t=fraction_one;
10972 }
10973
10974 @ @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10975 integer u0,u1,v0,v1; /* intermediate values for $d(t)$ calculation */
10976 integer ss = 0; /* the part of the dot product computed so far */
10977 int d_sign; /* sign of overall change in direction for this cubic */
10978
10979 @ If the cubic almost has a cusp, it is a numerically ill-conditioned
10980 problem to decide which way it loops around but that's OK as long we're
10981 consistent.  To make \&{doublepath} envelopes work properly, reversing
10982 the path should always change the sign of |turn_amt|.
10983
10984 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>=
10985 d_sign=mp_ab_vs_cd(mp, dx,dyin, dxin,dy);
10986 if ( d_sign==0 ) {
10987   @<Check rotation direction based on node position@>
10988 }
10989 if ( d_sign==0 ) {
10990   if ( dx==0 ) {
10991     if ( dy>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1;
10992   } else {
10993     if ( dx>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1; 
10994   }
10995 }
10996 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is
10997   more than $180^\circ$@>;
10998 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp, w, dxin, dyin, (d_sign>0));
10999 if ( ss<0 ) turn_amt=turn_amt-d_sign*n
11000
11001 @ We check rotation direction by looking at the vector connecting the current
11002 node with the next. If its angle with incoming and outgoing tangents has the
11003 same sign, we pick this as |d_sign|, since it means we have a flex, not a cusp.
11004 Otherwise we proceed to the cusp code.
11005
11006 @<Check rotation direction based on node position@>=
11007 u0=x_coord(q)-x_coord(p);
11008 u1=y_coord(q)-y_coord(p);
11009 d_sign = half(mp_ab_vs_cd(mp, dx, u1, u0, dy)+
11010   mp_ab_vs_cd(mp, u0, dyin, dxin, u1));
11011
11012 @ In order to be invariant under path reversal, the result of this computation
11013 should not change when |x0|, |y0|, $\ldots$ are all negated and |(x0,y0)| is
11014 then swapped with |(x2,y2)|.  We make use of the identities
11015 |take_fraction(-a,-b)=take_fraction(a,b)| and
11016 |t_of_the_way(-a,-b)=-(t_of_the_way(a,b))|.
11017
11018 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is...@>=
11019 t0=half(mp_take_fraction(mp, x0,y2))-half(mp_take_fraction(mp, x2,y0));
11020 t1=half(mp_take_fraction(mp, x1,(y0+y2)))-half(mp_take_fraction(mp, y1,(x0+x2)));
11021 if ( t0==0 ) t0=d_sign; /* path reversal always negates |d_sign| */
11022 if ( t0>0 ) {
11023   t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,-t0);
11024   u0=t_of_the_way(x0,x1);
11025   u1=t_of_the_way(x1,x2);
11026   v0=t_of_the_way(y0,y1);
11027   v1=t_of_the_way(y1,y2);
11028 } else { 
11029   t=mp_crossing_point(mp, -t0,t1,t0);
11030   u0=t_of_the_way(x2,x1);
11031   u1=t_of_the_way(x1,x0);
11032   v0=t_of_the_way(y2,y1);
11033   v1=t_of_the_way(y1,y0);
11034 }
11035 ss=mp_take_fraction(mp, (x0+x2),t_of_the_way(u0,u1))+
11036    mp_take_fraction(mp, (y0+y2),t_of_the_way(v0,v1))
11037
11038 @ Here's a routine that prints an envelope spec in symbolic form.  It assumes
11039 that the |cur_pen| has not been walked around to the first offset.
11040
11041 @c 
11042 static void mp_print_spec (MP mp,pointer cur_spec, pointer cur_pen, const char *s) {
11043   pointer p,q; /* list traversal */
11044   pointer w; /* the current pen offset */
11045   mp_print_diagnostic(mp, "Envelope spec",s,true);
11046   p=cur_spec; w=mp_pen_walk(mp, cur_pen,mp->spec_offset);
11047   mp_print_ln(mp);
11048   mp_print_two(mp, x_coord(cur_spec),y_coord(cur_spec));
11049   mp_print(mp, " % beginning with offset ");
11050   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
11051   do { 
11052     while (1) {  
11053       q=mp_link(p);
11054       @<Print the cubic between |p| and |q|@>;
11055       p=q;
11056           if ((p==cur_spec) || (info(p)!=zero_off)) 
11057         break;
11058     }
11059     if ( info(p)!=zero_off ) {
11060       @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>;
11061     }
11062   } while (p!=cur_spec);
11063   mp_print_nl(mp, " & cycle");
11064   mp_end_diagnostic(mp, true);
11065 }
11066
11067 @ @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>=
11068
11069   w=mp_pen_walk(mp, w, (info(p)-zero_off));
11070   mp_print(mp, " % ");
11071   if ( info(p)>zero_off ) mp_print(mp, "counter");
11072   mp_print(mp, "clockwise to offset ");
11073   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
11074 }
11075
11076 @ @<Print the cubic between |p| and |q|@>=
11077
11078   mp_print_nl(mp, "   ..controls ");
11079   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p));
11080   mp_print(mp, " and ");
11081   mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
11082   mp_print_nl(mp, " ..");
11083   mp_print_two(mp, x_coord(q),y_coord(q));
11084 }
11085
11086 @ Once we have an envelope spec, the remaining task to construct the actual
11087 envelope by offsetting each cubic as determined by the |info| fields in
11088 the knots.  First we use |offset_prep| to convert the |c| into an envelope
11089 spec. Then we add the offsets so that |c| becomes a cyclic path that represents
11090 the envelope.
11091
11092 The |ljoin| and |miterlim| parameters control the treatment of points where the
11093 pen offset changes, and |lcap| controls the endpoints of a \&{doublepath}.
11094 The endpoints are easily located because |c| is given in undoubled form
11095 and then doubled in this procedure.  We use |spec_p1| and |spec_p2| to keep
11096 track of the endpoints and treat them like very sharp corners.
11097 Butt end caps are treated like beveled joins; round end caps are treated like
11098 round joins; and square end caps are achieved by setting |join_type:=3|.
11099
11100 None of these parameters apply to inside joins where the convolution tracing
11101 has retrograde lines.  In such cases we use a simple connect-the-endpoints
11102 approach that is achieved by setting |join_type:=2|.
11103
11104 @c
11105 static pointer mp_make_envelope (MP mp,pointer c, pointer h, quarterword ljoin,
11106   quarterword lcap, scaled miterlim) {
11107   pointer p,q,r,q0; /* for manipulating the path */
11108   int join_type=0; /* codes |0..3| for mitered, round, beveled, or square */
11109   pointer w,w0; /* the pen knot for the current offset */
11110   scaled qx,qy; /* unshifted coordinates of |q| */
11111   halfword k,k0; /* controls pen edge insertion */
11112   @<Other local variables for |make_envelope|@>;
11113   dxin=0; dyin=0; dxout=0; dyout=0;
11114   mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
11115   @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>;
11116   @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to
11117     the initial offset@>;
11118   w=h;
11119   p=c;
11120   do {  
11121     q=mp_link(p); q0=q;
11122     qx=x_coord(q); qy=y_coord(q);
11123     k=info(q);
11124     k0=k; w0=w;
11125     if ( k!=zero_off ) {
11126       @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>;
11127     }
11128     @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>;
11129     while ( k!=zero_off ) { 
11130       @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>;
11131       if ( (join_type==1)||(k==zero_off) )
11132          q=mp_insert_knot(mp, q,qx+x_coord(w),qy+y_coord(w));
11133     };
11134     if ( q!=mp_link(p) ) {
11135       @<Set |p=mp_link(p)| and add knots between |p| and |q| as
11136         required by |join_type|@>;
11137     }
11138     p=q;
11139   } while (q0!=c);
11140   return c;
11141 }
11142
11143 @ @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to...@>=
11144 c=mp_offset_prep(mp, c,h);
11145 if ( mp->internal[mp_tracing_specs]>0 ) 
11146   mp_print_spec(mp, c,h,"");
11147 h=mp_pen_walk(mp, h,mp->spec_offset)
11148
11149 @ Mitered and squared-off joins depend on path directions that are difficult to
11150 compute for degenerate cubics.  The envelope spec computed by |offset_prep| can
11151 have degenerate cubics only if the entire cycle collapses to a single
11152 degenerate cubic.  Setting |join_type:=2| in this case makes the computed
11153 envelope degenerate as well.
11154
11155 @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>=
11156 if ( k<zero_off ) {
11157   join_type=2;
11158 } else {
11159   if ( (q!=mp->spec_p1)&&(q!=mp->spec_p2) ) join_type=ljoin;
11160   else if ( lcap==2 ) join_type=3;
11161   else join_type=2-lcap;
11162   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11163     @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of
11164       degeneracy set |join_type:=2|@>;
11165     if ( join_type==0 ) {
11166       @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|
11167         then set |join_type:=2|@>;
11168     }
11169   }
11170 }
11171
11172 @ @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|...@>=
11173
11174   tmp=mp_take_fraction(mp, miterlim,fraction_half+
11175       half(mp_take_fraction(mp, dxin,dxout)+mp_take_fraction(mp, dyin,dyout)));
11176   if ( tmp<unity )
11177     if ( mp_take_scaled(mp, miterlim,tmp)<unity ) join_type=2;
11178 }
11179
11180 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11181 fraction dxin,dyin,dxout,dyout; /* directions at |q| when square or mitered */
11182 scaled tmp; /* a temporary value */
11183
11184 @ The coordinates of |p| have already been shifted unless |p| is the first
11185 knot in which case they get shifted at the very end.
11186
11187 @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>=
11188 right_x(p)=right_x(p)+x_coord(w);
11189 right_y(p)=right_y(p)+y_coord(w);
11190 left_x(q)=left_x(q)+x_coord(w);
11191 left_y(q)=left_y(q)+y_coord(w);
11192 x_coord(q)=x_coord(q)+x_coord(w);
11193 y_coord(q)=y_coord(q)+y_coord(w);
11194 left_type(q)=mp_explicit;
11195 right_type(q)=mp_explicit
11196
11197 @ @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>=
11198 if ( k>zero_off ){ w=mp_link(w); decr(k);  }
11199 else { w=knil(w); incr(k);  }
11200
11201 @ The cubic from |q| to the new knot at |(x,y)| becomes a line segment and
11202 the |right_x| and |right_y| fields of |r| are set from |q|.  This is done in
11203 case the cubic containing these control points is ``yet to be examined.''
11204
11205 @<Declarations@>=
11206 static pointer mp_insert_knot (MP mp,pointer q, scaled x, scaled y);
11207
11208 @ @c
11209 pointer mp_insert_knot (MP mp,pointer q, scaled x, scaled y) {
11210   /* returns the inserted knot */
11211   pointer r; /* the new knot */
11212   r=mp_get_node(mp, knot_node_size);
11213   mp_link(r)=mp_link(q); mp_link(q)=r;
11214   right_x(r)=right_x(q);
11215   right_y(r)=right_y(q);
11216   x_coord(r)=x;
11217   y_coord(r)=y;
11218   right_x(q)=x_coord(q);
11219   right_y(q)=y_coord(q);
11220   left_x(r)=x_coord(r);
11221   left_y(r)=y_coord(r);
11222   left_type(r)=mp_explicit;
11223   right_type(r)=mp_explicit;
11224   originator(r)=mp_program_code;
11225   return r;
11226 }
11227
11228 @ After setting |p:=mp_link(p)|, either |join_type=1| or |q=mp_link(p)|.
11229
11230 @<Set |p=mp_link(p)| and add knots between |p| and |q| as...@>=
11231
11232   p=mp_link(p);
11233   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11234     if ( join_type==0 ) {
11235       @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>
11236     } else {
11237       @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a
11238         squared join@>;
11239     }
11240     if ( r!=null ) { 
11241       right_x(r)=x_coord(r);
11242       right_y(r)=y_coord(r);
11243     }
11244   }
11245 }
11246
11247 @ For very small angles, adding a knot is unnecessary and would cause numerical
11248 problems, so we just set |r:=null| in that case.
11249
11250 @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>=
11251
11252   det=mp_take_fraction(mp, dyout,dxin)-mp_take_fraction(mp, dxout,dyin);
11253   if ( abs(det)<26844 ) { 
11254      r=null; /* sine $<10^{-4}$ */
11255   } else { 
11256     tmp=mp_take_fraction(mp, x_coord(q)-x_coord(p),dyout)-
11257         mp_take_fraction(mp, y_coord(q)-y_coord(p),dxout);
11258     tmp=mp_make_fraction(mp, tmp,det);
11259     r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11260       y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11261   }
11262 }
11263
11264 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11265 fraction det; /* a determinant used for mitered join calculations */
11266
11267 @ @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a...@>=
11268
11269   ht_x=y_coord(w)-y_coord(w0);
11270   ht_y=x_coord(w0)-x_coord(w);
11271   while ( (abs(ht_x)<fraction_half)&&(abs(ht_y)<fraction_half) ) { 
11272     ht_x+=ht_x; ht_y+=ht_y;
11273   }
11274   @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range dot
11275     product with |(ht_x,ht_y)|@>;
11276   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxin,ht_x)+
11277                                   mp_take_fraction(mp, dyin,ht_y));
11278   r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11279                          y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11280   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxout,ht_x)+
11281                                   mp_take_fraction(mp, dyout,ht_y));
11282   r=mp_insert_knot(mp, r,x_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxout),
11283                          y_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyout));
11284 }
11285
11286 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11287 fraction ht_x,ht_y; /* perpendicular to the segment from |p| to |q| */
11288 scaled max_ht; /* maximum height of the pen polygon above the |w0|-|w| line */
11289 halfword kk; /* keeps track of the pen vertices being scanned */
11290 pointer ww; /* the pen vertex being tested */
11291
11292 @ The dot product of the vector from |w0| to |ww| with |(ht_x,ht_y)| ranges
11293 from zero to |max_ht|.
11294
11295 @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range...@>=
11296 max_ht=0;
11297 kk=zero_off;
11298 ww=w;
11299 while (1)  { 
11300   @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>;
11301   if ( kk==k0 ) break;
11302   tmp=mp_take_fraction(mp, (x_coord(ww)-x_coord(w0)),ht_x)+
11303       mp_take_fraction(mp, (y_coord(ww)-y_coord(w0)),ht_y);
11304   if ( tmp>max_ht ) max_ht=tmp;
11305 }
11306
11307
11308 @ @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>=
11309 if ( kk>k0 ) { ww=mp_link(ww); decr(kk);  }
11310 else { ww=knil(ww); incr(kk);  }
11311
11312 @ @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>=
11313 if ( left_type(c)==mp_endpoint ) { 
11314   mp->spec_p1=mp_htap_ypoc(mp, c);
11315   mp->spec_p2=mp->path_tail;
11316   originator(mp->spec_p1)=mp_program_code;
11317   mp_link(mp->spec_p2)=mp_link(mp->spec_p1);
11318   mp_link(mp->spec_p1)=c;
11319   mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p1);
11320   c=mp->spec_p1;
11321   if ( c!=mp_link(c) ) {
11322     originator(mp->spec_p2)=mp_program_code;
11323     mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p2);
11324   } else {
11325     @<Make |c| look like a cycle of length one@>;
11326   }
11327 }
11328
11329 @ @<Make |c| look like a cycle of length one@>=
11330
11331   left_type(c)=mp_explicit; right_type(c)=mp_explicit;
11332   left_x(c)=x_coord(c); left_y(c)=y_coord(c);
11333   right_x(c)=x_coord(c); right_y(c)=y_coord(c);
11334 }
11335
11336 @ In degenerate situations we might have to look at the knot preceding~|q|.
11337 That knot is |p| but if |p<>c|, its coordinates have already been offset by |w|.
11338
11339 @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of...@>=
11340 dxin=x_coord(q)-left_x(q);
11341 dyin=y_coord(q)-left_y(q);
11342 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11343   dxin=x_coord(q)-right_x(p);
11344   dyin=y_coord(q)-right_y(p);
11345   if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11346     dxin=x_coord(q)-x_coord(p);
11347     dyin=y_coord(q)-y_coord(p);
11348     if ( p!=c ) { /* the coordinates of |p| have been offset by |w| */
11349       dxin=dxin+x_coord(w);
11350       dyin=dyin+y_coord(w);
11351     }
11352   }
11353 }
11354 tmp=mp_pyth_add(mp, dxin,dyin);
11355 if ( tmp==0 ) {
11356   join_type=2;
11357 } else { 
11358   dxin=mp_make_fraction(mp, dxin,tmp);
11359   dyin=mp_make_fraction(mp, dyin,tmp);
11360   @<Set the outgoing direction at |q|@>;
11361 }
11362
11363 @ If |q=c| then the coordinates of |r| and the control points between |q|
11364 and~|r| have already been offset by |h|.
11365
11366 @<Set the outgoing direction at |q|@>=
11367 dxout=right_x(q)-x_coord(q);
11368 dyout=right_y(q)-y_coord(q);
11369 if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11370   r=mp_link(q);
11371   dxout=left_x(r)-x_coord(q);
11372   dyout=left_y(r)-y_coord(q);
11373   if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11374     dxout=x_coord(r)-x_coord(q);
11375     dyout=y_coord(r)-y_coord(q);
11376   }
11377 }
11378 if ( q==c ) {
11379   dxout=dxout-x_coord(h);
11380   dyout=dyout-y_coord(h);
11381 }
11382 tmp=mp_pyth_add(mp, dxout,dyout);
11383 if ( tmp==0 ) mp_confusion(mp, "degenerate spec");
11384 @:this can't happen degerate spec}{\quad degenerate spec@>
11385 dxout=mp_make_fraction(mp, dxout,tmp);
11386 dyout=mp_make_fraction(mp, dyout,tmp)
11387
11388 @* \[23] Direction and intersection times.
11389 A path of length $n$ is defined parametrically by functions $x(t)$ and
11390 $y(t)$, for |0<=t<=n|; we can regard $t$ as the ``time'' at which the path
11391 reaches the point $\bigl(x(t),y(t)\bigr)$.  In this section of the program
11392 we shall consider operations that determine special times associated with
11393 given paths: the first time that a path travels in a given direction, and
11394 a pair of times at which two paths cross each other.
11395
11396 @ Let's start with the easier task. The function |find_direction_time| is
11397 given a direction |(x,y)| and a path starting at~|h|. If the path never
11398 travels in direction |(x,y)|, the direction time will be~|-1|; otherwise
11399 it will be nonnegative.
11400
11401 Certain anomalous cases can arise: If |(x,y)=(0,0)|, so that the given
11402 direction is undefined, the direction time will be~0. If $\bigl(x'(t),
11403 y'(t)\bigr)=(0,0)$, so that the path direction is undefined, it will be
11404 assumed to match any given direction at time~|t|.
11405
11406 The routine solves this problem in nondegenerate cases by rotating the path
11407 and the given direction so that |(x,y)=(1,0)|; i.e., the main task will be
11408 to find when a given path first travels ``due east.''
11409
11410 @c 
11411 static scaled mp_find_direction_time (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
11412   scaled max; /* $\max\bigl(\vert x\vert,\vert y\vert\bigr)$ */
11413   pointer p,q; /* for list traversal */
11414   scaled n; /* the direction time at knot |p| */
11415   scaled tt; /* the direction time within a cubic */
11416   @<Other local variables for |find_direction_time|@>;
11417   @<Normalize the given direction for better accuracy;
11418     but |return| with zero result if it's zero@>;
11419   n=0; p=h; phi=0;
11420   while (1) { 
11421     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) break;
11422     q=mp_link(p);
11423     @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then
11424       |goto found| if the rotated cubic travels due east at some time |tt|;
11425       but |break| if an entire cyclic path has been traversed@>;
11426     p=q; n=n+unity;
11427   }
11428   return (-unity);
11429 FOUND: 
11430   return (n+tt);
11431 }
11432
11433 @ @<Normalize the given direction for better accuracy...@>=
11434 if ( abs(x)<abs(y) ) { 
11435   x=mp_make_fraction(mp, x,abs(y));
11436   if ( y>0 ) y=fraction_one; else y=-fraction_one;
11437 } else if ( x==0 ) { 
11438   return 0;
11439 } else  { 
11440   y=mp_make_fraction(mp, y,abs(x));
11441   if ( x>0 ) x=fraction_one; else x=-fraction_one;
11442 }
11443
11444 @ Since we're interested in the tangent directions, we work with the
11445 derivative $${1\over3}B'(x_0,x_1,x_2,x_3;t)=
11446 B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$$ instead of
11447 $B(x_0,x_1,x_2,x_3;t)$ itself. The derived coefficients are also scaled up
11448 in order to achieve better accuracy.
11449
11450 The given path may turn abruptly at a knot, and it might pass the critical
11451 tangent direction at such a time. Therefore we remember the direction |phi|
11452 in which the previous rotated cubic was traveling. (The value of |phi| will be
11453 undefined on the first cubic, i.e., when |n=0|.)
11454
11455 @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then...@>=
11456 tt=0;
11457 @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples of the control
11458   points of the rotated derivatives@>;
11459 if ( y1==0 ) if ( x1>=0 ) goto FOUND;
11460 if ( n>0 ) { 
11461   @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>;
11462   if ( p==h ) break;
11463   };
11464 if ( (x3!=0)||(y3!=0) ) phi=mp_n_arg(mp, x3,y3);
11465 @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by
11466   |x1,x2,x3,y1,y2,y3| travels eastward at some time~|tt|@>
11467
11468 @ @<Other local variables for |find_direction_time|@>=
11469 scaled x1,x2,x3,y1,y2,y3;  /* multiples of rotated derivatives */
11470 angle theta,phi; /* angles of exit and entry at a knot */
11471 fraction t; /* temp storage */
11472
11473 @ @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples...@>=
11474 x1=right_x(p)-x_coord(p); x2=left_x(q)-right_x(p);
11475 x3=x_coord(q)-left_x(q);
11476 y1=right_y(p)-y_coord(p); y2=left_y(q)-right_y(p);
11477 y3=y_coord(q)-left_y(q);
11478 max=abs(x1);
11479 if ( abs(x2)>max ) max=abs(x2);
11480 if ( abs(x3)>max ) max=abs(x3);
11481 if ( abs(y1)>max ) max=abs(y1);
11482 if ( abs(y2)>max ) max=abs(y2);
11483 if ( abs(y3)>max ) max=abs(y3);
11484 if ( max==0 ) goto FOUND;
11485 while ( max<fraction_half ){ 
11486   max+=max; x1+=x1; x2+=x2; x3+=x3;
11487   y1+=y1; y2+=y2; y3+=y3;
11488 }
11489 t=x1; x1=mp_take_fraction(mp, x1,x)+mp_take_fraction(mp, y1,y);
11490 y1=mp_take_fraction(mp, y1,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11491 t=x2; x2=mp_take_fraction(mp, x2,x)+mp_take_fraction(mp, y2,y);
11492 y2=mp_take_fraction(mp, y2,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11493 t=x3; x3=mp_take_fraction(mp, x3,x)+mp_take_fraction(mp, y3,y);
11494 y3=mp_take_fraction(mp, y3,x)-mp_take_fraction(mp, t,y)
11495
11496 @ @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>=
11497 theta=mp_n_arg(mp, x1,y1);
11498 if ( theta>=0 ) if ( phi<=0 ) if ( phi>=theta-one_eighty_deg ) goto FOUND;
11499 if ( theta<=0 ) if ( phi>=0 ) if ( phi<=theta+one_eighty_deg ) goto FOUND
11500
11501 @ In this step we want to use the |crossing_point| routine to find the
11502 roots of the quadratic equation $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$.
11503 Several complications arise: If the quadratic equation has a double root,
11504 the curve never crosses zero, and |crossing_point| will find nothing;
11505 this case occurs iff $y_1y_3=y_2^2$ and $y_1y_2<0$. If the quadratic
11506 equation has simple roots, or only one root, we may have to negate it
11507 so that $B(y_1,y_2,y_3;t)$ crosses from positive to negative at its first root.
11508 And finally, we need to do special things if $B(y_1,y_2,y_3;t)$ is
11509 identically zero.
11510
11511 @ @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by...@>=
11512 if ( x1<0 ) if ( x2<0 ) if ( x3<0 ) goto DONE;
11513 if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y3,y2,y2)==0 ) {
11514   @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11515     either |goto found| or |goto done|@>;
11516 }
11517 if ( y1<=0 ) {
11518   if ( y1<0 ) { y1=-y1; y2=-y2; y3=-y3; }
11519   else if ( y2>0 ){ y2=-y2; y3=-y3; };
11520 }
11521 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$ to see if
11522   $B(x_1,x_2,x_3;t)\ge0$@>;
11523 DONE:
11524
11525 @ The quadratic polynomial $B(y_1,y_2,y_3;t)$ begins |>=0| and has at most
11526 two roots, because we know that it isn't identically zero.
11527
11528 It must be admitted that the |crossing_point| routine is not perfectly accurate;
11529 rounding errors might cause it to find a root when $y_1y_3>y_2^2$, or to
11530 miss the roots when $y_1y_3<y_2^2$. The rotation process is itself
11531 subject to rounding errors. Yet this code optimistically tries to
11532 do the right thing.
11533
11534 @d we_found_it { tt=(t+04000) / 010000; goto FOUND; }
11535
11536 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$...@>=
11537 t=mp_crossing_point(mp, y1,y2,y3);
11538 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11539 y2=t_of_the_way(y2,y3);
11540 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11541 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11542 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11543 if ( x1>=0 ) we_found_it;
11544 if ( y2>0 ) y2=0;
11545 tt=t; t=mp_crossing_point(mp, 0,-y2,-y3);
11546 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11547 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11548 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11549 if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) { 
11550   t=t_of_the_way(tt,fraction_one); we_found_it;
11551 }
11552
11553 @ @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11554     either |goto found| or |goto done|@>=
11555
11556   if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y2,0,0)<0 ) {
11557     t=mp_make_fraction(mp, y1,y1-y2);
11558     x1=t_of_the_way(x1,x2);
11559     x2=t_of_the_way(x2,x3);
11560     if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) we_found_it;
11561   } else if ( y3==0 ) {
11562     if ( y1==0 ) {
11563       @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|@>;
11564     } else if ( x3>=0 ) {
11565       tt=unity; goto FOUND;
11566     }
11567   }
11568   goto DONE;
11569 }
11570
11571 @ At this point we know that the derivative of |y(t)| is identically zero,
11572 and that |x1<0|; but either |x2>=0| or |x3>=0|, so there's some hope of
11573 traveling east.
11574
11575 @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|...@>=
11576
11577   t=mp_crossing_point(mp, -x1,-x2,-x3);
11578   if ( t<=fraction_one ) we_found_it;
11579   if ( mp_ab_vs_cd(mp, x1,x3,x2,x2)<=0 ) { 
11580     t=mp_make_fraction(mp, x1,x1-x2); we_found_it;
11581   }
11582 }
11583
11584 @ The intersection of two cubics can be found by an interesting variant
11585 of the general bisection scheme described in the introduction to
11586 |crossing_point|.\
11587 Given $w(t)=B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and $z(t)=B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$,
11588 we wish to find a pair of times $(t_1,t_2)$ such that $w(t_1)=z(t_2)$,
11589 if an intersection exists. First we find the smallest rectangle that
11590 encloses the points $\{w_0,w_1,w_2,w_3\}$ and check that it overlaps
11591 the smallest rectangle that encloses
11592 $\{z_0,z_1,z_2,z_3\}$; if not, the cubics certainly don't intersect.
11593 But if the rectangles do overlap, we bisect the intervals, getting
11594 new cubics $w'$ and~$w''$, $z'$~and~$z''$; the intersection routine first
11595 tries for an intersection between $w'$ and~$z'$, then (if unsuccessful)
11596 between $w'$ and~$z''$, then (if still unsuccessful) between $w''$ and~$z'$,
11597 finally (if thrice unsuccessful) between $w''$ and~$z''$. After $l$~successful
11598 levels of bisection we will have determined the intersection times $t_1$
11599 and~$t_2$ to $l$~bits of accuracy.
11600
11601 \def\submin{_{\rm min}} \def\submax{_{\rm max}}
11602 As before, it is better to work with the numbers $W_k=2^l(w_k-w_{k-1})$
11603 and $Z_k=2^l(z_k-z_{k-1})$ rather than the coefficients $w_k$ and $z_k$
11604 themselves. We also need one other quantity, $\Delta=2^l(w_0-z_0)$,
11605 to determine when the enclosing rectangles overlap. Here's why:
11606 The $x$~coordinates of~$w(t)$ are between $u\submin$ and $u\submax$,
11607 and the $x$~coordinates of~$z(t)$ are between $x\submin$ and $x\submax$,
11608 if we write $w_k=(u_k,v_k)$ and $z_k=(x_k,y_k)$ and $u\submin=
11609 \min(u_0,u_1,u_2,u_3)$, etc. These intervals of $x$~coordinates
11610 overlap if and only if $u\submin\L x\submax$ and
11611 $x\submin\L u\submax$. Letting
11612 $$U\submin=\min(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),\;
11613   U\submax=\max(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),$$
11614 we have $2^lu\submin=2^lu_0+U\submin$, etc.; the condition for overlap
11615 reduces to
11616 $$X\submin-U\submax\L 2^l(u_0-x_0)\L X\submax-U\submin.$$
11617 Thus we want to maintain the quantity $2^l(u_0-x_0)$; similarly,
11618 the quantity $2^l(v_0-y_0)$ accounts for the $y$~coordinates. The
11619 coordinates of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ must stay bounded as $l$ increases,
11620 because of the overlap condition; i.e., we know that $X\submin$,
11621 $X\submax$, and their relatives are bounded, hence $X\submax-
11622 U\submin$ and $X\submin-U\submax$ are bounded.
11623
11624 @ Incidentally, if the given cubics intersect more than once, the process
11625 just sketched will not necessarily find the lexicographically smallest pair
11626 $(t_1,t_2)$. The solution actually obtained will be smallest in ``shuffled
11627 order''; i.e., if $t_1=(.a_1a_2\ldots a_{16})_2$ and
11628 $t_2=(.b_1b_2\ldots b_{16})_2$, then we will minimize
11629 $a_1b_1a_2b_2\ldots a_{16}b_{16}$, not
11630 $a_1a_2\ldots a_{16}b_1b_2\ldots b_{16}$.
11631 Shuffled order agrees with lexicographic order if all pairs of solutions
11632 $(t_1,t_2)$ and $(t_1',t_2')$ have the property that $t_1<t_1'$ iff
11633 $t_2<t_2'$; but in general, lexicographic order can be quite different,
11634 and the bisection algorithm would be substantially less efficient if it were
11635 constrained by lexicographic order.
11636
11637 For example, suppose that an overlap has been found for $l=3$ and
11638 $(t_1,t_2)= (.101,.011)$ in binary, but that no overlap is produced by
11639 either of the alternatives $(.1010,.0110)$, $(.1010,.0111)$ at level~4.
11640 Then there is probably an intersection in one of the subintervals
11641 $(.1011,.011x)$; but lexicographic order would require us to explore
11642 $(.1010,.1xxx)$ and $(.1011,.00xx)$ and $(.1011,.010x)$ first. We wouldn't
11643 want to store all of the subdivision data for the second path, so the
11644 subdivisions would have to be regenerated many times. Such inefficiencies
11645 would be associated with every `1' in the binary representation of~$t_1$.
11646
11647 @ The subdivision process introduces rounding errors, hence we need to
11648 make a more liberal test for overlap. It is not hard to show that the
11649 computed values of $U_i$ differ from the truth by at most~$l$, on
11650 level~$l$, hence $U\submin$ and $U\submax$ will be at most $3l$ in error.
11651 If $\beta$ is an upper bound on the absolute error in the computed
11652 components of $\Delta=(|delx|,|dely|)$ on level~$l$, we will replace
11653 the test `$X\submin-U\submax\L|delx|$' by the more liberal test
11654 `$X\submin-U\submax\L|delx|+|tol|$', where $|tol|=6l+\beta$.
11655
11656 More accuracy is obtained if we try the algorithm first with |tol=0|;
11657 the more liberal tolerance is used only if an exact approach fails.
11658 It is convenient to do this double-take by letting `3' in the preceding
11659 paragraph be a parameter, which is first 0, then 3.
11660
11661 @<Glob...@>=
11662 unsigned int tol_step; /* either 0 or 3, usually */
11663
11664 @ We shall use an explicit stack to implement the recursive bisection
11665 method described above. The |bisect_stack| array will contain numerous 5-word
11666 packets like $(U_1,U_2,U_3,U\submin,U\submax)$, as well as 20-word packets
11667 comprising the 5-word packets for $U$, $V$, $X$, and~$Y$.
11668
11669 The following macros define the allocation of stack positions to
11670 the quantities needed for bisection-intersection.
11671
11672 @d stack_1(A) mp->bisect_stack[(A)] /* $U_1$, $V_1$, $X_1$, or $Y_1$ */
11673 @d stack_2(A) mp->bisect_stack[(A)+1] /* $U_2$, $V_2$, $X_2$, or $Y_2$ */
11674 @d stack_3(A) mp->bisect_stack[(A)+2] /* $U_3$, $V_3$, $X_3$, or $Y_3$ */
11675 @d stack_min(A) mp->bisect_stack[(A)+3]
11676   /* $U\submin$, $V\submin$, $X\submin$, or $Y\submin$ */
11677 @d stack_max(A) mp->bisect_stack[(A)+4]
11678   /* $U\submax$, $V\submax$, $X\submax$, or $Y\submax$ */
11679 @d int_packets 20 /* number of words to represent $U_k$, $V_k$, $X_k$, and $Y_k$ */
11680 @#
11681 @d u_packet(A) ((A)-5)
11682 @d v_packet(A) ((A)-10)
11683 @d x_packet(A) ((A)-15)
11684 @d y_packet(A) ((A)-20)
11685 @d l_packets (mp->bisect_ptr-int_packets)
11686 @d r_packets mp->bisect_ptr
11687 @d ul_packet u_packet(l_packets) /* base of $U'_k$ variables */
11688 @d vl_packet v_packet(l_packets) /* base of $V'_k$ variables */
11689 @d xl_packet x_packet(l_packets) /* base of $X'_k$ variables */
11690 @d yl_packet y_packet(l_packets) /* base of $Y'_k$ variables */
11691 @d ur_packet u_packet(r_packets) /* base of $U''_k$ variables */
11692 @d vr_packet v_packet(r_packets) /* base of $V''_k$ variables */
11693 @d xr_packet x_packet(r_packets) /* base of $X''_k$ variables */
11694 @d yr_packet y_packet(r_packets) /* base of $Y''_k$ variables */
11695 @#
11696 @d u1l stack_1(ul_packet) /* $U'_1$ */
11697 @d u2l stack_2(ul_packet) /* $U'_2$ */
11698 @d u3l stack_3(ul_packet) /* $U'_3$ */
11699 @d v1l stack_1(vl_packet) /* $V'_1$ */
11700 @d v2l stack_2(vl_packet) /* $V'_2$ */
11701 @d v3l stack_3(vl_packet) /* $V'_3$ */
11702 @d x1l stack_1(xl_packet) /* $X'_1$ */
11703 @d x2l stack_2(xl_packet) /* $X'_2$ */
11704 @d x3l stack_3(xl_packet) /* $X'_3$ */
11705 @d y1l stack_1(yl_packet) /* $Y'_1$ */
11706 @d y2l stack_2(yl_packet) /* $Y'_2$ */
11707 @d y3l stack_3(yl_packet) /* $Y'_3$ */
11708 @d u1r stack_1(ur_packet) /* $U''_1$ */
11709 @d u2r stack_2(ur_packet) /* $U''_2$ */
11710 @d u3r stack_3(ur_packet) /* $U''_3$ */
11711 @d v1r stack_1(vr_packet) /* $V''_1$ */
11712 @d v2r stack_2(vr_packet) /* $V''_2$ */
11713 @d v3r stack_3(vr_packet) /* $V''_3$ */
11714 @d x1r stack_1(xr_packet) /* $X''_1$ */
11715 @d x2r stack_2(xr_packet) /* $X''_2$ */
11716 @d x3r stack_3(xr_packet) /* $X''_3$ */
11717 @d y1r stack_1(yr_packet) /* $Y''_1$ */
11718 @d y2r stack_2(yr_packet) /* $Y''_2$ */
11719 @d y3r stack_3(yr_packet) /* $Y''_3$ */
11720 @#
11721 @d stack_dx mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr] /* stacked value of |delx| */
11722 @d stack_dy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+1] /* stacked value of |dely| */
11723 @d stack_tol mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+2] /* stacked value of |tol| */
11724 @d stack_uv mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+3] /* stacked value of |uv| */
11725 @d stack_xy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+4] /* stacked value of |xy| */
11726 @d int_increment (int_packets+int_packets+5) /* number of stack words per level */
11727
11728 @<Glob...@>=
11729 integer *bisect_stack;
11730 integer bisect_ptr;
11731
11732 @ @<Allocate or initialize ...@>=
11733 mp->bisect_stack = xmalloc((bistack_size+1),sizeof(integer));
11734
11735 @ @<Dealloc variables@>=
11736 xfree(mp->bisect_stack);
11737
11738 @ @<Check the ``constant''...@>=
11739 if ( int_packets+17*int_increment>bistack_size ) mp->bad=19;
11740
11741 @ Computation of the min and max is a tedious but fairly fast sequence of
11742 instructions; exactly four comparisons are made in each branch.
11743
11744 @d set_min_max(A) 
11745   if ( stack_1((A))<0 ) {
11746     if ( stack_3((A))>=0 ) {
11747       if ( stack_2((A))<0 ) stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11748       else stack_min((A))=stack_1((A));
11749       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11750       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11751     } else { 
11752       stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11753       if ( stack_min((A))>stack_1((A)) ) stack_min((A))=stack_1((A));
11754       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11755       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11756     }
11757   } else if ( stack_3((A))<=0 ) {
11758     if ( stack_2((A))>0 ) stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11759     else stack_max((A))=stack_1((A));
11760     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11761     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11762   } else  { 
11763     stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11764     if ( stack_max((A))<stack_1((A)) ) stack_max((A))=stack_1((A));
11765     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11766     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11767   }
11768
11769 @ It's convenient to keep the current values of $l$, $t_1$, and $t_2$ in
11770 the integer form $2^l+2^lt_1$ and $2^l+2^lt_2$. The |cubic_intersection|
11771 routine uses global variables |cur_t| and |cur_tt| for this purpose;
11772 after successful completion, |cur_t| and |cur_tt| will contain |unity|
11773 plus the |scaled| values of $t_1$ and~$t_2$.
11774
11775 The values of |cur_t| and |cur_tt| will be set to zero if |cubic_intersection|
11776 finds no intersection. The routine gives up and gives an approximate answer
11777 if it has backtracked
11778 more than 5000 times (otherwise there are cases where several minutes
11779 of fruitless computation would be possible).
11780
11781 @d max_patience 5000
11782
11783 @<Glob...@>=
11784 integer cur_t;integer cur_tt; /* controls and results of |cubic_intersection| */
11785 integer time_to_go; /* this many backtracks before giving up */
11786 integer max_t; /* maximum of $2^{l+1}$ so far achieved */
11787
11788 @ The given cubics $B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and
11789 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$ are specified in adjacent knot nodes |(p,mp_link(p))|
11790 and |(pp,mp_link(pp))|, respectively.
11791
11792 @c 
11793 static void mp_cubic_intersection (MP mp,pointer p, pointer pp) {
11794   pointer q,qq; /* |mp_link(p)|, |mp_link(pp)| */
11795   mp->time_to_go=max_patience; mp->max_t=2;
11796   @<Initialize for intersections at level zero@>;
11797 CONTINUE:
11798   while (1) { 
11799     if ( mp->delx-mp->tol<=stack_max(x_packet(mp->xy))-stack_min(u_packet(mp->uv)))
11800     if ( mp->delx+mp->tol>=stack_min(x_packet(mp->xy))-stack_max(u_packet(mp->uv)))
11801     if ( mp->dely-mp->tol<=stack_max(y_packet(mp->xy))-stack_min(v_packet(mp->uv)))
11802     if ( mp->dely+mp->tol>=stack_min(y_packet(mp->xy))-stack_max(v_packet(mp->uv))) 
11803     { 
11804       if ( mp->cur_t>=mp->max_t ){ 
11805         if ( mp->max_t==two ) { /* we've done 17 bisections */ 
11806            mp->cur_t=halfp(mp->cur_t+1); 
11807                mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt+1); 
11808            return;
11809         }
11810         mp->max_t+=mp->max_t; mp->appr_t=mp->cur_t; mp->appr_tt=mp->cur_tt;
11811       }
11812       @<Subdivide for a new level of intersection@>;
11813       goto CONTINUE;
11814     }
11815     if ( mp->time_to_go>0 ) {
11816       decr(mp->time_to_go);
11817     } else { 
11818       while ( mp->appr_t<unity ) { 
11819         mp->appr_t+=mp->appr_t; mp->appr_tt+=mp->appr_tt;
11820       }
11821       mp->cur_t=mp->appr_t; mp->cur_tt=mp->appr_tt; return;
11822     }
11823     @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>;
11824   }
11825 }
11826
11827 @ The following variables are global, although they are used only by
11828 |cubic_intersection|, because it is necessary on some machines to
11829 split |cubic_intersection| up into two procedures.
11830
11831 @<Glob...@>=
11832 integer delx;integer dely; /* the components of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ */
11833 integer tol; /* bound on the uncertainty in the overlap test */
11834 integer uv;
11835 integer xy; /* pointers to the current packets of interest */
11836 integer three_l; /* |tol_step| times the bisection level */
11837 integer appr_t;integer appr_tt; /* best approximations known to the answers */
11838
11839 @ We shall assume that the coordinates are sufficiently non-extreme that
11840 integer overflow will not occur.
11841 @^overflow in arithmetic@>
11842
11843 @<Initialize for intersections at level zero@>=
11844 q=mp_link(p); qq=mp_link(pp); mp->bisect_ptr=int_packets;
11845 u1r=right_x(p)-x_coord(p); u2r=left_x(q)-right_x(p);
11846 u3r=x_coord(q)-left_x(q); set_min_max(ur_packet);
11847 v1r=right_y(p)-y_coord(p); v2r=left_y(q)-right_y(p);
11848 v3r=y_coord(q)-left_y(q); set_min_max(vr_packet);
11849 x1r=right_x(pp)-x_coord(pp); x2r=left_x(qq)-right_x(pp);
11850 x3r=x_coord(qq)-left_x(qq); set_min_max(xr_packet);
11851 y1r=right_y(pp)-y_coord(pp); y2r=left_y(qq)-right_y(pp);
11852 y3r=y_coord(qq)-left_y(qq); set_min_max(yr_packet);
11853 mp->delx=x_coord(p)-x_coord(pp); mp->dely=y_coord(p)-y_coord(pp);
11854 mp->tol=0; mp->uv=r_packets; mp->xy=r_packets; 
11855 mp->three_l=0; mp->cur_t=1; mp->cur_tt=1
11856
11857 @ @<Subdivide for a new level of intersection@>=
11858 stack_dx=mp->delx; stack_dy=mp->dely; stack_tol=mp->tol; 
11859 stack_uv=mp->uv; stack_xy=mp->xy;
11860 mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr+int_increment;
11861 mp->cur_t+=mp->cur_t; mp->cur_tt+=mp->cur_tt;
11862 u1l=stack_1(u_packet(mp->uv)); u3r=stack_3(u_packet(mp->uv));
11863 u2l=half(u1l+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11864 u2r=half(u3r+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11865 u3l=half(u2l+u2r); u1r=u3l;
11866 set_min_max(ul_packet); set_min_max(ur_packet);
11867 v1l=stack_1(v_packet(mp->uv)); v3r=stack_3(v_packet(mp->uv));
11868 v2l=half(v1l+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11869 v2r=half(v3r+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11870 v3l=half(v2l+v2r); v1r=v3l;
11871 set_min_max(vl_packet); set_min_max(vr_packet);
11872 x1l=stack_1(x_packet(mp->xy)); x3r=stack_3(x_packet(mp->xy));
11873 x2l=half(x1l+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11874 x2r=half(x3r+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11875 x3l=half(x2l+x2r); x1r=x3l;
11876 set_min_max(xl_packet); set_min_max(xr_packet);
11877 y1l=stack_1(y_packet(mp->xy)); y3r=stack_3(y_packet(mp->xy));
11878 y2l=half(y1l+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11879 y2r=half(y3r+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11880 y3l=half(y2l+y2r); y1r=y3l;
11881 set_min_max(yl_packet); set_min_max(yr_packet);
11882 mp->uv=l_packets; mp->xy=l_packets;
11883 mp->delx+=mp->delx; mp->dely+=mp->dely;
11884 mp->tol=mp->tol-mp->three_l+mp->tol_step; 
11885 mp->tol+=mp->tol; mp->three_l=mp->three_l+mp->tol_step
11886
11887 @ @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>=
11888 NOT_FOUND: 
11889 if ( odd(mp->cur_tt) ) {
11890   if ( odd(mp->cur_t) ) {
11891      @<Descend to the previous level and |goto not_found|@>;
11892   } else { 
11893     incr(mp->cur_t);
11894     mp->delx=mp->delx+stack_1(u_packet(mp->uv))+stack_2(u_packet(mp->uv))
11895       +stack_3(u_packet(mp->uv));
11896     mp->dely=mp->dely+stack_1(v_packet(mp->uv))+stack_2(v_packet(mp->uv))
11897       +stack_3(v_packet(mp->uv));
11898     mp->uv=mp->uv+int_packets; /* switch from |l_packets| to |r_packets| */
11899     decr(mp->cur_tt); mp->xy=mp->xy-int_packets; 
11900          /* switch from |r_packets| to |l_packets| */
11901     mp->delx=mp->delx+stack_1(x_packet(mp->xy))+stack_2(x_packet(mp->xy))
11902       +stack_3(x_packet(mp->xy));
11903     mp->dely=mp->dely+stack_1(y_packet(mp->xy))+stack_2(y_packet(mp->xy))
11904       +stack_3(y_packet(mp->xy));
11905   }
11906 } else { 
11907   incr(mp->cur_tt); mp->tol=mp->tol+mp->three_l;
11908   mp->delx=mp->delx-stack_1(x_packet(mp->xy))-stack_2(x_packet(mp->xy))
11909     -stack_3(x_packet(mp->xy));
11910   mp->dely=mp->dely-stack_1(y_packet(mp->xy))-stack_2(y_packet(mp->xy))
11911     -stack_3(y_packet(mp->xy));
11912   mp->xy=mp->xy+int_packets; /* switch from |l_packets| to |r_packets| */
11913 }
11914
11915 @ @<Descend to the previous level...@>=
11916
11917   mp->cur_t=halfp(mp->cur_t); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt);
11918   if ( mp->cur_t==0 ) return;
11919   mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr-int_increment; 
11920   mp->three_l=mp->three_l-mp->tol_step;
11921   mp->delx=stack_dx; mp->dely=stack_dy; mp->tol=stack_tol; 
11922   mp->uv=stack_uv; mp->xy=stack_xy;
11923   goto NOT_FOUND;
11924 }
11925
11926 @ The |path_intersection| procedure is much simpler.
11927 It invokes |cubic_intersection| in lexicographic order until finding a
11928 pair of cubics that intersect. The final intersection times are placed in
11929 |cur_t| and~|cur_tt|.
11930
11931 @c 
11932 static void mp_path_intersection (MP mp,pointer h, pointer hh) {
11933   pointer p,pp; /* link registers that traverse the given paths */
11934   integer n,nn; /* integer parts of intersection times, minus |unity| */
11935   @<Change one-point paths into dead cycles@>;
11936   mp->tol_step=0;
11937   do {  
11938     n=-unity; p=h;
11939     do {  
11940       if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
11941         nn=-unity; pp=hh;
11942         do {  
11943           if ( right_type(pp)!=mp_endpoint )  { 
11944             mp_cubic_intersection(mp, p,pp);
11945             if ( mp->cur_t>0 ) { 
11946               mp->cur_t=mp->cur_t+n; mp->cur_tt=mp->cur_tt+nn; 
11947               return;
11948             }
11949           }
11950           nn=nn+unity; pp=mp_link(pp);
11951         } while (pp!=hh);
11952       }
11953       n=n+unity; p=mp_link(p);
11954     } while (p!=h);
11955     mp->tol_step=mp->tol_step+3;
11956   } while (mp->tol_step<=3);
11957   mp->cur_t=-unity; mp->cur_tt=-unity;
11958 }
11959
11960 @ @<Change one-point paths...@>=
11961 if ( right_type(h)==mp_endpoint ) {
11962   right_x(h)=x_coord(h); left_x(h)=x_coord(h);
11963   right_y(h)=y_coord(h); left_y(h)=y_coord(h); right_type(h)=mp_explicit;
11964 }
11965 if ( right_type(hh)==mp_endpoint ) {
11966   right_x(hh)=x_coord(hh); left_x(hh)=x_coord(hh);
11967   right_y(hh)=y_coord(hh); left_y(hh)=y_coord(hh); right_type(hh)=mp_explicit;
11968 }
11969
11970 @* \[24] Dynamic linear equations.
11971 \MP\ users define variables implicitly by stating equations that should be
11972 satisfied; the computer is supposed to be smart enough to solve those equations.
11973 And indeed, the computer tries valiantly to do so, by distinguishing five
11974 different types of numeric values:
11975
11976 \smallskip\hang
11977 |type(p)=mp_known| is the nice case, when |value(p)| is the |scaled| value
11978 of the variable whose address is~|p|.
11979
11980 \smallskip\hang
11981 |type(p)=mp_dependent| means that |value(p)| is not present, but |dep_list(p)|
11982 points to a {\sl dependency list\/} that expresses the value of variable~|p|
11983 as a |scaled| number plus a sum of independent variables with |fraction|
11984 coefficients.
11985
11986 \smallskip\hang
11987 |type(p)=mp_independent| means that |value(p)=64s+m|, where |s>0| is a ``serial
11988 number'' reflecting the time this variable was first used in an equation;
11989 also |0<=m<64|, and each dependent variable
11990 that refers to this one is actually referring to the future value of
11991 this variable times~$2^m$. (Usually |m=0|, but higher degrees of
11992 scaling are sometimes needed to keep the coefficients in dependency lists
11993 from getting too large. The value of~|m| will always be even.)
11994
11995 \smallskip\hang
11996 |type(p)=mp_numeric_type| means that variable |p| hasn't appeared in an
11997 equation before, but it has been explicitly declared to be numeric.
11998
11999 \smallskip\hang
12000 |type(p)=undefined| means that variable |p| hasn't appeared before.
12001
12002 \smallskip\noindent
12003 We have actually discussed these five types in the reverse order of their
12004 history during a computation: Once |known|, a variable never again
12005 becomes |dependent|; once |dependent|, it almost never again becomes
12006 |mp_independent|; once |mp_independent|, it never again becomes |mp_numeric_type|;
12007 and once |mp_numeric_type|, it never again becomes |undefined| (except
12008 of course when the user specifically decides to scrap the old value
12009 and start again). A backward step may, however, take place: Sometimes
12010 a |dependent| variable becomes |mp_independent| again, when one of the
12011 independent variables it depends on is reverting to |undefined|.
12012
12013
12014 The next patch detects overflow of independent-variable serial
12015 numbers. Diagnosed and patched by Thorsten Dahlheimer.
12016
12017 @d s_scale 64 /* the serial numbers are multiplied by this factor */
12018 @d new_indep(A)  /* create a new independent variable */
12019   { if ( mp->serial_no>el_gordo-s_scale )
12020     mp_fatal_error(mp, "variable instance identifiers exhausted");
12021   type((A))=mp_independent; mp->serial_no=mp->serial_no+s_scale;
12022   value((A))=mp->serial_no;
12023   }
12024
12025 @<Glob...@>=
12026 integer serial_no; /* the most recent serial number, times |s_scale| */
12027
12028 @ @<Make variable |q+s| newly independent@>=new_indep(q+s)
12029
12030 @ But how are dependency lists represented? It's simple: The linear combination
12031 $\alpha_1v_1+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$ appears in |k+1| value nodes. If
12032 |q=dep_list(p)| points to this list, and if |k>0|, then |value(q)=
12033 @t$\alpha_1$@>| (which is a |fraction|); |info(q)| points to the location
12034 of $\alpha_1$; and |mp_link(p)| points to the dependency list
12035 $\alpha_2v_2+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$. On the other hand if |k=0|,
12036 then |value(q)=@t$\beta$@>| (which is |scaled|) and |info(q)=null|.
12037 The independent variables $v_1$, \dots,~$v_k$ have been sorted so that
12038 they appear in decreasing order of their |value| fields (i.e., of
12039 their serial numbers). \ (It is convenient to use decreasing order,
12040 since |value(null)=0|. If the independent variables were not sorted by
12041 serial number but by some other criterion, such as their location in |mem|,
12042 the equation-solving mechanism would be too system-dependent, because
12043 the ordering can affect the computed results.)
12044
12045 The |link| field in the node that contains the constant term $\beta$ is
12046 called the {\sl final link\/} of the dependency list. \MP\ maintains
12047 a doubly-linked master list of all dependency lists, in terms of a permanently
12048 allocated node
12049 in |mem| called |dep_head|. If there are no dependencies, we have
12050 |mp_link(dep_head)=dep_head| and |prev_dep(dep_head)=dep_head|;
12051 otherwise |mp_link(dep_head)| points to the first dependent variable, say~|p|,
12052 and |prev_dep(p)=dep_head|. We have |type(p)=mp_dependent|, and |dep_list(p)|
12053 points to its dependency list. If the final link of that dependency list
12054 occurs in location~|q|, then |mp_link(q)| points to the next dependent
12055 variable (say~|r|); and we have |prev_dep(r)=q|, etc.
12056
12057 @d dep_list(A) mp_link(value_loc((A)))
12058   /* half of the |value| field in a |dependent| variable */
12059 @d prev_dep(A) info(value_loc((A)))
12060   /* the other half; makes a doubly linked list */
12061 @d dep_node_size 2 /* the number of words per dependency node */
12062
12063 @<Initialize table entries...@>= mp->serial_no=0;
12064 mp_link(dep_head)=dep_head; prev_dep(dep_head)=dep_head;
12065 info(dep_head)=null; dep_list(dep_head)=null;
12066
12067 @ Actually the description above contains a little white lie. There's
12068 another kind of variable called |mp_proto_dependent|, which is
12069 just like a |dependent| one except that the $\alpha$ coefficients
12070 in its dependency list are |scaled| instead of being fractions.
12071 Proto-dependency lists are mixed with dependency lists in the
12072 nodes reachable from |dep_head|.
12073
12074 @ Here is a procedure that prints a dependency list in symbolic form.
12075 The second parameter should be either |dependent| or |mp_proto_dependent|,
12076 to indicate the scaling of the coefficients.
12077
12078 @<Declarations@>=
12079 static void mp_print_dependency (MP mp,pointer p, quarterword t);
12080
12081 @ @c
12082 void mp_print_dependency (MP mp,pointer p, quarterword t) {
12083   integer v; /* a coefficient */
12084   pointer pp,q; /* for list manipulation */
12085   pp=p;
12086   while (true) { 
12087     v=abs(value(p)); q=info(p);
12088     if ( q==null ) { /* the constant term */
12089       if ( (v!=0)||(p==pp) ) {
12090          if ( value(p)>0 ) if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, xord('+'));
12091          mp_print_scaled(mp, value(p));
12092       }
12093       return;
12094     }
12095     @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>;
12096     if ( type(q)!=mp_independent ) mp_confusion(mp, "dep");
12097 @:this can't happen dep}{\quad dep@>
12098     mp_print_variable_name(mp, q); v=value(q) % s_scale;
12099     while ( v>0 ) { mp_print(mp, "*4"); v=v-2; }
12100     p=mp_link(p);
12101   }
12102 }
12103
12104 @ @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>=
12105 if ( value(p)<0 ) mp_print_char(mp, xord('-'));
12106 else if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, xord('+'));
12107 if ( t==mp_dependent ) v=mp_round_fraction(mp, v);
12108 if ( v!=unity ) mp_print_scaled(mp, v)
12109
12110 @ The maximum absolute value of a coefficient in a given dependency list
12111 is returned by the following simple function.
12112
12113 @c 
12114 static fraction mp_max_coef (MP mp,pointer p) {
12115   fraction x; /* the maximum so far */
12116   x=0;
12117   while ( info(p)!=null ) {
12118     if ( abs(value(p))>x ) x=abs(value(p));
12119     p=mp_link(p);
12120   }
12121   return x;
12122 }
12123
12124 @ One of the main operations needed on dependency lists is to add a multiple
12125 of one list to the other; we call this |p_plus_fq|, where |p| and~|q| point
12126 to dependency lists and |f| is a fraction.
12127
12128 If the coefficient of any independent variable becomes |coef_bound| or
12129 more, in absolute value, this procedure changes the type of that variable
12130 to `|independent_needing_fix|', and sets the global variable |fix_needed|
12131 to~|true|. The value of $|coef_bound|=\mu$ is chosen so that
12132 $\mu^2+\mu<8$; this means that the numbers we deal with won't
12133 get too large. (Instead of the ``optimum'' $\mu=(\sqrt{33}-1)/2\approx
12134 2.3723$, the safer value 7/3 is taken as the threshold.)
12135
12136 The changes mentioned in the preceding paragraph are actually done only if
12137 the global variable |watch_coefs| is |true|. But it usually is; in fact,
12138 it is |false| only when \MP\ is making a dependency list that will soon
12139 be equated to zero.
12140
12141 Several procedures that act on dependency lists, including |p_plus_fq|,
12142 set the global variable |dep_final| to the final (constant term) node of
12143 the dependency list that they produce.
12144
12145 @d coef_bound 04525252525 /* |fraction| approximation to 7/3 */
12146 @d independent_needing_fix 0
12147
12148 @<Glob...@>=
12149 boolean fix_needed; /* does at least one |independent| variable need scaling? */
12150 boolean watch_coefs; /* should we scale coefficients that exceed |coef_bound|? */
12151 pointer dep_final; /* location of the constant term and final link */
12152
12153 @ @<Set init...@>=
12154 mp->fix_needed=false; mp->watch_coefs=true;
12155
12156 @ The |p_plus_fq| procedure has a fourth parameter, |t|, that should be
12157 set to |mp_proto_dependent| if |p| is a proto-dependency list. In this
12158 case |f| will be |scaled|, not a |fraction|. Similarly, the fifth parameter~|tt|
12159 should be |mp_proto_dependent| if |q| is a proto-dependency list.
12160
12161 List |q| is unchanged by the operation; but list |p| is totally destroyed.
12162
12163 The final link of the dependency list or proto-dependency list returned
12164 by |p_plus_fq| is the same as the original final link of~|p|. Indeed, the
12165 constant term of the result will be located in the same |mem| location
12166 as the original constant term of~|p|.
12167
12168 Coefficients of the result are assumed to be zero if they are less than
12169 a certain threshold. This compensates for inevitable rounding errors,
12170 and tends to make more variables `|known|'. The threshold is approximately
12171 $10^{-5}$ in the case of normal dependency lists, $10^{-4}$ for
12172 proto-dependencies.
12173
12174 @d fraction_threshold 2685 /* a |fraction| coefficient less than this is zeroed */
12175 @d half_fraction_threshold 1342 /* half of |fraction_threshold| */
12176 @d scaled_threshold 8 /* a |scaled| coefficient less than this is zeroed */
12177 @d half_scaled_threshold 4 /* half of |scaled_threshold| */
12178
12179 @<Declarations@>=
12180 static pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12181                       pointer q, quarterword t, quarterword tt) ;
12182
12183 @ @c
12184 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12185                       pointer q, quarterword t, quarterword tt) {
12186   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12187   pointer r,s; /* for list manipulation */
12188   integer threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12189   integer v; /* temporary register */
12190   if ( t==mp_dependent ) threshold=fraction_threshold;
12191   else threshold=scaled_threshold;
12192   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12193   while (1) {
12194     if ( pp==qq ) {
12195       if ( pp==null ) {
12196        break;
12197       } else {
12198         @<Contribute a term from |p|, plus |f| times the
12199           corresponding term from |q|@>
12200       }
12201     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12202       @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>
12203     } else { 
12204      mp_link(r)=p; r=p; p=mp_link(p); pp=info(p);
12205     }
12206   }
12207   if ( t==mp_dependent )
12208     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_fraction(mp, value(q),f));
12209   else  
12210     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_scaled(mp, value(q),f));
12211   mp_link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12212   return mp_link(temp_head);
12213 }
12214
12215 @ @<Contribute a term from |p|, plus |f|...@>=
12216
12217   if ( tt==mp_dependent ) v=value(p)+mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12218   else v=value(p)+mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12219   value(p)=v; s=p; p=mp_link(p);
12220   if ( abs(v)<threshold ) {
12221     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12222   } else {
12223     if ( (abs(v)>=coef_bound)  && mp->watch_coefs ) { 
12224       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12225     }
12226     mp_link(r)=s; r=s;
12227   };
12228   pp=info(p); q=mp_link(q); qq=info(q);
12229 }
12230
12231 @ @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>=
12232
12233   if ( tt==mp_dependent ) v=mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12234   else v=mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12235   if ( abs(v)>halfp(threshold) ) { 
12236     s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=v;
12237     if ( (abs(v)>=coef_bound) && mp->watch_coefs ) { 
12238       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12239     }
12240     mp_link(r)=s; r=s;
12241   }
12242   q=mp_link(q); qq=info(q);
12243 }
12244
12245 @ It is convenient to have another subroutine for the special case
12246 of |p_plus_fq| when |f=1.0|. In this routine lists |p| and |q| are
12247 both of the same type~|t| (either |dependent| or |mp_proto_dependent|).
12248
12249 @c 
12250 static pointer mp_p_plus_q (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword t) {
12251   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12252   pointer r,s; /* for list manipulation */
12253   integer threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12254   integer v; /* temporary register */
12255   if ( t==mp_dependent ) threshold=fraction_threshold;
12256   else threshold=scaled_threshold;
12257   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12258   while (1) {
12259     if ( pp==qq ) {
12260       if ( pp==null ) {
12261         break;
12262       } else {
12263         @<Contribute a term from |p|, plus the
12264           corresponding term from |q|@>
12265       }
12266     } else { 
12267           if ( value(pp)<value(qq) ) {
12268         s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=value(q);
12269         q=mp_link(q); qq=info(q); mp_link(r)=s; r=s;
12270       } else { 
12271         mp_link(r)=p; r=p; p=mp_link(p); pp=info(p);
12272       }
12273     }
12274   }
12275   value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),value(q));
12276   mp_link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12277   return mp_link(temp_head);
12278 }
12279
12280 @ @<Contribute a term from |p|, plus the...@>=
12281
12282   v=value(p)+value(q);
12283   value(p)=v; s=p; p=mp_link(p); pp=info(p);
12284   if ( abs(v)<threshold ) {
12285     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12286   } else { 
12287     if ( (abs(v)>=coef_bound ) && mp->watch_coefs ) {
12288       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12289     }
12290     mp_link(r)=s; r=s;
12291   }
12292   q=mp_link(q); qq=info(q);
12293 }
12294
12295 @ A somewhat simpler routine will multiply a dependency list
12296 by a given constant~|v|. The constant is either a |fraction| less than
12297 |fraction_one|, or it is |scaled|. In the latter case we might be forced to
12298 convert a dependency list to a proto-dependency list.
12299 Parameters |t0| and |t1| are the list types before and after;
12300 they should agree unless |t0=mp_dependent| and |t1=mp_proto_dependent|
12301 and |v_is_scaled=true|.
12302
12303 @c 
12304 static pointer mp_p_times_v (MP mp,pointer p, integer v, quarterword t0,
12305                          quarterword t1, boolean v_is_scaled) {
12306   pointer r,s; /* for list manipulation */
12307   integer w; /* tentative coefficient */
12308   integer threshold;
12309   boolean scaling_down;
12310   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=(!v_is_scaled);
12311   if ( t1==mp_dependent ) threshold=half_fraction_threshold;
12312   else threshold=half_scaled_threshold;
12313   r=temp_head;
12314   while ( info(p)!=null ) {    
12315     if ( scaling_down ) w=mp_take_fraction(mp, v,value(p));
12316     else w=mp_take_scaled(mp, v,value(p));
12317     if ( abs(w)<=threshold ) { 
12318       s=mp_link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12319     } else {
12320       if ( abs(w)>=coef_bound ) { 
12321         mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12322       }
12323       mp_link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=mp_link(p);
12324     }
12325   }
12326   mp_link(r)=p;
12327   if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
12328   else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
12329   return mp_link(temp_head);
12330 }
12331
12332 @ Similarly, we sometimes need to divide a dependency list
12333 by a given |scaled| constant.
12334
12335 @<Declarations@>=
12336 static pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, quarterword 
12337   t0, quarterword t1) ;
12338
12339 @ @c
12340 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, quarterword 
12341   t0, quarterword t1) {
12342   pointer r,s; /* for list manipulation */
12343   integer w; /* tentative coefficient */
12344   integer threshold;
12345   boolean scaling_down;
12346   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=false;
12347   if ( t1==mp_dependent ) threshold=half_fraction_threshold;
12348   else threshold=half_scaled_threshold;
12349   r=temp_head;
12350   while ( info( p)!=null ) {
12351     if ( scaling_down ) {
12352       if ( abs(v)<02000000 ) w=mp_make_scaled(mp, value(p),v*010000);
12353       else w=mp_make_scaled(mp, mp_round_fraction(mp, value(p)),v);
12354     } else {
12355       w=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12356     }
12357     if ( abs(w)<=threshold ) {
12358       s=mp_link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12359     } else { 
12360       if ( abs(w)>=coef_bound ) {
12361          mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12362       }
12363       mp_link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=mp_link(p);
12364     }
12365   }
12366   mp_link(r)=p; value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12367   return mp_link(temp_head);
12368 }
12369
12370 @ Here's another utility routine for dependency lists. When an independent
12371 variable becomes dependent, we want to remove it from all existing
12372 dependencies. The |p_with_x_becoming_q| function computes the
12373 dependency list of~|p| after variable~|x| has been replaced by~|q|.
12374
12375 This procedure has basically the same calling conventions as |p_plus_fq|:
12376 List~|q| is unchanged; list~|p| is destroyed; the constant node and the
12377 final link are inherited from~|p|; and the fourth parameter tells whether
12378 or not |p| is |mp_proto_dependent|. However, the global variable |dep_final|
12379 is not altered if |x| does not occur in list~|p|.
12380
12381 @c 
12382 static pointer mp_p_with_x_becoming_q (MP mp,pointer p,
12383            pointer x, pointer q, quarterword t) {
12384   pointer r,s; /* for list manipulation */
12385   integer v; /* coefficient of |x| */
12386   integer sx; /* serial number of |x| */
12387   s=p; r=temp_head; sx=value(x);
12388   while ( value(info(s))>sx ) { r=s; s=mp_link(s); };
12389   if ( info(s)!=x ) { 
12390     return p;
12391   } else { 
12392     mp_link(temp_head)=p; mp_link(r)=mp_link(s); v=value(s);
12393     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12394     return mp_p_plus_fq(mp, mp_link(temp_head),v,q,t,mp_dependent);
12395   }
12396 }
12397
12398 @ Here's a simple procedure that reports an error when a variable
12399 has just received a known value that's out of the required range.
12400
12401 @<Declarations@>=
12402 static void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) ;
12403
12404 @ @c void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) { 
12405   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) { 
12406     print_err("Value is too large ("); mp_print_scaled(mp, x); mp_print_char(mp, xord(')'));
12407 @.Value is too large@>
12408     help4("The equation I just processed has given some variable",
12409       "a value of 4096 or more. Continue and I'll try to cope",
12410       "with that big value; but it might be dangerous.",
12411       "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
12412     mp_error(mp);
12413   }
12414 }
12415
12416 @ When a dependent variable becomes known, the following routine
12417 removes its dependency list. Here |p| points to the variable, and
12418 |q| points to the dependency list (which is one node long).
12419
12420 @<Declarations@>=
12421 static void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) ;
12422
12423 @ @c void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) {
12424   int t; /* the previous type */
12425   prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(p);
12426   mp_link(prev_dep(p))=mp_link(q); t=type(p);
12427   type(p)=mp_known; value(p)=value(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
12428   if ( abs(value(p))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(p));
12429   if (( mp->internal[mp_tracing_equations]>0) && mp_interesting(mp, p) ) {
12430     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "#### ");
12431 @:]]]\#\#\#\#_}{\.{\#\#\#\#}@>
12432     mp_print_variable_name(mp, p); 
12433     mp_print_char(mp, xord('=')); mp_print_scaled(mp, value(p));
12434     mp_end_diagnostic(mp, false);
12435   }
12436   if (( mp->cur_exp==p ) && mp->cur_type==t ) {
12437     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=value(p);
12438     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
12439   }
12440 }
12441
12442 @ The |fix_dependencies| routine is called into action when |fix_needed|
12443 has been triggered. The program keeps a list~|s| of independent variables
12444 whose coefficients must be divided by~4.
12445
12446 In unusual cases, this fixup process might reduce one or more coefficients
12447 to zero, so that a variable will become known more or less by default.
12448
12449 @<Declarations@>=
12450 static void mp_fix_dependencies (MP mp);
12451
12452 @ @c 
12453 static void mp_fix_dependencies (MP mp) {
12454   pointer p,q,r,s,t; /* list manipulation registers */
12455   pointer x; /* an independent variable */
12456   r=mp_link(dep_head); s=null;
12457   while ( r!=dep_head ){ 
12458     t=r;
12459     @<Run through the dependency list for variable |t|, fixing
12460       all nodes, and ending with final link~|q|@>;
12461     r=mp_link(q);
12462     if ( q==dep_list(t) ) mp_make_known(mp, t,q);
12463   }
12464   while ( s!=null ) { 
12465     p=mp_link(s); x=info(s); free_avail(s); s=p;
12466     type(x)=mp_independent; value(x)=value(x)+2;
12467   }
12468   mp->fix_needed=false;
12469 }
12470
12471 @ @d independent_being_fixed 1 /* this variable already appears in |s| */
12472
12473 @<Run through the dependency list for variable |t|...@>=
12474 r=value_loc(t); /* |mp_link(r)=dep_list(t)| */
12475 while (1) { 
12476   q=mp_link(r); x=info(q);
12477   if ( x==null ) break;
12478   if ( type(x)<=independent_being_fixed ) {
12479     if ( type(x)<independent_being_fixed ) {
12480       p=mp_get_avail(mp); mp_link(p)=s; s=p;
12481       info(s)=x; type(x)=independent_being_fixed;
12482     }
12483     value(q)=value(q) / 4;
12484     if ( value(q)==0 ) {
12485       mp_link(r)=mp_link(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size); q=r;
12486     }
12487   }
12488   r=q;
12489 }
12490
12491
12492 @ The |new_dep| routine installs a dependency list~|p| into the value node~|q|,
12493 linking it into the list of all known dependencies. We assume that
12494 |dep_final| points to the final node of list~|p|.
12495
12496 @c 
12497 static void mp_new_dep (MP mp,pointer q, pointer p) {
12498   pointer r; /* what used to be the first dependency */
12499   dep_list(q)=p; prev_dep(q)=dep_head;
12500   r=mp_link(dep_head); mp_link(mp->dep_final)=r; prev_dep(r)=mp->dep_final;
12501   mp_link(dep_head)=q;
12502 }
12503
12504 @ Here is one of the ways a dependency list gets started.
12505 The |const_dependency| routine produces a list that has nothing but
12506 a constant term.
12507
12508 @c static pointer mp_const_dependency (MP mp, scaled v) {
12509   mp->dep_final=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12510   value(mp->dep_final)=v; info(mp->dep_final)=null;
12511   return mp->dep_final;
12512 }
12513
12514 @ And here's a more interesting way to start a dependency list from scratch:
12515 The parameter to |single_dependency| is the location of an
12516 independent variable~|x|, and the result is the simple dependency list
12517 `|x+0|'.
12518
12519 In the unlikely event that the given independent variable has been doubled so
12520 often that we can't refer to it with a nonzero coefficient,
12521 |single_dependency| returns the simple list `0'.  This case can be
12522 recognized by testing that the returned list pointer is equal to
12523 |dep_final|.
12524
12525 @c 
12526 static pointer mp_single_dependency (MP mp,pointer p) {
12527   pointer q; /* the new dependency list */
12528   integer m; /* the number of doublings */
12529   m=value(p) % s_scale;
12530   if ( m>28 ) {
12531     return mp_const_dependency(mp, 0);
12532   } else { 
12533     q=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12534     value(q)=(integer)two_to_the(28-m); info(q)=p;
12535     mp_link(q)=mp_const_dependency(mp, 0);
12536     return q;
12537   }
12538 }
12539
12540 @ We sometimes need to make an exact copy of a dependency list.
12541
12542 @c 
12543 static pointer mp_copy_dep_list (MP mp,pointer p) {
12544   pointer q; /* the new dependency list */
12545   q=mp_get_node(mp, dep_node_size); mp->dep_final=q;
12546   while (1) { 
12547     info(mp->dep_final)=info(p); value(mp->dep_final)=value(p);
12548     if ( info(mp->dep_final)==null ) break;
12549     mp_link(mp->dep_final)=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12550     mp->dep_final=mp_link(mp->dep_final); p=mp_link(p);
12551   }
12552   return q;
12553 }
12554
12555 @ But how do variables normally become known? Ah, now we get to the heart of the
12556 equation-solving mechanism. The |linear_eq| procedure is given a |dependent|
12557 or |mp_proto_dependent| list,~|p|, in which at least one independent variable
12558 appears. It equates this list to zero, by choosing an independent variable
12559 with the largest coefficient and making it dependent on the others. The
12560 newly dependent variable is eliminated from all current dependencies,
12561 thereby possibly making other dependent variables known.
12562
12563 The given list |p| is, of course, totally destroyed by all this processing.
12564
12565 @c 
12566 static void mp_linear_eq (MP mp, pointer p, quarterword t) {
12567   pointer q,r,s; /* for link manipulation */
12568   pointer x; /* the variable that loses its independence */
12569   integer n; /* the number of times |x| had been halved */
12570   integer v; /* the coefficient of |x| in list |p| */
12571   pointer prev_r; /* lags one step behind |r| */
12572   pointer final_node; /* the constant term of the new dependency list */
12573   integer w; /* a tentative coefficient */
12574    @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>;
12575   x=info(q); n=value(x) % s_scale;
12576   @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>;
12577   if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) {
12578     @<Display the new dependency@>;
12579   }
12580   @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>;
12581   @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>;
12582   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
12583 }
12584
12585 @ @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>=
12586 q=p; r=mp_link(p); v=value(q);
12587 while ( info(r)!=null ) { 
12588   if ( abs(value(r))>abs(v) ) { q=r; v=value(r); };
12589   r=mp_link(r);
12590 }
12591
12592 @ Here we want to change the coefficients from |scaled| to |fraction|,
12593 except in the constant term. In the common case of a trivial equation
12594 like `\.{x=3.14}', we will have |v=-fraction_one|, |q=p|, and |t=mp_dependent|.
12595
12596 @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>=
12597 s=temp_head; mp_link(s)=p; r=p;
12598 do { 
12599   if ( r==q ) {
12600     mp_link(s)=mp_link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12601   } else  { 
12602     w=mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12603     if ( abs(w)<=half_fraction_threshold ) {
12604       mp_link(s)=mp_link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12605     } else { 
12606       value(r)=-w; s=r;
12607     }
12608   }
12609   r=mp_link(s);
12610 } while (info(r)!=null);
12611 if ( t==mp_proto_dependent ) {
12612   value(r)=-mp_make_scaled(mp, value(r),v);
12613 } else if ( v!=-fraction_one ) {
12614   value(r)=-mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12615 }
12616 final_node=r; p=mp_link(temp_head)
12617
12618 @ @<Display the new dependency@>=
12619 if ( mp_interesting(mp, x) ) {
12620   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "## "); 
12621   mp_print_variable_name(mp, x);
12622 @:]]]\#\#_}{\.{\#\#}@>
12623   w=n;
12624   while ( w>0 ) { mp_print(mp, "*4"); w=w-2;  };
12625   mp_print_char(mp, xord('=')); mp_print_dependency(mp, p,mp_dependent); 
12626   mp_end_diagnostic(mp, false);
12627 }
12628
12629 @ @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>=
12630 prev_r=dep_head; r=mp_link(dep_head);
12631 while ( r!=dep_head ) {
12632   s=dep_list(r); q=mp_p_with_x_becoming_q(mp, s,x,p,type(r));
12633   if ( info(q)==null ) {
12634     mp_make_known(mp, r,q);
12635   } else { 
12636     dep_list(r)=q;
12637     do {  q=mp_link(q); } while (info(q)!=null);
12638     prev_r=q;
12639   }
12640   r=mp_link(prev_r);
12641 }
12642
12643 @ @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>=
12644 if ( n>0 ) @<Divide list |p| by $2^n$@>;
12645 if ( info(p)==null ) {
12646   type(x)=mp_known;
12647   value(x)=value(p);
12648   if ( abs(value(x))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(x));
12649   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
12650   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
12651     mp->cur_exp=value(x); mp->cur_type=mp_known;
12652     mp_free_node(mp, x,value_node_size);
12653   }
12654 } else { 
12655   type(x)=mp_dependent; mp->dep_final=final_node; mp_new_dep(mp, x,p);
12656   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) mp->cur_type=mp_dependent;
12657 }
12658
12659 @ @<Divide list |p| by $2^n$@>=
12660
12661   s=temp_head; mp_link(temp_head)=p; r=p;
12662   do {  
12663     if ( n>30 ) w=0;
12664     else w=value(r) / two_to_the(n);
12665     if ( (abs(w)<=half_fraction_threshold)&&(info(r)!=null) ) {
12666       mp_link(s)=mp_link(r);
12667       mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12668     } else { 
12669       value(r)=w; s=r;
12670     }
12671     r=mp_link(s);
12672   } while (info(s)!=null);
12673   p=mp_link(temp_head);
12674 }
12675
12676 @ The |check_mem| procedure, which is used only when \MP\ is being
12677 debugged, makes sure that the current dependency lists are well formed.
12678
12679 @<Check the list of linear dependencies@>=
12680 q=dep_head; p=mp_link(q);
12681 while ( p!=dep_head ) {
12682   if ( prev_dep(p)!=q ) {
12683     mp_print_nl(mp, "Bad PREVDEP at "); mp_print_int(mp, p);
12684 @.Bad PREVDEP...@>
12685   }
12686   p=dep_list(p);
12687   while (1) {
12688     r=info(p); q=p; p=mp_link(q);
12689     if ( r==null ) break;
12690     if ( value(info(p))>=value(r) ) {
12691       mp_print_nl(mp, "Out of order at "); mp_print_int(mp, p);
12692 @.Out of order...@>
12693     }
12694   }
12695 }
12696
12697 @* \[25] Dynamic nonlinear equations.
12698 Variables of numeric type are maintained by the general scheme of
12699 independent, dependent, and known values that we have just studied;
12700 and the components of pair and transform variables are handled in the
12701 same way. But \MP\ also has five other types of values: \&{boolean},
12702 \&{string}, \&{pen}, \&{path}, and \&{picture}; what about them?
12703
12704 Equations are allowed between nonlinear quantities, but only in a
12705 simple form. Two variables that haven't yet been assigned values are
12706 either equal to each other, or they're not.
12707
12708 Before a boolean variable has received a value, its type is |mp_unknown_boolean|;
12709 similarly, there are variables whose type is |mp_unknown_string|, |mp_unknown_pen|,
12710 |mp_unknown_path|, and |mp_unknown_picture|. In such cases the value is either
12711 |null| (which means that no other variables are equivalent to this one), or
12712 it points to another variable of the same undefined type. The pointers in the
12713 latter case form a cycle of nodes, which we shall call a ``ring.''
12714 Rings of undefined variables may include capsules, which arise as
12715 intermediate results within expressions or as \&{expr} parameters to macros.
12716
12717 When one member of a ring receives a value, the same value is given to
12718 all the other members. In the case of paths and pictures, this implies
12719 making separate copies of a potentially large data structure; users should
12720 restrain their enthusiasm for such generality, unless they have lots and
12721 lots of memory space.
12722
12723 @ The following procedure is called when a capsule node is being
12724 added to a ring (e.g., when an unknown variable is mentioned in an expression).
12725
12726 @c 
12727 static pointer mp_new_ring_entry (MP mp,pointer p) {
12728   pointer q; /* the new capsule node */
12729   q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
12730   type(q)=type(p);
12731   if ( value(p)==null ) value(q)=p; else value(q)=value(p);
12732   value(p)=q;
12733   return q;
12734 }
12735
12736 @ Conversely, we might delete a capsule or a variable before it becomes known.
12737 The following procedure simply detaches a quantity from its ring,
12738 without recycling the storage.
12739
12740 @<Declarations@>=
12741 static void mp_ring_delete (MP mp,pointer p);
12742
12743 @ @c
12744 void mp_ring_delete (MP mp,pointer p) {
12745   pointer q; 
12746   q=value(p);
12747   if ( q!=null ) if ( q!=p ){ 
12748     while ( value(q)!=p ) q=value(q);
12749     value(q)=value(p);
12750   }
12751 }
12752
12753 @ Eventually there might be an equation that assigns values to all of the
12754 variables in a ring. The |nonlinear_eq| subroutine does the necessary
12755 propagation of values.
12756
12757 If the parameter |flush_p| is |true|, node |p| itself needn't receive a
12758 value, it will soon be recycled.
12759
12760 @c 
12761 static void mp_nonlinear_eq (MP mp,integer v, pointer p, boolean flush_p) {
12762   quarterword t; /* the type of ring |p| */
12763   pointer q,r; /* link manipulation registers */
12764   t=type(p)-unknown_tag; q=value(p);
12765   if ( flush_p ) type(p)=mp_vacuous; else p=q;
12766   do {  
12767     r=value(q); type(q)=t;
12768     switch (t) {
12769     case mp_boolean_type: value(q)=v; break;
12770     case mp_string_type: value(q)=v; add_str_ref(v); break;
12771     case mp_pen_type: value(q)=copy_pen(v); break;
12772     case mp_path_type: value(q)=mp_copy_path(mp, v); break;
12773     case mp_picture_type: value(q)=v; add_edge_ref(v); break;
12774     } /* there ain't no more cases */
12775     q=r;
12776   } while (q!=p);
12777 }
12778
12779 @ If two members of rings are equated, and if they have the same type,
12780 the |ring_merge| procedure is called on to make them equivalent.
12781
12782 @c 
12783 static void mp_ring_merge (MP mp,pointer p, pointer q) {
12784   pointer r; /* traverses one list */
12785   r=value(p);
12786   while ( r!=p ) {
12787     if ( r==q ) {
12788       @<Exclaim about a redundant equation@>;
12789       return;
12790     };
12791     r=value(r);
12792   }
12793   r=value(p); value(p)=value(q); value(q)=r;
12794 }
12795
12796 @ @<Exclaim about a redundant equation@>=
12797
12798   print_err("Redundant equation");
12799 @.Redundant equation@>
12800   help2("I already knew that this equation was true.",
12801         "But perhaps no harm has been done; let's continue.");
12802   mp_put_get_error(mp);
12803 }
12804
12805 @* \[26] Introduction to the syntactic routines.
12806 Let's pause a moment now and try to look at the Big Picture.
12807 The \MP\ program consists of three main parts: syntactic routines,
12808 semantic routines, and output routines. The chief purpose of the
12809 syntactic routines is to deliver the user's input to the semantic routines,
12810 while parsing expressions and locating operators and operands. The
12811 semantic routines act as an interpreter responding to these operators,
12812 which may be regarded as commands. And the output routines are
12813 periodically called on to produce compact font descriptions that can be
12814 used for typesetting or for making interim proof drawings. We have
12815 discussed the basic data structures and many of the details of semantic
12816 operations, so we are good and ready to plunge into the part of \MP\ that
12817 actually controls the activities.
12818
12819 Our current goal is to come to grips with the |get_next| procedure,
12820 which is the keystone of \MP's input mechanism. Each call of |get_next|
12821 sets the value of three variables |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|,
12822 representing the next input token.
12823 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
12824   \hbox{|cur_cmd| denotes a command code from the long list of codes
12825    given earlier;}\cr
12826   \hbox{|cur_mod| denotes a modifier of the command code;}\cr
12827   \hbox{|cur_sym| is the hash address of the symbolic token that was
12828    just scanned,}\cr
12829   \hbox{\qquad or zero in the case of a numeric or string
12830    or capsule token.}\cr}}$$
12831 Underlying this external behavior of |get_next| is all the machinery
12832 necessary to convert from character files to tokens. At a given time we
12833 may be only partially finished with the reading of several files (for
12834 which \&{input} was specified), and partially finished with the expansion
12835 of some user-defined macros and/or some macro parameters, and partially
12836 finished reading some text that the user has inserted online,
12837 and so on. When reading a character file, the characters must be
12838 converted to tokens; comments and blank spaces must
12839 be removed, numeric and string tokens must be evaluated.
12840
12841 To handle these situations, which might all be present simultaneously,
12842 \MP\ uses various stacks that hold information about the incomplete
12843 activities, and there is a finite state control for each level of the
12844 input mechanism. These stacks record the current state of an implicitly
12845 recursive process, but the |get_next| procedure is not recursive.
12846
12847 @<Glob...@>=
12848 integer cur_cmd; /* current command set by |get_next| */
12849 integer cur_mod; /* operand of current command */
12850 halfword cur_sym; /* hash address of current symbol */
12851
12852 @ The |print_cmd_mod| routine prints a symbolic interpretation of a
12853 command code and its modifier.
12854 It consists of a rather tedious sequence of print
12855 commands, and most of it is essentially an inverse to the |primitive|
12856 routine that enters a \MP\ primitive into |hash| and |eqtb|. Therefore almost
12857 all of this procedure appears elsewhere in the program, together with the
12858 corresponding |primitive| calls.
12859
12860 @<Declarations@>=
12861 static void mp_print_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) ;
12862
12863 @ @c
12864 void mp_print_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12865  switch (c) {
12866   @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>
12867   default: mp_print(mp, "[unknown command code!]"); break;
12868   }
12869 }
12870
12871 @ Here is a procedure that displays a given command in braces, in the
12872 user's transcript file.
12873
12874 @d show_cur_cmd_mod mp_show_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod)
12875
12876 @c 
12877 static void mp_show_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12878   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
12879   mp_print_cmd_mod(mp, c,m); mp_print_char(mp, xord('}'));
12880   mp_end_diagnostic(mp, false);
12881 }
12882
12883 @* \[27] Input stacks and states.
12884 The state of \MP's input mechanism appears in the input stack, whose
12885 entries are records with five fields, called |index|, |start|, |loc|,
12886 |limit|, and |name|. The top element of this stack is maintained in a
12887 global variable for which no subscripting needs to be done; the other
12888 elements of the stack appear in an array. Hence the stack is declared thus:
12889
12890 @<Types...@>=
12891 typedef struct {
12892   quarterword index_field;
12893   halfword start_field, loc_field, limit_field, name_field;
12894 } in_state_record;
12895
12896 @ @<Glob...@>=
12897 in_state_record *input_stack;
12898 integer input_ptr; /* first unused location of |input_stack| */
12899 integer max_in_stack; /* largest value of |input_ptr| when pushing */
12900 in_state_record cur_input; /* the ``top'' input state */
12901 int stack_size; /* maximum number of simultaneous input sources */
12902
12903 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12904 mp->stack_size = 300;
12905 mp->input_stack = xmalloc((mp->stack_size+1),sizeof(in_state_record));
12906
12907 @ @<Dealloc variables@>=
12908 xfree(mp->input_stack);
12909
12910 @ We've already defined the special variable |loc==cur_input.loc_field|
12911 in our discussion of basic input-output routines. The other components of
12912 |cur_input| are defined in the same way:
12913
12914 @d iindex mp->cur_input.index_field /* reference for buffer information */
12915 @d start mp->cur_input.start_field /* starting position in |buffer| */
12916 @d limit mp->cur_input.limit_field /* end of current line in |buffer| */
12917 @d name mp->cur_input.name_field /* name of the current file */
12918
12919 @ Let's look more closely now at the five control variables
12920 (|index|,~|start|,~|loc|,~|limit|,~|name|),
12921 assuming that \MP\ is reading a line of characters that have been input
12922 from some file or from the user's terminal. There is an array called
12923 |buffer| that acts as a stack of all lines of characters that are
12924 currently being read from files, including all lines on subsidiary
12925 levels of the input stack that are not yet completed. \MP\ will return to
12926 the other lines when it is finished with the present input file.
12927
12928 (Incidentally, on a machine with byte-oriented addressing, it would be
12929 appropriate to combine |buffer| with the |str_pool| array,
12930 letting the buffer entries grow downward from the top of the string pool
12931 and checking that these two tables don't bump into each other.)
12932
12933 The line we are currently working on begins in position |start| of the
12934 buffer; the next character we are about to read is |buffer[loc]|; and
12935 |limit| is the location of the last character present. We always have
12936 |loc<=limit|. For convenience, |buffer[limit]| has been set to |"%"|, so
12937 that the end of a line is easily sensed.
12938
12939 The |name| variable is a string number that designates the name of
12940 the current file, if we are reading an ordinary text file.  Special codes
12941 |is_term..max_spec_src| indicate other sources of input text.
12942
12943 @d is_term 0 /* |name| value when reading from the terminal for normal input */
12944 @d is_read 1 /* |name| value when executing a \&{readstring} or \&{readfrom} */
12945 @d is_scantok 2 /* |name| value when reading text generated by \&{scantokens} */
12946 @d max_spec_src is_scantok
12947
12948 @ Additional information about the current line is available via the
12949 |index| variable, which counts how many lines of characters are present
12950 in the buffer below the current level. We have |index=0| when reading
12951 from the terminal and prompting the user for each line; then if the user types,
12952 e.g., `\.{input figs}', we will have |index=1| while reading
12953 the file \.{figs.mp}. However, it does not follow that |index| is the
12954 same as the input stack pointer, since many of the levels on the input
12955 stack may come from token lists and some |index| values may correspond
12956 to \.{MPX} files that are not currently on the stack.
12957
12958 The global variable |in_open| is equal to the highest |index| value counting
12959 \.{MPX} files but excluding token-list input levels.  Thus, the number of
12960 partially read lines in the buffer is |in_open+1| and we have |in_open>=index|
12961 when we are not reading a token list.
12962
12963 If we are not currently reading from the terminal,
12964 we are reading from the file variable |input_file[index]|. We use
12965 the notation |terminal_input| as a convenient abbreviation for |name=is_term|,
12966 and |cur_file| as an abbreviation for |input_file[index]|.
12967
12968 When \MP\ is not reading from the terminal, the global variable |line| contains
12969 the line number in the current file, for use in error messages. More precisely,
12970 |line| is a macro for |line_stack[index]| and the |line_stack| array gives
12971 the line number for each file in the |input_file| array.
12972
12973 When an \.{MPX} file is opened the file name is stored in the |mpx_name|
12974 array so that the name doesn't get lost when the file is temporarily removed
12975 from the input stack.
12976 Thus when |input_file[k]| is an \.{MPX} file, its name is |mpx_name[k]|
12977 and it contains translated \TeX\ pictures for |input_file[k-1]|.
12978 Since this is not an \.{MPX} file, we have
12979 $$ \hbox{|mpx_name[k-1]<=absent|}. $$
12980 This |name| field is set to |finished| when |input_file[k]| is completely
12981 read.
12982
12983 If more information about the input state is needed, it can be
12984 included in small arrays like those shown here. For example,
12985 the current page or segment number in the input file might be put
12986 into a variable |page|, that is really a macro for the current entry
12987 in `\ignorespaces|page_stack:array[0..max_in_open] of integer|\unskip'
12988 by analogy with |line_stack|.
12989 @^system dependencies@>
12990
12991 @d terminal_input (name==is_term) /* are we reading from the terminal? */
12992 @d cur_file mp->input_file[iindex] /* the current |void *| variable */
12993 @d line mp->line_stack[iindex] /* current line number in the current source file */
12994 @d in_name mp->iname_stack[iindex] /* a string used to construct \.{MPX} file names */
12995 @d in_area mp->iarea_stack[iindex] /* another string for naming \.{MPX} files */
12996 @d absent 1 /* |name_field| value for unused |mpx_in_stack| entries */
12997 @d mpx_reading (mp->mpx_name[iindex]>absent)
12998   /* when reading a file, is it an \.{MPX} file? */
12999 @d mpx_finished 0
13000   /* |name_field| value when the corresponding \.{MPX} file is finished */
13001
13002 @<Glob...@>=
13003 integer in_open; /* the number of lines in the buffer, less one */
13004 unsigned int open_parens; /* the number of open text files */
13005 void  * *input_file ;
13006 integer *line_stack ; /* the line number for each file */
13007 char *  *iname_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
13008 char *  *iarea_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
13009 halfword*mpx_name  ;
13010
13011 @ @<Allocate or ...@>=
13012 mp->input_file  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(void *));
13013 mp->line_stack  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(integer));
13014 mp->iname_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
13015 mp->iarea_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
13016 mp->mpx_name    = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(halfword));
13017 {
13018   int k;
13019   for (k=0;k<=mp->max_in_open;k++) {
13020     mp->iname_stack[k] =NULL;
13021     mp->iarea_stack[k] =NULL;
13022   }
13023 }
13024
13025 @ @<Dealloc variables@>=
13026 {
13027   int l;
13028   for (l=0;l<=mp->max_in_open;l++) {
13029     xfree(mp->iname_stack[l]);
13030     xfree(mp->iarea_stack[l]);
13031   }
13032 }
13033 xfree(mp->input_file);
13034 xfree(mp->line_stack);
13035 xfree(mp->iname_stack);
13036 xfree(mp->iarea_stack);
13037 xfree(mp->mpx_name);
13038
13039
13040 @ However, all this discussion about input state really applies only to the
13041 case that we are inputting from a file. There is another important case,
13042 namely when we are currently getting input from a token list. In this case
13043 |iindex>max_in_open|, and the conventions about the other state variables
13044 are different:
13045
13046 \yskip\hang|loc| is a pointer to the current node in the token list, i.e.,
13047 the node that will be read next. If |loc=null|, the token list has been
13048 fully read.
13049
13050 \yskip\hang|start| points to the first node of the token list; this node
13051 may or may not contain a reference count, depending on the type of token
13052 list involved.
13053
13054 \yskip\hang|token_type|, which takes the place of |iindex| in the
13055 discussion above, is a code number that explains what kind of token list
13056 is being scanned.
13057
13058 \yskip\hang|name| points to the |eqtb| address of the control sequence
13059 being expanded, if the current token list is a macro not defined by
13060 \&{vardef}. Macros defined by \&{vardef} have |name=null|; their name
13061 can be deduced by looking at their first two parameters.
13062
13063 \yskip\hang|param_start|, which takes the place of |limit|, tells where
13064 the parameters of the current macro or loop text begin in the |param_stack|.
13065
13066 \yskip\noindent The |token_type| can take several values, depending on
13067 where the current token list came from:
13068
13069 \yskip
13070 \indent|forever_text|, if the token list being scanned is the body of
13071 a \&{forever} loop;
13072
13073 \indent|loop_text|, if the token list being scanned is the body of
13074 a \&{for} or \&{forsuffixes} loop;
13075
13076 \indent|parameter|, if a \&{text} or \&{suffix} parameter is being scanned;
13077
13078 \indent|backed_up|, if the token list being scanned has been inserted as
13079 `to be read again'.
13080
13081 \indent|inserted|, if the token list being scanned has been inserted as
13082 part of error recovery;
13083
13084 \indent|macro|, if the expansion of a user-defined symbolic token is being
13085 scanned.
13086
13087 \yskip\noindent
13088 The token list begins with a reference count if and only if |token_type=
13089 macro|.
13090 @^reference counts@>
13091
13092 @d token_type iindex /* type of current token list */
13093 @d token_state (iindex>(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a token list? */
13094 @d file_state (iindex<=(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a file line? */
13095 @d param_start limit /* base of macro parameters in |param_stack| */
13096 @d forever_text (mp->max_in_open+1) /* |token_type| code for loop texts */
13097 @d loop_text (mp->max_in_open+2) /* |token_type| code for loop texts */
13098 @d parameter (mp->max_in_open+3) /* |token_type| code for parameter texts */
13099 @d backed_up (mp->max_in_open+4) /* |token_type| code for texts to be reread */
13100 @d inserted (mp->max_in_open+5) /* |token_type| code for inserted texts */
13101 @d macro (mp->max_in_open+6) /* |token_type| code for macro replacement texts */
13102
13103 @ The |param_stack| is an auxiliary array used to hold pointers to the token
13104 lists for parameters at the current level and subsidiary levels of input.
13105 This stack grows at a different rate from the others.
13106
13107 @<Glob...@>=
13108 pointer *param_stack;  /* token list pointers for parameters */
13109 integer param_ptr; /* first unused entry in |param_stack| */
13110 integer max_param_stack;  /* largest value of |param_ptr| */
13111
13112 @ @<Allocate or initialize ...@>=
13113 mp->param_stack = xmalloc((mp->param_size+1),sizeof(pointer));
13114
13115 @ @<Dealloc variables@>=
13116 xfree(mp->param_stack);
13117
13118 @ Notice that the |line| isn't valid when |token_state| is true because it
13119 depends on |iindex|.  If we really need to know the line number for the
13120 topmost file in the iindex stack we use the following function.  If a page
13121 number or other information is needed, this routine should be modified to
13122 compute it as well.
13123 @^system dependencies@>
13124
13125 @<Declarations@>=
13126 static integer mp_true_line (MP mp) ;
13127
13128 @ @c
13129 integer mp_true_line (MP mp) {
13130   int k; /* an index into the input stack */
13131   if ( file_state && (name>max_spec_src) ) {
13132     return line;
13133   } else { 
13134     k=mp->input_ptr;
13135     while ((k>0) &&
13136            ((mp->input_stack[(k-1)].index_field>mp->max_in_open)||
13137             (mp->input_stack[(k-1)].name_field<=max_spec_src))) {
13138       decr(k);
13139     }
13140     return (k>0 ? mp->line_stack[(k-1)] : 0 );
13141   }
13142 }
13143
13144 @ Thus, the ``current input state'' can be very complicated indeed; there
13145 can be many levels and each level can arise in a variety of ways. The
13146 |show_context| procedure, which is used by \MP's error-reporting routine to
13147 print out the current input state on all levels down to the most recent
13148 line of characters from an input file, illustrates most of these conventions.
13149 The global variable |file_ptr| contains the lowest level that was
13150 displayed by this procedure.
13151
13152 @<Glob...@>=
13153 integer file_ptr; /* shallowest level shown by |show_context| */
13154
13155 @ The status at each level is indicated by printing two lines, where the first
13156 line indicates what was read so far and the second line shows what remains
13157 to be read. The context is cropped, if necessary, so that the first line
13158 contains at most |half_error_line| characters, and the second contains
13159 at most |error_line|. Non-current input levels whose |token_type| is
13160 `|backed_up|' are shown only if they have not been fully read.
13161
13162 @c void mp_show_context (MP mp) { /* prints where the scanner is */
13163   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
13164   @<Local variables for formatting calculations@>
13165   mp->file_ptr=mp->input_ptr; mp->input_stack[mp->file_ptr]=mp->cur_input;
13166   /* store current state */
13167   while (1) { 
13168     mp->cur_input=mp->input_stack[mp->file_ptr]; /* enter into the context */
13169     @<Display the current context@>;
13170     if ( file_state )
13171       if ( (name>max_spec_src) || (mp->file_ptr==0) ) break;
13172     decr(mp->file_ptr);
13173   }
13174   mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr]; /* restore original state */
13175 }
13176
13177 @ @<Display the current context@>=
13178 if ( (mp->file_ptr==mp->input_ptr) || file_state ||
13179    (token_type!=backed_up) || (loc!=null) ) {
13180     /* we omit backed-up token lists that have already been read */
13181   mp->tally=0; /* get ready to count characters */
13182   old_setting=mp->selector;
13183   if ( file_state ) {
13184     @<Print location of current line@>;
13185     @<Pseudoprint the line@>;
13186   } else { 
13187     @<Print type of token list@>;
13188     @<Pseudoprint the token list@>;
13189   }
13190   mp->selector=old_setting; /* stop pseudoprinting */
13191   @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>;
13192 }
13193
13194 @ This routine should be changed, if necessary, to give the best possible
13195 indication of where the current line resides in the input file.
13196 For example, on some systems it is best to print both a page and line number.
13197 @^system dependencies@>
13198
13199 @<Print location of current line@>=
13200 if ( name>max_spec_src ) {
13201   mp_print_nl(mp, "l."); mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
13202 } else if ( terminal_input ) {
13203   if ( mp->file_ptr==0 ) mp_print_nl(mp, "<*>");
13204   else mp_print_nl(mp, "<insert>");
13205 } else if ( name==is_scantok ) {
13206   mp_print_nl(mp, "<scantokens>");
13207 } else {
13208   mp_print_nl(mp, "<read>");
13209 }
13210 mp_print_char(mp, xord(' '))
13211
13212 @ Can't use case statement here because the |token_type| is not
13213 a constant expression.
13214
13215 @<Print type of token list@>=
13216 {
13217   if(token_type==forever_text) {
13218     mp_print_nl(mp, "<forever> ");
13219   } else if (token_type==loop_text) {
13220     @<Print the current loop value@>;
13221   } else if (token_type==parameter) {
13222     mp_print_nl(mp, "<argument> "); 
13223   } else if (token_type==backed_up) { 
13224     if ( loc==null ) mp_print_nl(mp, "<recently read> ");
13225     else mp_print_nl(mp, "<to be read again> ");
13226   } else if (token_type==inserted) {
13227     mp_print_nl(mp, "<inserted text> ");
13228   } else if (token_type==macro) {
13229     mp_print_ln(mp);
13230     if ( name!=null ) mp_print_text(name);
13231     else @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>;
13232     mp_print(mp, "->");
13233   } else {
13234     mp_print_nl(mp, "?");/* this should never happen */
13235 @.?\relax@>
13236   }
13237 }
13238
13239 @ The parameter that corresponds to a loop text is either a token list
13240 (in the case of \&{forsuffixes}) or a ``capsule'' (in the case of \&{for}).
13241 We'll discuss capsules later; for now, all we need to know is that
13242 the |link| field in a capsule parameter is |void| and that
13243 |print_exp(p,0)| displays the value of capsule~|p| in abbreviated form.
13244
13245 @<Print the current loop value@>=
13246 { mp_print_nl(mp, "<for("); p=mp->param_stack[param_start];
13247   if ( p!=null ) {
13248     if ( mp_link(p)==mp_void ) mp_print_exp(mp, p,0); /* we're in a \&{for} loop */
13249     else mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13250   }
13251   mp_print(mp, ")> ");
13252 }
13253
13254 @ The first two parameters of a macro defined by \&{vardef} will be token
13255 lists representing the macro's prefix and ``at point.'' By putting these
13256 together, we get the macro's full name.
13257
13258 @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>=
13259 { p=mp->param_stack[param_start];
13260   if ( p==null ) {
13261     mp_show_token_list(mp, mp->param_stack[param_start+1],null,20,mp->tally);
13262   } else { 
13263     q=p;
13264     while ( mp_link(q)!=null ) q=mp_link(q);
13265     mp_link(q)=mp->param_stack[param_start+1];
13266     mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13267     mp_link(q)=null;
13268   }
13269 }
13270
13271 @ Now it is necessary to explain a little trick. We don't want to store a long
13272 string that corresponds to a token list, because that string might take up
13273 lots of memory; and we are printing during a time when an error message is
13274 being given, so we dare not do anything that might overflow one of \MP's
13275 tables. So `pseudoprinting' is the answer: We enter a mode of printing
13276 that stores characters into a buffer of length |error_line|, where character
13277 $k+1$ is placed into \hbox{|trick_buf[k mod error_line]|} if
13278 |k<trick_count|, otherwise character |k| is dropped. Initially we set
13279 |tally:=0| and |trick_count:=1000000|; then when we reach the
13280 point where transition from line 1 to line 2 should occur, we
13281 set |first_count:=tally| and |trick_count:=@tmax@>(error_line,
13282 tally+1+error_line-half_error_line)|. At the end of the
13283 pseudoprinting, the values of |first_count|, |tally|, and
13284 |trick_count| give us all the information we need to print the two lines,
13285 and all of the necessary text is in |trick_buf|.
13286
13287 Namely, let |l| be the length of the descriptive information that appears
13288 on the first line. The length of the context information gathered for that
13289 line is |k=first_count|, and the length of the context information
13290 gathered for line~2 is $m=\min(|tally|, |trick_count|)-k$. If |l+k<=h|,
13291 where |h=half_error_line|, we print |trick_buf[0..k-1]| after the
13292 descriptive information on line~1, and set |n:=l+k|; here |n| is the
13293 length of line~1. If $l+k>h$, some cropping is necessary, so we set |n:=h|
13294 and print `\.{...}' followed by
13295 $$\hbox{|trick_buf[(l+k-h+3)..k-1]|,}$$
13296 where subscripts of |trick_buf| are circular modulo |error_line|. The
13297 second line consists of |n|~spaces followed by |trick_buf[k..(k+m-1)]|,
13298 unless |n+m>error_line|; in the latter case, further cropping is done.
13299 This is easier to program than to explain.
13300
13301 @<Local variables for formatting...@>=
13302 int i; /* index into |buffer| */
13303 integer l; /* length of descriptive information on line 1 */
13304 integer m; /* context information gathered for line 2 */
13305 int n; /* length of line 1 */
13306 integer p; /* starting or ending place in |trick_buf| */
13307 integer q; /* temporary index */
13308
13309 @ The following code tells the print routines to gather
13310 the desired information.
13311
13312 @d begin_pseudoprint { 
13313   l=mp->tally; mp->tally=0; mp->selector=pseudo;
13314   mp->trick_count=1000000;
13315 }
13316 @d set_trick_count {
13317   mp->first_count=mp->tally;
13318   mp->trick_count=mp->tally+1+mp->error_line-mp->half_error_line;
13319   if ( mp->trick_count<mp->error_line ) mp->trick_count=mp->error_line;
13320 }
13321
13322 @ And the following code uses the information after it has been gathered.
13323
13324 @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>=
13325 if ( mp->trick_count==1000000 ) set_trick_count;
13326   /* |set_trick_count| must be performed */
13327 if ( mp->tally<mp->trick_count ) m=mp->tally-mp->first_count;
13328 else m=mp->trick_count-mp->first_count; /* context on line 2 */
13329 if ( l+mp->first_count<=mp->half_error_line ) {
13330   p=0; n=l+mp->first_count;
13331 } else  { 
13332   mp_print(mp, "..."); p=l+mp->first_count-mp->half_error_line+3;
13333   n=mp->half_error_line;
13334 }
13335 for (q=p;q<=mp->first_count-1;q++) {
13336   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13337 }
13338 mp_print_ln(mp);
13339 for (q=1;q<=n;q++) {
13340   mp_print_char(mp, xord(' ')); /* print |n| spaces to begin line~2 */
13341 }
13342 if ( m+n<=mp->error_line ) p=mp->first_count+m; 
13343 else p=mp->first_count+(mp->error_line-n-3);
13344 for (q=mp->first_count;q<=p-1;q++) {
13345   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13346 }
13347 if ( m+n>mp->error_line ) mp_print(mp, "...")
13348
13349 @ But the trick is distracting us from our current goal, which is to
13350 understand the input state. So let's concentrate on the data structures that
13351 are being pseudoprinted as we finish up the |show_context| procedure.
13352
13353 @<Pseudoprint the line@>=
13354 begin_pseudoprint;
13355 if ( limit>0 ) {
13356   for (i=start;i<=limit-1;i++) {
13357     if ( i==loc ) set_trick_count;
13358     mp_print_str(mp, mp->buffer[i]);
13359   }
13360 }
13361
13362 @ @<Pseudoprint the token list@>=
13363 begin_pseudoprint;
13364 if ( token_type!=macro ) mp_show_token_list(mp, start,loc,100000,0);
13365 else mp_show_macro(mp, start,loc,100000)
13366
13367 @ Here is the missing piece of |show_token_list| that is activated when the
13368 token beginning line~2 is about to be shown:
13369
13370 @<Do magic computation@>=set_trick_count
13371
13372 @* \[28] Maintaining the input stacks.
13373 The following subroutines change the input status in commonly needed ways.
13374
13375 First comes |push_input|, which stores the current state and creates a
13376 new level (having, initially, the same properties as the old).
13377
13378 @d push_input  { /* enter a new input level, save the old */
13379   if ( mp->input_ptr>mp->max_in_stack ) {
13380     mp->max_in_stack=mp->input_ptr;
13381     if ( mp->input_ptr==mp->stack_size ) {
13382       int l = (mp->stack_size+(mp->stack_size/4));
13383       XREALLOC(mp->input_stack, l, in_state_record);
13384       mp->stack_size = l;
13385     }         
13386   }
13387   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; /* stack the record */
13388   incr(mp->input_ptr);
13389 }
13390
13391 @ And of course what goes up must come down.
13392
13393 @d pop_input { /* leave an input level, re-enter the old */
13394     decr(mp->input_ptr); mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr];
13395   }
13396
13397 @ Here is a procedure that starts a new level of token-list input, given
13398 a token list |p| and its type |t|. If |t=macro|, the calling routine should
13399 set |name|, reset~|loc|, and increase the macro's reference count.
13400
13401 @d back_list(A) mp_begin_token_list(mp, (A),backed_up) /* backs up a simple token list */
13402
13403 @c 
13404 static void mp_begin_token_list (MP mp,pointer p, quarterword t)  { 
13405   push_input; start=p; token_type=t;
13406   param_start=mp->param_ptr; loc=p;
13407 }
13408
13409 @ When a token list has been fully scanned, the following computations
13410 should be done as we leave that level of input.
13411 @^inner loop@>
13412
13413 @c 
13414 static void mp_end_token_list (MP mp) { /* leave a token-list input level */
13415   pointer p; /* temporary register */
13416   if ( token_type>=backed_up ) { /* token list to be deleted */
13417     if ( token_type<=inserted ) { 
13418       mp_flush_token_list(mp, start); goto DONE;
13419     } else {
13420       mp_delete_mac_ref(mp, start); /* update reference count */
13421     }
13422   }
13423   while ( mp->param_ptr>param_start ) { /* parameters must be flushed */
13424     decr(mp->param_ptr);
13425     p=mp->param_stack[mp->param_ptr];
13426     if ( p!=null ) {
13427       if ( mp_link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
13428         mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
13429       } else {
13430         mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
13431       }
13432     }
13433   }
13434 DONE: 
13435   pop_input; check_interrupt;
13436 }
13437
13438 @ The contents of |cur_cmd,cur_mod,cur_sym| are placed into an equivalent
13439 token by the |cur_tok| routine.
13440 @^inner loop@>
13441
13442 @c @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>
13443 static pointer mp_cur_tok (MP mp) {
13444   pointer p; /* a new token node */
13445   quarterword save_type; /* |cur_type| to be restored */
13446   integer save_exp; /* |cur_exp| to be restored */
13447   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13448     if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
13449       save_type=mp->cur_type; save_exp=mp->cur_exp;
13450       mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_link(p)=null;
13451       mp->cur_type=save_type; mp->cur_exp=save_exp;
13452     } else { 
13453       p=mp_get_node(mp, token_node_size);
13454       value(p)=mp->cur_mod; name_type(p)=mp_token;
13455       if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) type(p)=mp_known;
13456       else type(p)=mp_string_type;
13457     }
13458   } else { 
13459     fast_get_avail(p); info(p)=mp->cur_sym;
13460   }
13461   return p;
13462 }
13463
13464 @ Sometimes \MP\ has read too far and wants to ``unscan'' what it has
13465 seen. The |back_input| procedure takes care of this by putting the token
13466 just scanned back into the input stream, ready to be read again.
13467 If |cur_sym<>0|, the values of |cur_cmd| and |cur_mod| are irrelevant.
13468
13469 @<Declarations@>= 
13470 static void mp_back_input (MP mp);
13471
13472 @ @c void mp_back_input (MP mp) {/* undoes one token of input */
13473   pointer p; /* a token list of length one */
13474   p=mp_cur_tok(mp);
13475   while ( token_state &&(loc==null) ) 
13476     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
13477   back_list(p);
13478 }
13479
13480 @ The |back_error| routine is used when we want to restore or replace an
13481 offending token just before issuing an error message.  We disable interrupts
13482 during the call of |back_input| so that the help message won't be lost.
13483
13484 @ @c static void mp_back_error (MP mp) { /* back up one token and call |error| */
13485   mp->OK_to_interrupt=false; 
13486   mp_back_input(mp); 
13487   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13488 }
13489 static void mp_ins_error (MP mp) { /* back up one inserted token and call |error| */
13490   mp->OK_to_interrupt=false; 
13491   mp_back_input(mp); token_type=inserted;
13492   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13493 }
13494
13495 @ The |begin_file_reading| procedure starts a new level of input for lines
13496 of characters to be read from a file, or as an insertion from the
13497 terminal. It does not take care of opening the file, nor does it set |loc|
13498 or |limit| or |line|.
13499 @^system dependencies@>
13500
13501 @c void mp_begin_file_reading (MP mp) { 
13502   if ( mp->in_open==mp->max_in_open ) 
13503     mp_overflow(mp, "text input levels",mp->max_in_open);
13504 @:MetaPost capacity exceeded text input levels}{\quad text input levels@>
13505   if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13506     mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
13507   incr(mp->in_open); push_input; iindex=mp->in_open;
13508   mp->mpx_name[iindex]=absent;
13509   start=(halfword)mp->first;
13510   name=is_term; /* |terminal_input| is now |true| */
13511 }
13512
13513 @ Conversely, the variables must be downdated when such a level of input
13514 is finished.  Any associated \.{MPX} file must also be closed and popped
13515 off the file stack.
13516
13517 @c static void mp_end_file_reading (MP mp) { 
13518   if ( mp->in_open>iindex ) {
13519     if ( (mp->mpx_name[mp->in_open]==absent)||(name<=max_spec_src) ) {
13520       mp_confusion(mp, "endinput");
13521 @:this can't happen endinput}{\quad endinput@>
13522     } else { 
13523       (mp->close_file)(mp,mp->input_file[mp->in_open]); /* close an \.{MPX} file */
13524       delete_str_ref(mp->mpx_name[mp->in_open]);
13525       decr(mp->in_open);
13526     }
13527   }
13528   mp->first=(size_t)start;
13529   if ( iindex!=mp->in_open ) mp_confusion(mp, "endinput");
13530   if ( name>max_spec_src ) {
13531     (mp->close_file)(mp,cur_file);
13532     delete_str_ref(name);
13533     xfree(in_name); 
13534     xfree(in_area);
13535   }
13536   pop_input; decr(mp->in_open);
13537 }
13538
13539 @ Here is a function that tries to resume input from an \.{MPX} file already
13540 associated with the current input file.  It returns |false| if this doesn't
13541 work.
13542
13543 @c static boolean mp_begin_mpx_reading (MP mp) { 
13544   if ( mp->in_open!=iindex+1 ) {
13545      return false;
13546   } else { 
13547     if ( mp->mpx_name[mp->in_open]<=absent ) mp_confusion(mp, "mpx");
13548 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13549     if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13550       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
13551     push_input; iindex=mp->in_open;
13552     start=(halfword)mp->first;
13553     name=mp->mpx_name[mp->in_open]; add_str_ref(name);
13554     @<Put an empty line in the input buffer@>;
13555     return true;
13556   }
13557 }
13558
13559 @ This procedure temporarily stops reading an \.{MPX} file.
13560
13561 @c static void mp_end_mpx_reading (MP mp) { 
13562   if ( mp->in_open!=iindex ) mp_confusion(mp, "mpx");
13563 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13564   if ( loc<limit ) {
13565     @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>;
13566   }
13567   mp->first=(size_t)start;
13568   pop_input;
13569 }
13570
13571 @ Here we enforce a restriction that simplifies the input stacks considerably.
13572 This should not inconvenience the user because \.{MPX} files are generated
13573 by an auxiliary program called \.{DVItoMP}.
13574
13575 @ @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>=
13576
13577 print_err("`mpxbreak' must be at the end of a line");
13578 help4("This file contains picture expressions for btex...etex",
13579   "blocks.  Such files are normally generated automatically",
13580   "but this one seems to be messed up.  I'm going to ignore",
13581   "the rest of this line.");
13582 mp_error(mp);
13583 }
13584
13585 @ In order to keep the stack from overflowing during a long sequence of
13586 inserted `\.{show}' commands, the following routine removes completed
13587 error-inserted lines from memory.
13588
13589 @c void mp_clear_for_error_prompt (MP mp) { 
13590   while ( file_state && terminal_input &&
13591     (mp->input_ptr>0)&&(loc==limit) ) mp_end_file_reading(mp);
13592   mp_print_ln(mp); clear_terminal;
13593 }
13594
13595 @ To get \MP's whole input mechanism going, we perform the following
13596 actions.
13597
13598 @<Initialize the input routines@>=
13599 { mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
13600   mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
13601   mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
13602   mp->first=1;
13603   start=1; iindex=0; line=0; name=is_term;
13604   mp->mpx_name[0]=absent;
13605   mp->force_eof=false;
13606   if ( ! mp_init_terminal(mp) ) mp_jump_out(mp);
13607   limit=(halfword)mp->last; mp->first=mp->last+1; 
13608   /* |init_terminal| has set |loc| and |last| */
13609 }
13610
13611 @* \[29] Getting the next token.
13612 The heart of \MP's input mechanism is the |get_next| procedure, which
13613 we shall develop in the next few sections of the program. Perhaps we
13614 shouldn't actually call it the ``heart,'' however; it really acts as \MP's
13615 eyes and mouth, reading the source files and gobbling them up. And it also
13616 helps \MP\ to regurgitate stored token lists that are to be processed again.
13617
13618 The main duty of |get_next| is to input one token and to set |cur_cmd|
13619 and |cur_mod| to that token's command code and modifier. Furthermore, if
13620 the input token is a symbolic token, that token's |hash| address
13621 is stored in |cur_sym|; otherwise |cur_sym| is set to zero.
13622
13623 Underlying this simple description is a certain amount of complexity
13624 because of all the cases that need to be handled.
13625 However, the inner loop of |get_next| is reasonably short and fast.
13626
13627 @ Before getting into |get_next|, we need to consider a mechanism by which
13628 \MP\ helps keep errors from propagating too far. Whenever the program goes
13629 into a mode where it keeps calling |get_next| repeatedly until a certain
13630 condition is met, it sets |scanner_status| to some value other than |normal|.
13631 Then if an input file ends, or if an `\&{outer}' symbol appears,
13632 an appropriate error recovery will be possible.
13633
13634 The global variable |warning_info| helps in this error recovery by providing
13635 additional information. For example, |warning_info| might indicate the
13636 name of a macro whose replacement text is being scanned.
13637
13638 @d normal 0 /* |scanner_status| at ``quiet times'' */
13639 @d skipping 1 /* |scanner_status| when false conditional text is being skipped */
13640 @d flushing 2 /* |scanner_status| when junk after a statement is being ignored */
13641 @d absorbing 3 /* |scanner_status| when a \&{text} parameter is being scanned */
13642 @d var_defining 4 /* |scanner_status| when a \&{vardef} is being scanned */
13643 @d op_defining 5 /* |scanner_status| when a macro \&{def} is being scanned */
13644 @d loop_defining 6 /* |scanner_status| when a \&{for} loop is being scanned */
13645 @d tex_flushing 7 /* |scanner_status| when skipping \TeX\ material */
13646
13647 @<Glob...@>=
13648 integer scanner_status; /* are we scanning at high speed? */
13649 integer warning_info; /* if so, what else do we need to know,
13650     in case an error occurs? */
13651
13652 @ @<Initialize the input routines@>=
13653 mp->scanner_status=normal;
13654
13655 @ The following subroutine
13656 is called when an `\&{outer}' symbolic token has been scanned or
13657 when the end of a file has been reached. These two cases are distinguished
13658 by |cur_sym|, which is zero at the end of a file.
13659
13660 @c
13661 static boolean mp_check_outer_validity (MP mp) {
13662   pointer p; /* points to inserted token list */
13663   if ( mp->scanner_status==normal ) {
13664     return true;
13665   } else if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13666     @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set the
13667       result value for |check_outer_validity|@>;
13668   } else { 
13669     mp->deletions_allowed=false;
13670     @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>;
13671     if ( mp->scanner_status>skipping ) {
13672       @<Tell the user what has run away and try to recover@>;
13673     } else { 
13674       print_err("Incomplete if; all text was ignored after line ");
13675 @.Incomplete if...@>
13676       mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13677       help3("A forbidden `outer' token occurred in skipped text.",
13678         "This kind of error happens when you say `if...' and forget",
13679         "the matching `fi'. I've inserted a `fi'; this might work.");
13680       if ( mp->cur_sym==0 ) 
13681         mp->help_line[2]="The file ended while I was skipping conditional text.";
13682       mp->cur_sym=frozen_fi; mp_ins_error(mp);
13683     }
13684     mp->deletions_allowed=true; 
13685         return false;
13686   }
13687 }
13688
13689 @ @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set...@>=
13690 if ( mp->cur_sym!=0 ) { 
13691    return true;
13692 } else { 
13693   mp->deletions_allowed=false;
13694   print_err("TeX mode didn't end; all text was ignored after line ");
13695   mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13696   help2("The file ended while I was looking for the `etex' to",
13697         "finish this TeX material.  I've inserted `etex' now.");
13698   mp->cur_sym = frozen_etex;
13699   mp_ins_error(mp);
13700   mp->deletions_allowed=true;
13701   return false;
13702 }
13703
13704 @ @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>=
13705 if ( mp->cur_sym!=0 ) {
13706   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
13707   back_list(p); /* prepare to read the symbolic token again */
13708 }
13709
13710 @ @<Tell the user what has run away...@>=
13711
13712   mp_runaway(mp); /* print the definition-so-far */
13713   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13714     print_err("File ended");
13715 @.File ended while scanning...@>
13716   } else { 
13717     print_err("Forbidden token found");
13718 @.Forbidden token found...@>
13719   }
13720   mp_print(mp, " while scanning ");
13721   help4("I suspect you have forgotten an `enddef',",
13722     "causing me to read past where you wanted me to stop.",
13723     "I'll try to recover; but if the error is serious,",
13724     "you'd better type `E' or `X' now and fix your file.");
13725   switch (mp->scanner_status) {
13726     @<Complete the error message,
13727       and set |cur_sym| to a token that might help recover from the error@>
13728   } /* there are no other cases */
13729   mp_ins_error(mp);
13730 }
13731
13732 @ As we consider various kinds of errors, it is also appropriate to
13733 change the first line of the help message just given; |help_line[3]|
13734 points to the string that might be changed.
13735
13736 @<Complete the error message,...@>=
13737 case flushing: 
13738   mp_print(mp, "to the end of the statement");
13739   mp->help_line[3]="A previous error seems to have propagated,";
13740   mp->cur_sym=frozen_semicolon;
13741   break;
13742 case absorbing: 
13743   mp_print(mp, "a text argument");
13744   mp->help_line[3]="It seems that a right delimiter was left out,";
13745   if ( mp->warning_info==0 ) {
13746     mp->cur_sym=frozen_end_group;
13747   } else { 
13748     mp->cur_sym=frozen_right_delimiter;
13749     equiv(frozen_right_delimiter)=mp->warning_info;
13750   }
13751   break;
13752 case var_defining:
13753 case op_defining: 
13754   mp_print(mp, "the definition of ");
13755   if ( mp->scanner_status==op_defining ) 
13756      mp_print_text(mp->warning_info);
13757   else 
13758      mp_print_variable_name(mp, mp->warning_info);
13759   mp->cur_sym=frozen_end_def;
13760   break;
13761 case loop_defining: 
13762   mp_print(mp, "the text of a "); 
13763   mp_print_text(mp->warning_info);
13764   mp_print(mp, " loop");
13765   mp->help_line[3]="I suspect you have forgotten an `endfor',";
13766   mp->cur_sym=frozen_end_for;
13767   break;
13768
13769 @ The |runaway| procedure displays the first part of the text that occurred
13770 when \MP\ began its special |scanner_status|, if that text has been saved.
13771
13772 @<Declarations@>=
13773 static void mp_runaway (MP mp) ;
13774
13775 @ @c
13776 void mp_runaway (MP mp) { 
13777   if ( mp->scanner_status>flushing ) { 
13778      mp_print_nl(mp, "Runaway ");
13779          switch (mp->scanner_status) { 
13780          case absorbing: mp_print(mp, "text?"); break;
13781          case var_defining: 
13782      case op_defining: mp_print(mp,"definition?"); break;
13783      case loop_defining: mp_print(mp, "loop?"); break;
13784      } /* there are no other cases */
13785      mp_print_ln(mp); 
13786      mp_show_token_list(mp, mp_link(hold_head),null,mp->error_line-10,0);
13787   }
13788 }
13789
13790 @ We need to mention a procedure that may be called by |get_next|.
13791
13792 @<Declarations@>= 
13793 static void mp_firm_up_the_line (MP mp);
13794
13795 @ And now we're ready to take the plunge into |get_next| itself.
13796 Note that the behavior depends on the |scanner_status| because percent signs
13797 and double quotes need to be passed over when skipping TeX material.
13798
13799 @c 
13800 void mp_get_next (MP mp) {
13801   /* sets |cur_cmd|, |cur_mod|, |cur_sym| to next token */
13802 @^inner loop@>
13803   /*restart*/ /* go here to get the next input token */
13804   /*exit*/ /* go here when the next input token has been got */
13805   /*|common_ending|*/ /* go here to finish getting a symbolic token */
13806   /*found*/ /* go here when the end of a symbolic token has been found */
13807   /*switch*/ /* go here to branch on the class of an input character */
13808   /*|start_numeric_token|,|start_decimal_token|,|fin_numeric_token|,|done|*/
13809     /* go here at crucial stages when scanning a number */
13810   int k; /* an index into |buffer| */
13811   ASCII_code c; /* the current character in the buffer */
13812   int class; /* its class number */
13813   integer n,f; /* registers for decimal-to-binary conversion */
13814 RESTART: 
13815   mp->cur_sym=0;
13816   if ( file_state ) {
13817     @<Input from external file; |goto restart| if no input found,
13818     or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13819   } else {
13820     @<Input from token list; |goto restart| if end of list or
13821       if a parameter needs to be expanded,
13822       or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13823   }
13824 COMMON_ENDING: 
13825   @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|;
13826    |goto restart| if it is illegal@>;
13827 }
13828
13829 @ When a symbolic token is declared to be `\&{outer}', its command code
13830 is increased by |outer_tag|.
13831 @^inner loop@>
13832
13833 @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|...@>=
13834 mp->cur_cmd=eq_type(mp->cur_sym); mp->cur_mod=equiv(mp->cur_sym);
13835 if ( mp->cur_cmd>=outer_tag ) {
13836   if ( mp_check_outer_validity(mp) ) 
13837     mp->cur_cmd=mp->cur_cmd-outer_tag;
13838   else 
13839     goto RESTART;
13840 }
13841
13842 @ A percent sign appears in |buffer[limit]|; this makes it unnecessary
13843 to have a special test for end-of-line.
13844 @^inner loop@>
13845
13846 @<Input from external file;...@>=
13847
13848 SWITCH: 
13849   c=mp->buffer[loc]; incr(loc); class=mp->char_class[c];
13850   switch (class) {
13851   case digit_class: goto START_NUMERIC_TOKEN; break;
13852   case period_class: 
13853     class=mp->char_class[mp->buffer[loc]];
13854     if ( class>period_class ) {
13855       goto SWITCH;
13856     } else if ( class<period_class ) { /* |class=digit_class| */
13857       n=0; goto START_DECIMAL_TOKEN;
13858     }
13859 @:. }{\..\ token@>
13860     break;
13861   case space_class: goto SWITCH; break;
13862   case percent_class: 
13863     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13864       if ( loc<limit ) goto SWITCH;
13865     }
13866     @<Move to next line of file, or |goto restart| if there is no next line@>;
13867     check_interrupt;
13868     goto SWITCH;
13869     break;
13870   case string_class: 
13871     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13872     else @<Get a string token and |return|@>;
13873     break;
13874   case isolated_classes: 
13875     k=loc-1; goto FOUND; break;
13876   case invalid_class: 
13877     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13878     else @<Decry the invalid character and |goto restart|@>;
13879     break;
13880   default: break; /* letters, etc. */
13881   }
13882   k=loc-1;
13883   while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==class ) incr(loc);
13884   goto FOUND;
13885 START_NUMERIC_TOKEN:
13886   @<Get the integer part |n| of a numeric token;
13887     set |f:=0| and |goto fin_numeric_token| if there is no decimal point@>;
13888 START_DECIMAL_TOKEN:
13889   @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>;
13890 FIN_NUMERIC_TOKEN:
13891   @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token
13892     and |return|@>;
13893 FOUND: 
13894   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, k,loc-k);
13895 }
13896
13897 @ We go to |restart| instead of to |SWITCH|, because we might enter
13898 |token_state| after the error has been dealt with
13899 (cf.\ |clear_for_error_prompt|).
13900
13901 @<Decry the invalid...@>=
13902
13903   print_err("Text line contains an invalid character");
13904 @.Text line contains...@>
13905   help2("A funny symbol that I can\'t read has just been input.",
13906         "Continue, and I'll forget that it ever happened.");
13907   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13908   goto RESTART;
13909 }
13910
13911 @ @<Get a string token and |return|@>=
13912
13913   if ( mp->buffer[loc]=='"' ) {
13914     mp->cur_mod=null_str;
13915   } else { 
13916     k=loc; mp->buffer[limit+1]=xord('"');
13917     do {  
13918      incr(loc);
13919     } while (mp->buffer[loc]!='"');
13920     if ( loc>limit ) {
13921       @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>;
13922     }
13923     if ( loc==k+1 ) {
13924       mp->cur_mod=mp->buffer[k];
13925     } else { 
13926       str_room(loc-k);
13927       do {  
13928         append_char(mp->buffer[k]); incr(k);
13929       } while (k!=loc);
13930       mp->cur_mod=mp_make_string(mp);
13931     }
13932   }
13933   incr(loc); mp->cur_cmd=string_token; 
13934   return;
13935 }
13936
13937 @ We go to |restart| after this error message, not to |SWITCH|,
13938 because the |clear_for_error_prompt| routine might have reinstated
13939 |token_state| after |error| has finished.
13940
13941 @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>=
13942
13943   loc=limit; /* the next character to be read on this line will be |"%"| */
13944   print_err("Incomplete string token has been flushed");
13945 @.Incomplete string token...@>
13946   help3("Strings should finish on the same line as they began.",
13947     "I've deleted the partial string; you might want to",
13948     "insert another by typing, e.g., `I\"new string\"'.");
13949   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp);
13950   mp->deletions_allowed=true; 
13951   goto RESTART;
13952 }
13953
13954 @ @<Get the integer part |n| of a numeric token...@>=
13955 n=c-'0';
13956 while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class ) {
13957   if ( n<32768 ) n=10*n+mp->buffer[loc]-'0';
13958   incr(loc);
13959 }
13960 if ( mp->buffer[loc]=='.' ) 
13961   if ( mp->char_class[mp->buffer[loc+1]]==digit_class ) 
13962     goto DONE;
13963 f=0; 
13964 goto FIN_NUMERIC_TOKEN;
13965 DONE: incr(loc)
13966
13967 @ @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>=
13968 k=0;
13969 do { 
13970   if ( k<17 ) { /* digits for |k>=17| cannot affect the result */
13971     mp->dig[k]=mp->buffer[loc]-'0'; incr(k);
13972   }
13973   incr(loc);
13974 } while (mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class);
13975 f=mp_round_decimals(mp, k);
13976 if ( f==unity ) {
13977   incr(n); f=0;
13978 }
13979
13980 @ @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token and |return|@>=
13981 if ( n<32768 ) {
13982   @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>;
13983 } else if ( mp->scanner_status!=tex_flushing ) {
13984   print_err("Enormous number has been reduced");
13985 @.Enormous number...@>
13986   help2("I can\'t handle numbers bigger than 32767.99998;",
13987         "so I've changed your constant to that maximum amount.");
13988   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13989   mp->cur_mod=el_gordo;
13990 }
13991 mp->cur_cmd=numeric_token; return
13992
13993 @ @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>=
13994
13995   mp->cur_mod=n*unity+f;
13996   if ( mp->cur_mod>=fraction_one ) {
13997     if ( (mp->internal[mp_warning_check]>0) &&
13998          (mp->scanner_status!=tex_flushing) ) {
13999       print_err("Number is too large (");
14000       mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
14001       mp_print_char(mp, xord(')'));
14002       help3("It is at least 4096. Continue and I'll try to cope",
14003       "with that big value; but it might be dangerous.",
14004       "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
14005       mp_error(mp);
14006     }
14007   }
14008 }
14009
14010 @ Let's consider now what happens when |get_next| is looking at a token list.
14011 @^inner loop@>
14012
14013 @<Input from token list;...@>=
14014 if ( loc>=mp->hi_mem_min ) { /* one-word token */
14015   mp->cur_sym=info(loc); loc=mp_link(loc); /* move to next */
14016   if ( mp->cur_sym>=expr_base ) {
14017     if ( mp->cur_sym>=suffix_base ) {
14018       @<Insert a suffix or text parameter and |goto restart|@>;
14019     } else { 
14020       mp->cur_cmd=capsule_token;
14021       mp->cur_mod=mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(expr_base)];
14022       mp->cur_sym=0; return;
14023     }
14024   }
14025 } else if ( loc>null ) {
14026   @<Get a stored numeric or string or capsule token and |return|@>
14027 } else { /* we are done with this token list */
14028   mp_end_token_list(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
14029 }
14030
14031 @ @<Insert a suffix or text parameter...@>=
14032
14033   if ( mp->cur_sym>=text_base ) mp->cur_sym=mp->cur_sym-mp->param_size;
14034   /* |param_size=text_base-suffix_base| */
14035   mp_begin_token_list(mp,
14036                       mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(suffix_base)],
14037                       parameter);
14038   goto RESTART;
14039 }
14040
14041 @ @<Get a stored numeric or string or capsule token...@>=
14042
14043   if ( name_type(loc)==mp_token ) {
14044     mp->cur_mod=value(loc);
14045     if ( type(loc)==mp_known ) {
14046       mp->cur_cmd=numeric_token;
14047     } else { 
14048       mp->cur_cmd=string_token; add_str_ref(mp->cur_mod);
14049     }
14050   } else { 
14051     mp->cur_mod=loc; mp->cur_cmd=capsule_token;
14052   };
14053   loc=mp_link(loc); return;
14054 }
14055
14056 @ All of the easy branches of |get_next| have now been taken care of.
14057 There is one more branch.
14058
14059 @<Move to next line of file, or |goto restart|...@>=
14060 if ( name>max_spec_src) {
14061   @<Read next line of file into |buffer|, or
14062     |goto restart| if the file has ended@>;
14063 } else { 
14064   if ( mp->input_ptr>0 ) {
14065      /* text was inserted during error recovery or by \&{scantokens} */
14066     mp_end_file_reading(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
14067   }
14068   if (mp->job_name == NULL && ( mp->selector<log_only || mp->selector>=write_file))  
14069     mp_open_log_file(mp);
14070   if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
14071     if ( limit==start ) /* previous line was empty */
14072       mp_print_nl(mp, "(Please type a command or say `end')");
14073 @.Please type...@>
14074     mp_print_ln(mp); mp->first=(size_t)start;
14075     prompt_input("*"); /* input on-line into |buffer| */
14076 @.*\relax@>
14077     limit=(halfword)mp->last; mp->buffer[limit]=xord('%');
14078     mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start;
14079   } else {
14080     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, no legal end found)");
14081 @.job aborted@>
14082     /* nonstop mode, which is intended for overnight batch processing,
14083        never waits for on-line input */
14084   }
14085 }
14086
14087 @ The global variable |force_eof| is normally |false|; it is set |true|
14088 by an \&{endinput} command.
14089
14090 @<Glob...@>=
14091 boolean force_eof; /* should the next \&{input} be aborted early? */
14092
14093 @ We must decrement |loc| in order to leave the buffer in a valid state
14094 when an error condition causes us to |goto restart| without calling
14095 |end_file_reading|.
14096
14097 @<Read next line of file into |buffer|, or
14098   |goto restart| if the file has ended@>=
14099
14100   incr(line); mp->first=(size_t)start;
14101   if ( ! mp->force_eof ) {
14102     if ( mp_input_ln(mp, cur_file ) ) /* not end of file */
14103       mp_firm_up_the_line(mp); /* this sets |limit| */
14104     else 
14105       mp->force_eof=true;
14106   };
14107   if ( mp->force_eof ) {
14108     mp->force_eof=false;
14109     decr(loc);
14110     if ( mpx_reading ) {
14111       @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set
14112         |cur_sym:=frozen_mpx_break| and |goto comon_ending|@>;
14113     } else { 
14114       mp_print_char(mp, xord(')')); decr(mp->open_parens);
14115       update_terminal; /* show user that file has been read */
14116       mp_end_file_reading(mp); /* resume previous level */
14117       if ( mp_check_outer_validity(mp) ) goto  RESTART;  
14118       else goto RESTART;
14119     }
14120   }
14121   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start; /* ready to read */
14122 }
14123
14124 @ We should never actually come to the end of an \.{MPX} file because such
14125 files should have an \&{mpxbreak} after the translation of the last
14126 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} block.
14127
14128 @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set...@>=
14129
14130   mp->mpx_name[iindex]=mpx_finished;
14131   print_err("mpx file ended unexpectedly");
14132   help4("The file had too few picture expressions for btex...etex",
14133     "blocks.  Such files are normally generated automatically",
14134     "but this one got messed up.  You might want to insert a",
14135     "picture expression now.");
14136   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
14137   mp->cur_sym=frozen_mpx_break; goto COMMON_ENDING;
14138 }
14139
14140 @ Sometimes we want to make it look as though we have just read a blank line
14141 without really doing so.
14142
14143 @<Put an empty line in the input buffer@>=
14144 mp->last=mp->first; limit=(halfword)mp->last; 
14145   /* simulate |input_ln| and |firm_up_the_line| */
14146 mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start
14147
14148 @ If the user has set the |mp_pausing| parameter to some positive value,
14149 and if nonstop mode has not been selected, each line of input is displayed
14150 on the terminal and the transcript file, followed by `\.{=>}'.
14151 \MP\ waits for a response. If the response is null (i.e., if nothing is
14152 typed except perhaps a few blank spaces), the original
14153 line is accepted as it stands; otherwise the line typed is
14154 used instead of the line in the file.
14155
14156 @c void mp_firm_up_the_line (MP mp) {
14157   size_t k; /* an index into |buffer| */
14158   limit=(halfword)mp->last;
14159   if ((!mp->noninteractive)   
14160       && (mp->internal[mp_pausing]>0 )
14161       && (mp->interaction>mp_nonstop_mode )) {
14162     wake_up_terminal; mp_print_ln(mp);
14163     if ( start<limit ) {
14164       for (k=(size_t)start;k<=(size_t)(limit-1);k++) {
14165         mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
14166       } 
14167     }
14168     mp->first=(size_t)limit; prompt_input("=>"); /* wait for user response */
14169 @.=>@>
14170     if ( mp->last>mp->first ) {
14171       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) { /* move line down in buffer */
14172         mp->buffer[k+start-mp->first]=mp->buffer[k];
14173       }
14174       limit=(halfword)(start+mp->last-mp->first);
14175     }
14176   }
14177 }
14178
14179 @* \[30] Dealing with \TeX\ material.
14180 The \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}$\,\ldots\,$\&{etex}
14181 features need to be implemented at a low level in the scanning process
14182 so that \MP\ can stay in synch with the a preprocessor that treats
14183 blocks of \TeX\ material as they occur in the input file without trying
14184 to expand \MP\ macros.  Thus we need a special version of |get_next|
14185 that does not expand macros and such but does handle \&{btex},
14186 \&{verbatimtex}, etc.
14187
14188 The special version of |get_next| is called |get_t_next|.  It works by flushing
14189 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}\allowbreak
14190 $\,\ldots\,$\&{etex} blocks, switching to the \.{MPX} file when it sees
14191 \&{btex}, and switching back when it sees \&{mpxbreak}.
14192
14193 @d btex_code 0
14194 @d verbatim_code 1
14195
14196 @ @<Put each...@>=
14197 mp_primitive(mp, "btex",start_tex,btex_code);
14198 @:btex_}{\&{btex} primitive@>
14199 mp_primitive(mp, "verbatimtex",start_tex,verbatim_code);
14200 @:verbatimtex_}{\&{verbatimtex} primitive@>
14201 mp_primitive(mp, "etex",etex_marker,0); mp->eqtb[frozen_etex]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14202 @:etex_}{\&{etex} primitive@>
14203 mp_primitive(mp, "mpxbreak",mpx_break,0); mp->eqtb[frozen_mpx_break]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14204 @:mpx_break_}{\&{mpxbreak} primitive@>
14205
14206 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14207 case start_tex: if ( m==btex_code ) mp_print(mp, "btex");
14208   else mp_print(mp, "verbatimtex"); break;
14209 case etex_marker: mp_print(mp, "etex"); break;
14210 case mpx_break: mp_print(mp, "mpxbreak"); break;
14211
14212 @ Actually, |get_t_next| is a macro that avoids procedure overhead except
14213 in the unusual case where \&{btex}, \&{verbatimtex}, \&{etex}, or \&{mpxbreak}
14214 is encountered.
14215
14216 @d get_t_next {mp_get_next(mp); if ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) mp_t_next(mp); }
14217
14218 @<Declarations@>=
14219 static void mp_start_mpx_input (MP mp);
14220
14221 @ @c 
14222 static void mp_t_next (MP mp) {
14223   int old_status; /* saves the |scanner_status| */
14224   integer old_info; /* saves the |warning_info| */
14225   while ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) {
14226     if ( mp->cur_cmd==mpx_break ) {
14227       if ( ! file_state || (mp->mpx_name[iindex]==absent) ) {
14228         @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>;
14229       } else { 
14230         mp_end_mpx_reading(mp); 
14231         goto TEX_FLUSH;
14232       }
14233     } else if ( mp->cur_cmd==start_tex ) {
14234       if ( token_state || (name<=max_spec_src) ) {
14235         @<Complain that we are not reading a file@>;
14236       } else if ( mpx_reading ) {
14237         @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>;
14238       } else if ( (mp->cur_mod!=verbatim_code)&&
14239                   (mp->mpx_name[iindex]!=mpx_finished) ) {
14240         if ( ! mp_begin_mpx_reading(mp) ) mp_start_mpx_input(mp);
14241       } else {
14242         goto TEX_FLUSH;
14243       }
14244     } else {
14245        @<Complain about a misplaced \&{etex}@>;
14246     }
14247     goto COMMON_ENDING;
14248   TEX_FLUSH: 
14249     @<Flush the \TeX\ material@>;
14250   COMMON_ENDING: 
14251     mp_get_next(mp);
14252   }
14253 }
14254
14255 @ We could be in the middle of an operation such as skipping false conditional
14256 text when \TeX\ material is encountered, so we must be careful to save the
14257 |scanner_status|.
14258
14259 @<Flush the \TeX\ material@>=
14260 old_status=mp->scanner_status;
14261 old_info=mp->warning_info;
14262 mp->scanner_status=tex_flushing;
14263 mp->warning_info=line;
14264 do {  mp_get_next(mp); } while (mp->cur_cmd!=etex_marker);
14265 mp->scanner_status=old_status;
14266 mp->warning_info=old_info
14267
14268 @ @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>=
14269 { print_err("An mpx file cannot contain btex or verbatimtex blocks");
14270 help4("This file contains picture expressions for btex...etex",
14271   "blocks.  Such files are normally generated automatically",
14272   "but this one seems to be messed up.  I'll just keep going",
14273   "and hope for the best.");
14274 mp_error(mp);
14275 }
14276
14277 @ @<Complain that we are not reading a file@>=
14278 { print_err("You can only use `btex' or `verbatimtex' in a file");
14279 help3("I'll have to ignore this preprocessor command because it",
14280   "only works when there is a file to preprocess.  You might",
14281   "want to delete everything up to the next `etex`.");
14282 mp_error(mp);
14283 }
14284
14285 @ @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>=
14286 { print_err("Misplaced mpxbreak");
14287 help2("I'll ignore this preprocessor command because it",
14288       "doesn't belong here");
14289 mp_error(mp);
14290 }
14291
14292 @ @<Complain about a misplaced \&{etex}@>=
14293 { print_err("Extra etex will be ignored");
14294 help1("There is no btex or verbatimtex for this to match");
14295 mp_error(mp);
14296 }
14297
14298 @* \[31] Scanning macro definitions.
14299 \MP\ has a variety of ways to tuck tokens away into token lists for later
14300 use: Macros can be defined with \&{def}, \&{vardef}, \&{primarydef}, etc.;
14301 repeatable code can be defined with \&{for}, \&{forever}, \&{forsuffixes}.
14302 All such operations are handled by the routines in this part of the program.
14303
14304 The modifier part of each command code is zero for the ``ending delimiters''
14305 like \&{enddef} and \&{endfor}.
14306
14307 @d start_def 1 /* command modifier for \&{def} */
14308 @d var_def 2 /* command modifier for \&{vardef} */
14309 @d end_def 0 /* command modifier for \&{enddef} */
14310 @d start_forever 1 /* command modifier for \&{forever} */
14311 @d end_for 0 /* command modifier for \&{endfor} */
14312
14313 @<Put each...@>=
14314 mp_primitive(mp, "def",macro_def,start_def);
14315 @:def_}{\&{def} primitive@>
14316 mp_primitive(mp, "vardef",macro_def,var_def);
14317 @:var_def_}{\&{vardef} primitive@>
14318 mp_primitive(mp, "primarydef",macro_def,secondary_primary_macro);
14319 @:primary_def_}{\&{primarydef} primitive@>
14320 mp_primitive(mp, "secondarydef",macro_def,tertiary_secondary_macro);
14321 @:secondary_def_}{\&{secondarydef} primitive@>
14322 mp_primitive(mp, "tertiarydef",macro_def,expression_tertiary_macro);
14323 @:tertiary_def_}{\&{tertiarydef} primitive@>
14324 mp_primitive(mp, "enddef",macro_def,end_def); mp->eqtb[frozen_end_def]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14325 @:end_def_}{\&{enddef} primitive@>
14326 @#
14327 mp_primitive(mp, "for",iteration,expr_base);
14328 @:for_}{\&{for} primitive@>
14329 mp_primitive(mp, "forsuffixes",iteration,suffix_base);
14330 @:for_suffixes_}{\&{forsuffixes} primitive@>
14331 mp_primitive(mp, "forever",iteration,start_forever);
14332 @:forever_}{\&{forever} primitive@>
14333 mp_primitive(mp, "endfor",iteration,end_for); mp->eqtb[frozen_end_for]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14334 @:end_for_}{\&{endfor} primitive@>
14335
14336 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14337 case macro_def:
14338   if ( m<=var_def ) {
14339     if ( m==start_def ) mp_print(mp, "def");
14340     else if ( m<start_def ) mp_print(mp, "enddef");
14341     else mp_print(mp, "vardef");
14342   } else if ( m==secondary_primary_macro ) { 
14343     mp_print(mp, "primarydef");
14344   } else if ( m==tertiary_secondary_macro ) { 
14345     mp_print(mp, "secondarydef");
14346   } else { 
14347     mp_print(mp, "tertiarydef");
14348   }
14349   break;
14350 case iteration: 
14351   if ( m<=start_forever ) {
14352     if ( m==start_forever ) mp_print(mp, "forever"); 
14353     else mp_print(mp, "endfor");
14354   } else if ( m==expr_base ) {
14355     mp_print(mp, "for"); 
14356   } else { 
14357     mp_print(mp, "forsuffixes");
14358   }
14359   break;
14360
14361 @ Different macro-absorbing operations have different syntaxes, but they
14362 also have a lot in common. There is a list of special symbols that are to
14363 be replaced by parameter tokens; there is a special command code that
14364 ends the definition; the quotation conventions are identical.  Therefore
14365 it makes sense to have most of the work done by a single subroutine. That
14366 subroutine is called |scan_toks|.
14367
14368 The first parameter to |scan_toks| is the command code that will
14369 terminate scanning (either |macro_def| or |iteration|).
14370
14371 The second parameter, |subst_list|, points to a (possibly empty) list
14372 of two-word nodes whose |info| and |value| fields specify symbol tokens
14373 before and after replacement. The list will be returned to free storage
14374 by |scan_toks|.
14375
14376 The third parameter is simply appended to the token list that is built.
14377 And the final parameter tells how many of the special operations
14378 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#} are to be replaced by suffix parameters.
14379 When such parameters are present, they are called \.{(SUFFIX0)},
14380 \.{(SUFFIX1)}, and \.{(SUFFIX2)}.
14381
14382 @c static pointer mp_scan_toks (MP mp,command_code terminator, pointer 
14383   subst_list, pointer tail_end, quarterword suffix_count) {
14384   pointer p; /* tail of the token list being built */
14385   pointer q; /* temporary for link management */
14386   integer balance; /* left delimiters minus right delimiters */
14387   p=hold_head; balance=1; mp_link(hold_head)=null;
14388   while (1) { 
14389     get_t_next;
14390     if ( mp->cur_sym>0 ) {
14391       @<Substitute for |cur_sym|, if it's on the |subst_list|@>;
14392       if ( mp->cur_cmd==terminator ) {
14393         @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>;
14394       } else if ( mp->cur_cmd==macro_special ) {
14395         @<Handle quoted symbols, \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, or \.{\AT!\#}@>;
14396       }
14397     }
14398     mp_link(p)=mp_cur_tok(mp); p=mp_link(p);
14399   }
14400   mp_link(p)=tail_end; mp_flush_node_list(mp, subst_list);
14401   return mp_link(hold_head);
14402 }
14403
14404 @ @<Substitute for |cur_sym|...@>=
14405
14406   q=subst_list;
14407   while ( q!=null ) {
14408     if ( info(q)==mp->cur_sym ) {
14409       mp->cur_sym=value(q); mp->cur_cmd=relax; break;
14410     }
14411     q=mp_link(q);
14412   }
14413 }
14414
14415 @ @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>=
14416 if ( mp->cur_mod>0 ) {
14417   incr(balance);
14418 } else { 
14419   decr(balance);
14420   if ( balance==0 )
14421     break;
14422 }
14423
14424 @ Four commands are intended to be used only within macro texts: \&{quote},
14425 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#}. They are variants of a single command
14426 code called |macro_special|.
14427
14428 @d quote 0 /* |macro_special| modifier for \&{quote} */
14429 @d macro_prefix 1 /* |macro_special| modifier for \.{\#\AT!} */
14430 @d macro_at 2 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!} */
14431 @d macro_suffix 3 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!\#} */
14432
14433 @<Put each...@>=
14434 mp_primitive(mp, "quote",macro_special,quote);
14435 @:quote_}{\&{quote} primitive@>
14436 mp_primitive(mp, "#@@",macro_special,macro_prefix);
14437 @:]]]\#\AT!_}{\.{\#\AT!} primitive@>
14438 mp_primitive(mp, "@@",macro_special,macro_at);
14439 @:]]]\AT!_}{\.{\AT!} primitive@>
14440 mp_primitive(mp, "@@#",macro_special,macro_suffix);
14441 @:]]]\AT!\#_}{\.{\AT!\#} primitive@>
14442
14443 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14444 case macro_special: 
14445   switch (m) {
14446   case macro_prefix: mp_print(mp, "#@@"); break;
14447   case macro_at: mp_print_char(mp, xord('@@')); break;
14448   case macro_suffix: mp_print(mp, "@@#"); break;
14449   default: mp_print(mp, "quote"); break;
14450   }
14451   break;
14452
14453 @ @<Handle quoted...@>=
14454
14455   if ( mp->cur_mod==quote ) { get_t_next; } 
14456   else if ( mp->cur_mod<=suffix_count ) 
14457     mp->cur_sym=suffix_base-1+mp->cur_mod;
14458 }
14459
14460 @ Here is a routine that's used whenever a token will be redefined. If
14461 the user's token is unredefinable, the `|frozen_inaccessible|' token is
14462 substituted; the latter is redefinable but essentially impossible to use,
14463 hence \MP's tables won't get fouled up.
14464
14465 @c static void mp_get_symbol (MP mp) { /* sets |cur_sym| to a safe symbol */
14466 RESTART: 
14467   get_t_next;
14468   if ( (mp->cur_sym==0)||(mp->cur_sym>(integer)frozen_inaccessible) ) {
14469     print_err("Missing symbolic token inserted");
14470 @.Missing symbolic token...@>
14471     help3("Sorry: You can\'t redefine a number, string, or expr.",
14472       "I've inserted an inaccessible symbol so that your",
14473       "definition will be completed without mixing me up too badly.");
14474     if ( mp->cur_sym>0 )
14475       mp->help_line[2]="Sorry: You can\'t redefine my error-recovery tokens.";
14476     else if ( mp->cur_cmd==string_token ) 
14477       delete_str_ref(mp->cur_mod);
14478     mp->cur_sym=frozen_inaccessible; mp_ins_error(mp); goto RESTART;
14479   }
14480 }
14481
14482 @ Before we actually redefine a symbolic token, we need to clear away its
14483 former value, if it was a variable. The following stronger version of
14484 |get_symbol| does that.
14485
14486 @c static void mp_get_clear_symbol (MP mp) { 
14487   mp_get_symbol(mp); mp_clear_symbol(mp, mp->cur_sym,false);
14488 }
14489
14490 @ Here's another little subroutine; it checks that an equals sign
14491 or assignment sign comes along at the proper place in a macro definition.
14492
14493 @c static void mp_check_equals (MP mp) { 
14494   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
14495      mp_missing_err(mp, "=");
14496 @.Missing `='@>
14497     help5("The next thing in this `def' should have been `=',",
14498           "because I've already looked at the definition heading.",
14499           "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
14500           "was present. Everything from here to `enddef'",
14501           "will be the replacement text of this macro.");
14502     mp_back_error(mp);
14503   }
14504 }
14505
14506 @ A \&{primarydef}, \&{secondarydef}, or \&{tertiarydef} is rather easily
14507 handled now that we have |scan_toks|.  In this case there are
14508 two parameters, which will be \.{EXPR0} and \.{EXPR1} (i.e.,
14509 |expr_base| and |expr_base+1|).
14510
14511 @c static void mp_make_op_def (MP mp) {
14512   command_code m; /* the type of definition */
14513   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
14514   m=mp->cur_mod;
14515   mp_get_symbol(mp); q=mp_get_node(mp, token_node_size);
14516   info(q)=mp->cur_sym; value(q)=expr_base;
14517   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym;
14518   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14519   info(p)=mp->cur_sym; value(p)=expr_base+1; mp_link(p)=q;
14520   get_t_next; mp_check_equals(mp);
14521   mp->scanner_status=op_defining; q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null;
14522   r=mp_get_avail(mp); mp_link(q)=r; info(r)=general_macro;
14523   mp_link(r)=mp_scan_toks(mp, macro_def,p,null,0);
14524   mp->scanner_status=normal; eq_type(mp->warning_info)=m;
14525   equiv(mp->warning_info)=q; mp_get_x_next(mp);
14526 }
14527
14528 @ Parameters to macros are introduced by the keywords \&{expr},
14529 \&{suffix}, \&{text}, \&{primary}, \&{secondary}, and \&{tertiary}.
14530
14531 @<Put each...@>=
14532 mp_primitive(mp, "expr",param_type,expr_base);
14533 @:expr_}{\&{expr} primitive@>
14534 mp_primitive(mp, "suffix",param_type,suffix_base);
14535 @:suffix_}{\&{suffix} primitive@>
14536 mp_primitive(mp, "text",param_type,text_base);
14537 @:text_}{\&{text} primitive@>
14538 mp_primitive(mp, "primary",param_type,primary_macro);
14539 @:primary_}{\&{primary} primitive@>
14540 mp_primitive(mp, "secondary",param_type,secondary_macro);
14541 @:secondary_}{\&{secondary} primitive@>
14542 mp_primitive(mp, "tertiary",param_type,tertiary_macro);
14543 @:tertiary_}{\&{tertiary} primitive@>
14544
14545 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14546 case param_type:
14547   if ( m>=expr_base ) {
14548     if ( m==expr_base ) mp_print(mp, "expr");
14549     else if ( m==suffix_base ) mp_print(mp, "suffix");
14550     else mp_print(mp, "text");
14551   } else if ( m<secondary_macro ) {
14552     mp_print(mp, "primary");
14553   } else if ( m==secondary_macro ) {
14554     mp_print(mp, "secondary");
14555   } else {
14556     mp_print(mp, "tertiary");
14557   }
14558   break;
14559
14560 @ Let's turn next to the more complex processing associated with \&{def}
14561 and \&{vardef}. When the following procedure is called, |cur_mod|
14562 should be either |start_def| or |var_def|.
14563
14564 @c 
14565 static void mp_scan_def (MP mp) {
14566   int m; /* the type of definition */
14567   int n; /* the number of special suffix parameters */
14568   int k; /* the total number of parameters */
14569   int c; /* the kind of macro we're defining */
14570   pointer r; /* parameter-substitution list */
14571   pointer q; /* tail of the macro token list */
14572   pointer p; /* temporary storage */
14573   halfword base; /* |expr_base|, |suffix_base|, or |text_base| */
14574   pointer l_delim,r_delim; /* matching delimiters */
14575   m=mp->cur_mod; c=general_macro; mp_link(hold_head)=null;
14576   q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null; r=null;
14577   @<Scan the token or variable to be defined;
14578     set |n|, |scanner_status|, and |warning_info|@>;
14579   k=n;
14580   if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
14581     @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>;
14582   }
14583   if ( mp->cur_cmd==param_type ) {
14584     @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>;
14585   }
14586   mp_check_equals(mp);
14587   p=mp_get_avail(mp); info(p)=c; mp_link(q)=p;
14588   @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>;
14589   mp->scanner_status=normal; mp_get_x_next(mp);
14590 }
14591
14592 @ We don't put `|frozen_end_group|' into the replacement text of
14593 a \&{vardef}, because the user may want to redefine `\.{endgroup}'.
14594
14595 @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>=
14596 if ( m==start_def ) {
14597   mp_link(p)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,null,n);
14598 } else { 
14599   q=mp_get_avail(mp); info(q)=mp->bg_loc; mp_link(p)=q;
14600   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->eg_loc;
14601   mp_link(q)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,p,n);
14602 }
14603 if ( mp->warning_info==bad_vardef ) 
14604   mp_flush_token_list(mp, value(bad_vardef))
14605
14606 @ @<Glob...@>=
14607 int bg_loc;
14608 int eg_loc; /* hash addresses of `\.{begingroup}' and `\.{endgroup}' */
14609
14610 @ @<Scan the token or variable to be defined;...@>=
14611 if ( m==start_def ) {
14612   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym; get_t_next;
14613   mp->scanner_status=op_defining; n=0;
14614   eq_type(mp->warning_info)=defined_macro; equiv(mp->warning_info)=q;
14615 } else { 
14616   p=mp_scan_declared_variable(mp);
14617   mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),mp_link(p),true);
14618   mp->warning_info=mp_find_variable(mp, p); mp_flush_list(mp, p);
14619   if ( mp->warning_info==null ) @<Change to `\.{a bad variable}'@>;
14620   mp->scanner_status=var_defining; n=2;
14621   if ( mp->cur_cmd==macro_special ) if ( mp->cur_mod==macro_suffix ) {/* \.{\AT!\#} */
14622     n=3; get_t_next;
14623   }
14624   type(mp->warning_info)=mp_unsuffixed_macro-2+n; value(mp->warning_info)=q;
14625 } /* |mp_suffixed_macro=mp_unsuffixed_macro+1| */
14626
14627 @ @<Change to `\.{a bad variable}'@>=
14628
14629   print_err("This variable already starts with a macro");
14630 @.This variable already...@>
14631   help2("After `vardef a' you can\'t say `vardef a.b'.",
14632         "So I'll have to discard this definition.");
14633   mp_error(mp); mp->warning_info=bad_vardef;
14634 }
14635
14636 @ @<Initialize table entries...@>=
14637 name_type(bad_vardef)=mp_root; mp_link(bad_vardef)=frozen_bad_vardef;
14638 equiv(frozen_bad_vardef)=bad_vardef; eq_type(frozen_bad_vardef)=tag_token;
14639
14640 @ @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>=
14641 do {  
14642   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; get_t_next;
14643   if ( (mp->cur_cmd==param_type)&&(mp->cur_mod>=expr_base) ) {
14644    base=mp->cur_mod;
14645   } else { 
14646     print_err("Missing parameter type; `expr' will be assumed");
14647 @.Missing parameter type@>
14648     help1("You should've had `expr' or `suffix' or `text' here.");
14649     mp_back_error(mp); base=expr_base;
14650   }
14651   @<Absorb parameter tokens for type |base|@>;
14652   mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
14653   get_t_next;
14654 } while (mp->cur_cmd==left_delimiter)
14655
14656 @ @<Absorb parameter tokens for type |base|@>=
14657 do { 
14658   mp_link(q)=mp_get_avail(mp); q=mp_link(q); info(q)=base+k;
14659   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size); 
14660   value(p)=base+k; info(p)=mp->cur_sym;
14661   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14662 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
14663   incr(k); mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14664 } while (mp->cur_cmd==comma)
14665
14666 @ @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>=
14667
14668   p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14669   if ( mp->cur_mod<expr_base ) {
14670     c=mp->cur_mod; value(p)=expr_base+k;
14671   } else { 
14672     value(p)=mp->cur_mod+k;
14673     if ( mp->cur_mod==expr_base ) c=expr_macro;
14674     else if ( mp->cur_mod==suffix_base ) c=suffix_macro;
14675     else c=text_macro;
14676   }
14677   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14678   incr(k); mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym; mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14679   if ( c==expr_macro ) if ( mp->cur_cmd==of_token ) {
14680     c=of_macro; p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14681     if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14682     value(p)=expr_base+k; mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym;
14683     mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14684   }
14685 }
14686
14687 @* \[32] Expanding the next token.
14688 Only a few command codes |<min_command| can possibly be returned by
14689 |get_t_next|; in increasing order, they are
14690 |if_test|, |fi_or_else|, |input|, |iteration|, |repeat_loop|,
14691 |exit_test|, |relax|, |scan_tokens|, |expand_after|, and |defined_macro|.
14692
14693 \MP\ usually gets the next token of input by saying |get_x_next|. This is
14694 like |get_t_next| except that it keeps getting more tokens until
14695 finding |cur_cmd>=min_command|. In other words, |get_x_next| expands
14696 macros and removes conditionals or iterations or input instructions that
14697 might be present.
14698
14699 It follows that |get_x_next| might invoke itself recursively. In fact,
14700 there is massive recursion, since macro expansion can involve the
14701 scanning of arbitrarily complex expressions, which in turn involve
14702 macro expansion and conditionals, etc.
14703 @^recursion@>
14704
14705 Therefore it's necessary to declare a whole bunch of |forward|
14706 procedures at this point, and to insert some other procedures
14707 that will be invoked by |get_x_next|.
14708
14709 @<Declarations@>= 
14710 static void mp_scan_primary (MP mp);
14711 static void mp_scan_secondary (MP mp);
14712 static void mp_scan_tertiary (MP mp);
14713 static void mp_scan_expression (MP mp);
14714 static void mp_scan_suffix (MP mp);
14715 static void mp_get_boolean (MP mp);
14716 static void mp_pass_text (MP mp);
14717 static void mp_conditional (MP mp);
14718 static void mp_start_input (MP mp);
14719 static void mp_begin_iteration (MP mp);
14720 static void mp_resume_iteration (MP mp);
14721 static void mp_stop_iteration (MP mp);
14722
14723 @ An auxiliary subroutine called |expand| is used by |get_x_next|
14724 when it has to do exotic expansion commands.
14725
14726 @c 
14727 static void mp_expand (MP mp) {
14728   pointer p; /* for list manipulation */
14729   size_t k; /* something that we hope is |<=buf_size| */
14730   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
14731   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14732     if ( mp->cur_cmd!=defined_macro )
14733       show_cur_cmd_mod;
14734   switch (mp->cur_cmd)  {
14735   case if_test:
14736     mp_conditional(mp); /* this procedure is discussed in Part 36 below */
14737     break;
14738   case fi_or_else:
14739     @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>;
14740     break;
14741   case input:
14742     @<Initiate or terminate input from a file@>;
14743     break;
14744   case iteration:
14745     if ( mp->cur_mod==end_for ) {
14746       @<Scold the user for having an extra \&{endfor}@>;
14747     } else {
14748       mp_begin_iteration(mp); /* this procedure is discussed in Part 37 below */
14749     }
14750     break;
14751   case repeat_loop: 
14752     @<Repeat a loop@>;
14753     break;
14754   case exit_test: 
14755     @<Exit a loop if the proper time has come@>;
14756     break;
14757   case relax: 
14758     break;
14759   case expand_after: 
14760     @<Expand the token after the next token@>;
14761     break;
14762   case scan_tokens: 
14763     @<Put a string into the input buffer@>;
14764     break;
14765   case defined_macro:
14766    mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14767    break;
14768   }; /* there are no other cases */
14769 }
14770
14771 @ @<Scold the user...@>=
14772
14773   print_err("Extra `endfor'");
14774 @.Extra `endfor'@>
14775   help2("I'm not currently working on a for loop,",
14776         "so I had better not try to end anything.");
14777   mp_error(mp);
14778 }
14779
14780 @ The processing of \&{input} involves the |start_input| subroutine,
14781 which will be declared later; the processing of \&{endinput} is trivial.
14782
14783 @<Put each...@>=
14784 mp_primitive(mp, "input",input,0);
14785 @:input_}{\&{input} primitive@>
14786 mp_primitive(mp, "endinput",input,1);
14787 @:end_input_}{\&{endinput} primitive@>
14788
14789 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
14790 case input: 
14791   if ( m==0 ) mp_print(mp, "input");
14792   else mp_print(mp, "endinput");
14793   break;
14794
14795 @ @<Initiate or terminate input...@>=
14796 if ( mp->cur_mod>0 ) mp->force_eof=true;
14797 else mp_start_input(mp)
14798
14799 @ We'll discuss the complicated parts of loop operations later. For now
14800 it suffices to know that there's a global variable called |loop_ptr|
14801 that will be |null| if no loop is in progress.
14802
14803 @<Repeat a loop@>=
14804 { while ( token_state &&(loc==null) ) 
14805     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
14806   if ( mp->loop_ptr==null ) {
14807     print_err("Lost loop");
14808 @.Lost loop@>
14809     help2("I'm confused; after exiting from a loop, I still seem",
14810           "to want to repeat it. I'll try to forget the problem.");
14811     mp_error(mp);
14812   } else {
14813     mp_resume_iteration(mp); /* this procedure is in Part 37 below */
14814   }
14815 }
14816
14817 @ @<Exit a loop if the proper time has come@>=
14818 { mp_get_boolean(mp);
14819   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14820     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,mp->cur_exp);
14821   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
14822     if ( mp->loop_ptr==null ) {
14823       print_err("No loop is in progress");
14824 @.No loop is in progress@>
14825       help1("Why say `exitif' when there's nothing to exit from?");
14826       if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp); else mp_back_error(mp);
14827     } else {
14828      @<Exit prematurely from an iteration@>;
14829     }
14830   } else if ( mp->cur_cmd!=semicolon ) {
14831     mp_missing_err(mp, ";");
14832 @.Missing `;'@>
14833     help2("After `exitif <boolean exp>' I expect to see a semicolon.",
14834           "I shall pretend that one was there."); mp_back_error(mp);
14835   }
14836 }
14837
14838 @ Here we use the fact that |forever_text| is the only |token_type| that
14839 is less than |loop_text|.
14840
14841 @<Exit prematurely...@>=
14842 { p=null;
14843   do {  
14844     if ( file_state ) {
14845       mp_end_file_reading(mp);
14846     } else { 
14847       if ( token_type<=loop_text ) p=start;
14848       mp_end_token_list(mp);
14849     }
14850   } while (p==null);
14851   if ( p!=info(mp->loop_ptr) ) mp_fatal_error(mp, "*** (loop confusion)");
14852 @.loop confusion@>
14853   mp_stop_iteration(mp); /* this procedure is in Part 34 below */
14854 }
14855
14856 @ @<Expand the token after the next token@>=
14857 { get_t_next;
14858   p=mp_cur_tok(mp); get_t_next;
14859   if ( mp->cur_cmd<min_command ) mp_expand(mp); 
14860   else mp_back_input(mp);
14861   back_list(p);
14862 }
14863
14864 @ @<Put a string into the input buffer@>=
14865 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
14866   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
14867     mp_disp_err(mp, null,"Not a string");
14868 @.Not a string@>
14869     help2("I'm going to flush this expression, since",
14870           "scantokens should be followed by a known string.");
14871     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
14872   } else { 
14873     mp_back_input(mp);
14874     if ( length(mp->cur_exp)>0 )
14875        @<Pretend we're reading a new one-line file@>;
14876   }
14877 }
14878
14879 @ @<Pretend we're reading a new one-line file@>=
14880 { mp_begin_file_reading(mp); name=is_scantok;
14881   k=mp->first+length(mp->cur_exp);
14882   if ( k>=mp->max_buf_stack ) {
14883     while ( k>=mp->buf_size ) {
14884       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
14885     }
14886     mp->max_buf_stack=k+1;
14887   }
14888   j=mp->str_start[mp->cur_exp]; limit=(halfword)k;
14889   while ( mp->first<(size_t)limit ) {
14890     mp->buffer[mp->first]=mp->str_pool[j]; incr(j); incr(mp->first);
14891   }
14892   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start; 
14893   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
14894 }
14895
14896 @ Here finally is |get_x_next|.
14897
14898 The expression scanning routines to be considered later
14899 communicate via the global quantities |cur_type| and |cur_exp|;
14900 we must be very careful to save and restore these quantities while
14901 macros are being expanded.
14902 @^inner loop@>
14903
14904 @<Declarations@>=
14905 static void mp_get_x_next (MP mp);
14906
14907 @ @c void mp_get_x_next (MP mp) {
14908   pointer save_exp; /* a capsule to save |cur_type| and |cur_exp| */
14909   get_t_next;
14910   if ( mp->cur_cmd<min_command ) {
14911     save_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
14912     do {  
14913       if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) 
14914         mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14915       else 
14916         mp_expand(mp);
14917       get_t_next;
14918      } while (mp->cur_cmd<min_command);
14919      mp_unstash_cur_exp(mp, save_exp); /* that restores |cur_type| and |cur_exp| */
14920   }
14921 }
14922
14923 @ Now let's consider the |macro_call| procedure, which is used to start up
14924 all user-defined macros. Since the arguments to a macro might be expressions,
14925 |macro_call| is recursive.
14926 @^recursion@>
14927
14928 The first parameter to |macro_call| points to the reference count of the
14929 token list that defines the macro. The second parameter contains any
14930 arguments that have already been parsed (see below).  The third parameter
14931 points to the symbolic token that names the macro. If the third parameter
14932 is |null|, the macro was defined by \&{vardef}, so its name can be
14933 reconstructed from the prefix and ``at'' arguments found within the
14934 second parameter.
14935
14936 What is this second parameter? It's simply a linked list of one-word items,
14937 whose |info| fields point to the arguments. In other words, if |arg_list=null|,
14938 no arguments have been scanned yet; otherwise |info(arg_list)| points to
14939 the first scanned argument, and |mp_link(arg_list)| points to the list of
14940 further arguments (if any).
14941
14942 Arguments of type \&{expr} are so-called capsules, which we will
14943 discuss later when we concentrate on expressions; they can be
14944 recognized easily because their |link| field is |void|. Arguments of type
14945 \&{suffix} and \&{text} are token lists without reference counts.
14946
14947 @ After argument scanning is complete, the arguments are moved to the
14948 |param_stack|. (They can't be put on that stack any sooner, because
14949 the stack is growing and shrinking in unpredictable ways as more arguments
14950 are being acquired.)  Then the macro body is fed to the scanner; i.e.,
14951 the replacement text of the macro is placed at the top of the \MP's
14952 input stack, so that |get_t_next| will proceed to read it next.
14953
14954 @<Declarations@>=
14955 static void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14956                     pointer macro_name) ;
14957
14958 @ @c
14959 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14960                     pointer macro_name) {
14961   /* invokes a user-defined control sequence */
14962   pointer r; /* current node in the macro's token list */
14963   pointer p,q; /* for list manipulation */
14964   integer n; /* the number of arguments */
14965   pointer tail = 0; /* tail of the argument list */
14966   pointer l_delim=0,r_delim=0; /* a delimiter pair */
14967   r=mp_link(def_ref); add_mac_ref(def_ref);
14968   if ( arg_list==null ) {
14969     n=0;
14970   } else {
14971    @<Determine the number |n| of arguments already supplied,
14972     and set |tail| to the tail of |arg_list|@>;
14973   }
14974   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
14975     @<Show the text of the macro being expanded, and the existing arguments@>;
14976   }
14977   @<Scan the remaining arguments, if any; set |r| to the first token
14978     of the replacement text@>;
14979   @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>;
14980 }
14981
14982 @ @<Show the text of the macro...@>=
14983 mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_ln(mp); 
14984 mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14985 if ( n==3 ) mp_print(mp, "@@#"); /* indicate a suffixed macro */
14986 mp_show_macro(mp, def_ref,null,100000);
14987 if ( arg_list!=null ) {
14988   n=0; p=arg_list;
14989   do {  
14990     q=info(p);
14991     mp_print_arg(mp, q,n,0);
14992     incr(n); p=mp_link(p);
14993   } while (p!=null);
14994 }
14995 mp_end_diagnostic(mp, false)
14996
14997
14998 @ @<Declarations@>=
14999 static void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n);
15000
15001 @ @c
15002 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n) {
15003   pointer p,q; /* they traverse the first part of |a| */
15004   if ( n!=null ) {
15005     mp_print_text(n);
15006   } else  { 
15007     p=info(a);
15008     if ( p==null ) {
15009       mp_print_text(info(info(mp_link(a))));
15010     } else { 
15011       q=p;
15012       while ( mp_link(q)!=null ) q=mp_link(q);
15013       mp_link(q)=info(mp_link(a));
15014       mp_show_token_list(mp, p,null,1000,0);
15015       mp_link(q)=null;
15016     }
15017   }
15018 }
15019
15020 @ @<Declarations@>=
15021 static void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) ;
15022
15023 @ @c
15024 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) {
15025   if ( mp_link(q)==mp_void ) mp_print_nl(mp, "(EXPR");
15026   else if ( (b<text_base)&&(b!=text_macro) ) mp_print_nl(mp, "(SUFFIX");
15027   else mp_print_nl(mp, "(TEXT");
15028   mp_print_int(mp, n); mp_print(mp, ")<-");
15029   if ( mp_link(q)==mp_void ) mp_print_exp(mp, q,1);
15030   else mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
15031 }
15032
15033 @ @<Determine the number |n| of arguments already supplied...@>=
15034 {  
15035   n=1; tail=arg_list;
15036   while ( mp_link(tail)!=null ) { 
15037     incr(n); tail=mp_link(tail);
15038   }
15039 }
15040
15041 @ @<Scan the remaining arguments, if any; set |r|...@>=
15042 mp->cur_cmd=comma+1; /* anything |<>comma| will do */
15043 while ( info(r)>=expr_base ) { 
15044   @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>;
15045   r=mp_link(r);
15046 }
15047 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
15048   print_err("Too many arguments to ");
15049 @.Too many arguments...@>
15050   mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name); mp_print_char(mp, xord(';'));
15051   mp_print_nl(mp, "  Missing `"); mp_print_text(r_delim);
15052 @.Missing `)'...@>
15053   mp_print(mp, "' has been inserted");
15054   help3("I'm going to assume that the comma I just read was a",
15055    "right delimiter, and then I'll begin expanding the macro.",
15056    "You might want to delete some tokens before continuing.");
15057   mp_error(mp);
15058 }
15059 if ( info(r)!=general_macro ) {
15060   @<Scan undelimited argument(s)@>;
15061 }
15062 r=mp_link(r)
15063
15064 @ At this point, the reader will find it advisable to review the explanation
15065 of token list format that was presented earlier, paying special attention to
15066 the conventions that apply only at the beginning of a macro's token list.
15067
15068 On the other hand, the reader will have to take the expression-parsing
15069 aspects of the following program on faith; we will explain |cur_type|
15070 and |cur_exp| later. (Several things in this program depend on each other,
15071 and it's necessary to jump into the circle somewhere.)
15072
15073 @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>=
15074 if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
15075   mp_get_x_next(mp);
15076   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15077     print_err("Missing argument to ");
15078 @.Missing argument...@>
15079     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15080     help3("That macro has more parameters than you thought.",
15081      "I'll continue by pretending that each missing argument",
15082      "is either zero or null.");
15083     if ( info(r)>=suffix_base ) {
15084       mp->cur_exp=null; mp->cur_type=mp_token_list;
15085     } else { 
15086       mp->cur_exp=0; mp->cur_type=mp_known;
15087     }
15088     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=right_delimiter; 
15089     goto FOUND;
15090   }
15091   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod;
15092 }
15093 @<Scan the argument represented by |info(r)|@>;
15094 if ( mp->cur_cmd!=comma ) 
15095   @<Check that the proper right delimiter was present@>;
15096 FOUND:  
15097 @<Append the current expression to |arg_list|@>
15098
15099 @ @<Check that the proper right delim...@>=
15100 if ( (mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15101   if ( info(mp_link(r))>=expr_base ) {
15102     mp_missing_err(mp, ",");
15103 @.Missing `,'@>
15104     help3("I've finished reading a macro argument and am about to",
15105       "read another; the arguments weren't delimited correctly.",
15106       "You might want to delete some tokens before continuing.");
15107     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=comma;
15108   } else { 
15109     mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15110 @.Missing `)'@>
15111     help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.",
15112           "You might want to delete some tokens before continuing.");
15113     mp_back_error(mp);
15114   }
15115 }
15116
15117 @ A \&{suffix} or \&{text} parameter will have been scanned as
15118 a token list pointed to by |cur_exp|, in which case we will have
15119 |cur_type=token_list|.
15120
15121 @<Append the current expression to |arg_list|@>=
15122
15123   p=mp_get_avail(mp);
15124   if ( mp->cur_type==mp_token_list ) info(p)=mp->cur_exp;
15125   else info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15126   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
15127     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,info(r)); 
15128     mp_end_diagnostic(mp, false);
15129   }
15130   if ( arg_list==null ) arg_list=p;
15131   else mp_link(tail)=p;
15132   tail=p; incr(n);
15133 }
15134
15135 @ @<Scan the argument represented by |info(r)|@>=
15136 if ( info(r)>=text_base ) {
15137   mp_scan_text_arg(mp, l_delim,r_delim);
15138 } else { 
15139   mp_get_x_next(mp);
15140   if ( info(r)>=suffix_base ) mp_scan_suffix(mp);
15141   else mp_scan_expression(mp);
15142 }
15143
15144 @ The parameters to |scan_text_arg| are either a pair of delimiters
15145 or zero; the latter case is for undelimited text arguments, which
15146 end with the first semicolon or \&{endgroup} or \&{end} that is not
15147 contained in a group.
15148
15149 @<Declarations@>=
15150 static void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) ;
15151
15152 @ @c
15153 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
15154   integer balance; /* excess of |l_delim| over |r_delim| */
15155   pointer p; /* list tail */
15156   mp->warning_info=l_delim; mp->scanner_status=absorbing;
15157   p=hold_head; balance=1; mp_link(hold_head)=null;
15158   while (1)  { 
15159     get_t_next;
15160     if ( l_delim==0 ) {
15161       @<Adjust the balance for an undelimited argument; |break| if done@>;
15162     } else {
15163           @<Adjust the balance for a delimited argument; |break| if done@>;
15164     }
15165     mp_link(p)=mp_cur_tok(mp); p=mp_link(p);
15166   }
15167   mp->cur_exp=mp_link(hold_head); mp->cur_type=mp_token_list;
15168   mp->scanner_status=normal;
15169 }
15170
15171 @ @<Adjust the balance for a delimited argument...@>=
15172 if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) { 
15173   if ( mp->cur_mod==l_delim ) { 
15174     decr(balance);
15175     if ( balance==0 ) break;
15176   }
15177 } else if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
15178   if ( mp->cur_mod==r_delim ) incr(balance);
15179 }
15180
15181 @ @<Adjust the balance for an undelimited...@>=
15182 if ( end_of_statement ) { /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
15183   if ( balance==1 ) { break; }
15184   else  { if ( mp->cur_cmd==end_group ) decr(balance); }
15185 } else if ( mp->cur_cmd==begin_group ) { 
15186   incr(balance); 
15187 }
15188
15189 @ @<Scan undelimited argument(s)@>=
15190
15191   if ( info(r)<text_macro ) {
15192     mp_get_x_next(mp);
15193     if ( info(r)!=suffix_macro ) {
15194       if ( (mp->cur_cmd==equals)||(mp->cur_cmd==assignment) ) mp_get_x_next(mp);
15195     }
15196   }
15197   switch (info(r)) {
15198   case primary_macro:mp_scan_primary(mp); break;
15199   case secondary_macro:mp_scan_secondary(mp); break;
15200   case tertiary_macro:mp_scan_tertiary(mp); break;
15201   case expr_macro:mp_scan_expression(mp); break;
15202   case of_macro:
15203     @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>;
15204     break;
15205   case suffix_macro:
15206     @<Scan a suffix with optional delimiters@>;
15207     break;
15208   case text_macro:mp_scan_text_arg(mp, 0,0); break;
15209   } /* there are no other cases */
15210   mp_back_input(mp); 
15211   @<Append the current expression to |arg_list|@>;
15212 }
15213
15214 @ @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>=
15215
15216   mp_scan_expression(mp); p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15217   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) { 
15218     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,0); 
15219     mp_end_diagnostic(mp, false);
15220   }
15221   if ( arg_list==null ) arg_list=p; else mp_link(tail)=p;
15222   tail=p;incr(n);
15223   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
15224     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for ");
15225 @.Missing `of'@>
15226     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15227     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
15228     mp_back_error(mp);
15229   }
15230   mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
15231 }
15232
15233 @ @<Scan a suffix with optional delimiters@>=
15234
15235   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15236     l_delim=null;
15237   } else { 
15238     l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
15239   };
15240   mp_scan_suffix(mp);
15241   if ( l_delim!=null ) {
15242     if ((mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15243       mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15244 @.Missing `)'@>
15245       help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.",
15246             "You might want to delete some tokens before continuing.");
15247       mp_back_error(mp);
15248     }
15249     mp_get_x_next(mp);
15250   }
15251 }
15252
15253 @ Before we put a new token list on the input stack, it is wise to clean off
15254 all token lists that have recently been depleted. Then a user macro that ends
15255 with a call to itself will not require unbounded stack space.
15256
15257 @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>=
15258 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
15259 if ( mp->param_ptr+n>mp->max_param_stack ) {
15260   mp->max_param_stack=mp->param_ptr+n;
15261   if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15262     mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15263 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15264 }
15265 mp_begin_token_list(mp, def_ref,macro); name=macro_name; loc=r;
15266 if ( n>0 ) {
15267   p=arg_list;
15268   do {  
15269    mp->param_stack[mp->param_ptr]=info(p); incr(mp->param_ptr); p=mp_link(p);
15270   } while (p!=null);
15271   mp_flush_list(mp, arg_list);
15272 }
15273
15274 @ It's sometimes necessary to put a single argument onto |param_stack|.
15275 The |stack_argument| subroutine does this.
15276
15277 @c 
15278 static void mp_stack_argument (MP mp,pointer p) { 
15279   if ( mp->param_ptr==mp->max_param_stack ) {
15280     incr(mp->max_param_stack);
15281     if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15282       mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15283 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15284   }
15285   mp->param_stack[mp->param_ptr]=p; incr(mp->param_ptr);
15286 }
15287
15288 @* \[33] Conditional processing.
15289 Let's consider now the way \&{if} commands are handled.
15290
15291 Conditions can be inside conditions, and this nesting has a stack
15292 that is independent of other stacks.
15293 Four global variables represent the top of the condition stack:
15294 |cond_ptr| points to pushed-down entries, if~any; |cur_if| tells whether
15295 we are processing \&{if} or \&{elseif}; |if_limit| specifies
15296 the largest code of a |fi_or_else| command that is syntactically legal;
15297 and |if_line| is the line number at which the current conditional began.
15298
15299 If no conditions are currently in progress, the condition stack has the
15300 special state |cond_ptr=null|, |if_limit=normal|, |cur_if=0|, |if_line=0|.
15301 Otherwise |cond_ptr| points to a two-word node; the |type|, |name_type|, and
15302 |link| fields of the first word contain |if_limit|, |cur_if|, and
15303 |cond_ptr| at the next level, and the second word contains the
15304 corresponding |if_line|.
15305
15306 @d if_node_size 2 /* number of words in stack entry for conditionals */
15307 @d if_line_field(A) mp->mem[(A)+1].cint
15308 @d if_code 1 /* code for \&{if} being evaluated */
15309 @d fi_code 2 /* code for \&{fi} */
15310 @d else_code 3 /* code for \&{else} */
15311 @d else_if_code 4 /* code for \&{elseif} */
15312
15313 @<Glob...@>=
15314 pointer cond_ptr; /* top of the condition stack */
15315 integer if_limit; /* upper bound on |fi_or_else| codes */
15316 quarterword cur_if; /* type of conditional being worked on */
15317 integer if_line; /* line where that conditional began */
15318
15319 @ @<Set init...@>=
15320 mp->cond_ptr=null; mp->if_limit=normal; mp->cur_if=0; mp->if_line=0;
15321
15322 @ @<Put each...@>=
15323 mp_primitive(mp, "if",if_test,if_code);
15324 @:if_}{\&{if} primitive@>
15325 mp_primitive(mp, "fi",fi_or_else,fi_code); mp->eqtb[frozen_fi]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
15326 @:fi_}{\&{fi} primitive@>
15327 mp_primitive(mp, "else",fi_or_else,else_code);
15328 @:else_}{\&{else} primitive@>
15329 mp_primitive(mp, "elseif",fi_or_else,else_if_code);
15330 @:else_if_}{\&{elseif} primitive@>
15331
15332 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
15333 case if_test:
15334 case fi_or_else: 
15335   switch (m) {
15336   case if_code:mp_print(mp, "if"); break;
15337   case fi_code:mp_print(mp, "fi");  break;
15338   case else_code:mp_print(mp, "else"); break;
15339   default: mp_print(mp, "elseif"); break;
15340   }
15341   break;
15342
15343 @ Here is a procedure that ignores text until coming to an \&{elseif},
15344 \&{else}, or \&{fi} at level zero of $\&{if}\ldots\&{fi}$
15345 nesting. After it has acted, |cur_mod| will indicate the token that
15346 was found.
15347
15348 \MP's smallest two command codes are |if_test| and |fi_or_else|; this
15349 makes the skipping process a bit simpler.
15350
15351 @c 
15352 void mp_pass_text (MP mp) {
15353   integer l = 0;
15354   mp->scanner_status=skipping;
15355   mp->warning_info=mp_true_line(mp);
15356   while (1)  { 
15357     get_t_next;
15358     if ( mp->cur_cmd<=fi_or_else ) {
15359       if ( mp->cur_cmd<fi_or_else ) {
15360         incr(l);
15361       } else { 
15362         if ( l==0 ) break;
15363         if ( mp->cur_mod==fi_code ) decr(l);
15364       }
15365     } else {
15366       @<Decrease the string reference count,
15367        if the current token is a string@>;
15368     }
15369   }
15370   mp->scanner_status=normal;
15371 }
15372
15373 @ @<Decrease the string reference count...@>=
15374 if ( mp->cur_cmd==string_token ) { delete_str_ref(mp->cur_mod); }
15375
15376 @ When we begin to process a new \&{if}, we set |if_limit:=if_code|; then
15377 if \&{elseif} or \&{else} or \&{fi} occurs before the current \&{if}
15378 condition has been evaluated, a colon will be inserted.
15379 A construction like `\.{if fi}' would otherwise get \MP\ confused.
15380
15381 @<Push the condition stack@>=
15382 { p=mp_get_node(mp, if_node_size); mp_link(p)=mp->cond_ptr; type(p)=mp->if_limit;
15383   name_type(p)=mp->cur_if; if_line_field(p)=mp->if_line;
15384   mp->cond_ptr=p; mp->if_limit=if_code; mp->if_line=mp_true_line(mp); 
15385   mp->cur_if=if_code;
15386 }
15387
15388 @ @<Pop the condition stack@>=
15389 { p=mp->cond_ptr; mp->if_line=if_line_field(p);
15390   mp->cur_if=name_type(p); mp->if_limit=type(p); mp->cond_ptr=mp_link(p);
15391   mp_free_node(mp, p,if_node_size);
15392 }
15393
15394 @ Here's a procedure that changes the |if_limit| code corresponding to
15395 a given value of |cond_ptr|.
15396
15397 @c 
15398 static void mp_change_if_limit (MP mp,quarterword l, pointer p) {
15399   pointer q;
15400   if ( p==mp->cond_ptr ) {
15401     mp->if_limit=l; /* that's the easy case */
15402   } else  { 
15403     q=mp->cond_ptr;
15404     while (1) { 
15405       if ( q==null ) mp_confusion(mp, "if");
15406 @:this can't happen if}{\quad if@>
15407       if ( mp_link(q)==p ) { 
15408         type(q)=l; return;
15409       }
15410       q=mp_link(q);
15411     }
15412   }
15413 }
15414
15415 @ The user is supposed to put colons into the proper parts of conditional
15416 statements. Therefore, \MP\ has to check for their presence.
15417
15418 @c 
15419 static void mp_check_colon (MP mp) { 
15420   if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15421     mp_missing_err(mp, ":");
15422 @.Missing `:'@>
15423     help2("There should've been a colon after the condition.",
15424           "I shall pretend that one was there.");
15425     mp_back_error(mp);
15426   }
15427 }
15428
15429 @ A condition is started when the |get_x_next| procedure encounters
15430 an |if_test| command; in that case |get_x_next| calls |conditional|,
15431 which is a recursive procedure.
15432 @^recursion@>
15433
15434 @c 
15435 void mp_conditional (MP mp) {
15436   pointer save_cond_ptr; /* |cond_ptr| corresponding to this conditional */
15437   int new_if_limit; /* future value of |if_limit| */
15438   pointer p; /* temporary register */
15439   @<Push the condition stack@>; 
15440   save_cond_ptr=mp->cond_ptr;
15441 RESWITCH: 
15442   mp_get_boolean(mp); new_if_limit=else_if_code;
15443   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15444     @<Display the boolean value of |cur_exp|@>;
15445   }
15446 FOUND: 
15447   mp_check_colon(mp);
15448   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
15449     mp_change_if_limit(mp, new_if_limit,save_cond_ptr);
15450     return; /* wait for \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} */
15451   };
15452   @<Skip to \&{elseif} or \&{else} or \&{fi}, then |goto done|@>;
15453 DONE: 
15454   mp->cur_if=mp->cur_mod; mp->if_line=mp_true_line(mp);
15455   if ( mp->cur_mod==fi_code ) {
15456     @<Pop the condition stack@>
15457   } else if ( mp->cur_mod==else_if_code ) {
15458     goto RESWITCH;
15459   } else  { 
15460     mp->cur_exp=true_code; new_if_limit=fi_code; mp_get_x_next(mp); 
15461     goto FOUND;
15462   }
15463 }
15464
15465 @ In a construction like `\&{if} \&{if} \&{true}: $0=1$: \\{foo}
15466 \&{else}: \\{bar} \&{fi}', the first \&{else}
15467 that we come to after learning that the \&{if} is false is not the
15468 \&{else} we're looking for. Hence the following curious logic is needed.
15469
15470 @<Skip to \&{elseif}...@>=
15471 while (1) { 
15472   mp_pass_text(mp);
15473   if ( mp->cond_ptr==save_cond_ptr ) goto DONE;
15474   else if ( mp->cur_mod==fi_code ) @<Pop the condition stack@>;
15475 }
15476
15477
15478 @ @<Display the boolean value...@>=
15479 { mp_begin_diagnostic(mp);
15480   if ( mp->cur_exp==true_code ) mp_print(mp, "{true}");
15481   else mp_print(mp, "{false}");
15482   mp_end_diagnostic(mp, false);
15483 }
15484
15485 @ The processing of conditionals is complete except for the following
15486 code, which is actually part of |get_x_next|. It comes into play when
15487 \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} is scanned.
15488
15489 @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>=
15490 if ( mp->cur_mod>mp->if_limit ) {
15491   if ( mp->if_limit==if_code ) { /* condition not yet evaluated */
15492     mp_missing_err(mp, ":");
15493 @.Missing `:'@>
15494     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=frozen_colon; mp_ins_error(mp);
15495   } else  { 
15496     print_err("Extra "); mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_mod);
15497 @.Extra else@>
15498 @.Extra elseif@>
15499 @.Extra fi@>
15500     help1("I'm ignoring this; it doesn't match any if.");
15501     mp_error(mp);
15502   }
15503 } else  { 
15504   while ( mp->cur_mod!=fi_code ) mp_pass_text(mp); /* skip to \&{fi} */
15505   @<Pop the condition stack@>;
15506 }
15507
15508 @* \[34] Iterations.
15509 To bring our treatment of |get_x_next| to a close, we need to consider what
15510 \MP\ does when it sees \&{for}, \&{forsuffixes}, and \&{forever}.
15511
15512 There's a global variable |loop_ptr| that keeps track of the \&{for} loops
15513 that are currently active. If |loop_ptr=null|, no loops are in progress;
15514 otherwise |info(loop_ptr)| points to the iterative text of the current
15515 (innermost) loop, and |mp_link(loop_ptr)| points to the data for any other
15516 loops that enclose the current one.
15517
15518 A loop-control node also has two other fields, called |loop_type| and
15519 |loop_list|, whose contents depend on the type of loop:
15520
15521 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=null| means that |loop_list(loop_ptr)|
15522 points to a list of one-word nodes whose |info| fields point to the
15523 remaining argument values of a suffix list and expression list.
15524
15525 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=mp_void| means that the current loop is
15526 `\&{forever}'.
15527
15528 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=progression_flag| means that
15529 |p=loop_list(loop_ptr)| points to a ``progression node'' and |value(p)|,
15530 |step_size(p)|, and |final_value(p)| contain the data for an arithmetic
15531 progression.
15532
15533 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=p>mp_void| means that |p| points to an edge
15534 header and |loop_list(loop_ptr)| points into the graphical object list for
15535 that edge header.
15536
15537 \yskip\noindent In the case of a progression node, the first word is not used
15538 because the link field of words in the dynamic memory area cannot be arbitrary.
15539
15540 @d loop_list_loc(A) ((A)+1) /* where the |loop_list| field resides */
15541 @d loop_type(A) info(loop_list_loc((A))) /* the type of \&{for} loop */
15542 @d loop_list(A) mp_link(loop_list_loc((A))) /* the remaining list elements */
15543 @d loop_node_size 2 /* the number of words in a loop control node */
15544 @d progression_node_size 4 /* the number of words in a progression node */
15545 @d step_size(A) mp->mem[(A)+2].sc /* the step size in an arithmetic progression */
15546 @d final_value(A) mp->mem[(A)+3].sc /* the final value in an arithmetic progression */
15547 @d progression_flag (null+2)
15548   /* |loop_type| value when |loop_list| points to a progression node */
15549
15550 @<Glob...@>=
15551 pointer loop_ptr; /* top of the loop-control-node stack */
15552
15553 @ @<Set init...@>=
15554 mp->loop_ptr=null;
15555
15556 @ If the expressions that define an arithmetic progression in
15557 a \&{for} loop don't have known numeric values, the |bad_for|
15558 subroutine screams at the user.
15559
15560 @c 
15561 static void mp_bad_for (MP mp, const char * s) {
15562   mp_disp_err(mp, null,"Improper "); /* show the bad expression above the message */
15563 @.Improper...replaced by 0@>
15564   mp_print(mp, s); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
15565   help4("When you say `for x=a step b until c',",
15566     "the initial value `a' and the step size `b'",
15567     "and the final value `c' must have known numeric values.",
15568     "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
15569   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
15570 }
15571
15572 @ Here's what \MP\ does when \&{for}, \&{forsuffixes}, or \&{forever}
15573 has just been scanned. (This code requires slight familiarity with
15574 expression-parsing routines that we have not yet discussed; but it seems
15575 to belong in the present part of the program, even though the original author
15576 didn't write it until later. The reader may wish to come back to it.)
15577
15578 @c void mp_begin_iteration (MP mp) {
15579   halfword m; /* |expr_base| (\&{for}) or |suffix_base| (\&{forsuffixes}) */
15580   halfword n; /* hash address of the current symbol */
15581   pointer s; /* the new loop-control node */
15582   pointer p; /* substitution list for |scan_toks| */
15583   pointer q;  /* link manipulation register */
15584   pointer pp; /* a new progression node */
15585   m=mp->cur_mod; n=mp->cur_sym; s=mp_get_node(mp, loop_node_size);
15586   if ( m==start_forever ){ 
15587     loop_type(s)=mp_void; p=null; mp_get_x_next(mp);
15588   } else { 
15589     mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
15590     info(p)=mp->cur_sym; value(p)=m;
15591     mp_get_x_next(mp);
15592     if ( mp->cur_cmd==within_token ) {
15593       @<Set up a picture iteration@>;
15594     } else { 
15595       @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>;
15596       @<Scan the values to be used in the loop@>;
15597     }
15598   }
15599   @<Check for the presence of a colon@>;
15600   @<Scan the loop text and put it on the loop control stack@>;
15601   mp_resume_iteration(mp);
15602 }
15603
15604 @ @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>=
15605 if ( (mp->cur_cmd!=equals)&&(mp->cur_cmd!=assignment) ) { 
15606   mp_missing_err(mp, "=");
15607 @.Missing `='@>
15608   help3("The next thing in this loop should have been `=' or `:='.",
15609     "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
15610     "was present, and I'll look for the values next.");
15611   mp_back_error(mp);
15612 }
15613
15614 @ @<Check for the presence of a colon@>=
15615 if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15616   mp_missing_err(mp, ":");
15617 @.Missing `:'@>
15618   help3("The next thing in this loop should have been a `:'.",
15619     "So I'll pretend that a colon was present;",
15620     "everything from here to `endfor' will be iterated.");
15621   mp_back_error(mp);
15622 }
15623
15624 @ We append a special |frozen_repeat_loop| token in place of the
15625 `\&{endfor}' at the end of the loop. This will come through \MP's scanner
15626 at the proper time to cause the loop to be repeated.
15627
15628 (If the user tries some shenanigan like `\&{for} $\ldots$ \&{let} \&{endfor}',
15629 he will be foiled by the |get_symbol| routine, which keeps frozen
15630 tokens unchanged. Furthermore the |frozen_repeat_loop| is an \&{outer}
15631 token, so it won't be lost accidentally.)
15632
15633 @ @<Scan the loop text...@>=
15634 q=mp_get_avail(mp); info(q)=frozen_repeat_loop;
15635 mp->scanner_status=loop_defining; mp->warning_info=n;
15636 info(s)=mp_scan_toks(mp, iteration,p,q,0); mp->scanner_status=normal;
15637 mp_link(s)=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=s
15638
15639 @ @<Initialize table...@>=
15640 eq_type(frozen_repeat_loop)=repeat_loop+outer_tag;
15641 text(frozen_repeat_loop)=intern(" ENDFOR");
15642
15643 @ The loop text is inserted into \MP's scanning apparatus by the
15644 |resume_iteration| routine.
15645
15646 @c void mp_resume_iteration (MP mp) {
15647   pointer p,q; /* link registers */
15648   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15649   if ( p==progression_flag ) { 
15650     p=loop_list(mp->loop_ptr); /* now |p| points to a progression node */
15651     mp->cur_exp=value(p);
15652     if ( @<The arithmetic progression has ended@> ) {
15653       mp_stop_iteration(mp);
15654       return;
15655     }
15656     mp->cur_type=mp_known; q=mp_stash_cur_exp(mp); /* make |q| an \&{expr} argument */
15657     value(p)=mp->cur_exp+step_size(p); /* set |value(p)| for the next iteration */
15658   } else if ( p==null ) { 
15659     p=loop_list(mp->loop_ptr);
15660     if ( p==null ) {
15661       mp_stop_iteration(mp);
15662       return;
15663     }
15664     loop_list(mp->loop_ptr)=mp_link(p); q=info(p); free_avail(p);
15665   } else if ( p==mp_void ) { 
15666     mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),forever_text); return;
15667   } else {
15668     @<Make |q| a capsule containing the next picture component from
15669       |loop_list(loop_ptr)| or |goto not_found|@>;
15670   }
15671   mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),loop_text);
15672   mp_stack_argument(mp, q);
15673   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15674      @<Trace the start of a loop@>;
15675   }
15676   return;
15677 NOT_FOUND:
15678   mp_stop_iteration(mp);
15679 }
15680
15681 @ @<The arithmetic progression has ended@>=
15682 ((step_size(p)>0)&&(mp->cur_exp>final_value(p)))||
15683  ((step_size(p)<0)&&(mp->cur_exp<final_value(p)))
15684
15685 @ @<Trace the start of a loop@>=
15686
15687   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{loop value=");
15688 @.loop value=n@>
15689   if ( (q!=null)&&(mp_link(q)==mp_void) ) mp_print_exp(mp, q,1);
15690   else mp_show_token_list(mp, q,null,50,0);
15691   mp_print_char(mp, xord('}')); mp_end_diagnostic(mp, false);
15692 }
15693
15694 @ @<Make |q| a capsule containing the next picture component from...@>=
15695 { q=loop_list(mp->loop_ptr);
15696   if ( q==null ) goto NOT_FOUND;
15697   skip_component(q) goto NOT_FOUND;
15698   mp->cur_exp=mp_copy_objects(mp, loop_list(mp->loop_ptr),q);
15699   mp_init_bbox(mp, mp->cur_exp);
15700   mp->cur_type=mp_picture_type;
15701   loop_list(mp->loop_ptr)=q;
15702   q=mp_stash_cur_exp(mp);
15703 }
15704
15705 @ A level of loop control disappears when |resume_iteration| has decided
15706 not to resume, or when an \&{exitif} construction has removed the loop text
15707 from the input stack.
15708
15709 @c void mp_stop_iteration (MP mp) {
15710   pointer p,q; /* the usual */
15711   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15712   if ( p==progression_flag )  {
15713     mp_free_node(mp, loop_list(mp->loop_ptr),progression_node_size);
15714   } else if ( p==null ){ 
15715     q=loop_list(mp->loop_ptr);
15716     while ( q!=null ) {
15717       p=info(q);
15718       if ( p!=null ) {
15719         if ( mp_link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
15720           mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
15721         } else {
15722           mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
15723         }
15724       }
15725       p=q; q=mp_link(q); free_avail(p);
15726     }
15727   } else if ( p>progression_flag ) {
15728     delete_edge_ref(p);
15729   }
15730   p=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=mp_link(p); mp_flush_token_list(mp, info(p));
15731   mp_free_node(mp, p,loop_node_size);
15732 }
15733
15734 @ Now that we know all about loop control, we can finish up
15735 the missing portion of |begin_iteration| and we'll be done.
15736
15737 The following code is performed after the `\.=' has been scanned in
15738 a \&{for} construction (if |m=expr_base|) or a \&{forsuffixes} construction
15739 (if |m=suffix_base|).
15740
15741 @<Scan the values to be used in the loop@>=
15742 loop_type(s)=null; q=loop_list_loc(s); mp_link(q)=null; /* |mp_link(q)=loop_list(s)| */
15743 do {  
15744   mp_get_x_next(mp);
15745   if ( m!=expr_base ) {
15746     mp_scan_suffix(mp);
15747   } else { 
15748     if ( mp->cur_cmd>=colon ) if ( mp->cur_cmd<=comma ) 
15749           goto CONTINUE;
15750     mp_scan_expression(mp);
15751     if ( mp->cur_cmd==step_token ) if ( q==loop_list_loc(s) ) {
15752       @<Prepare for step-until construction and |break|@>;
15753     }
15754     mp->cur_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
15755   }
15756   mp_link(q)=mp_get_avail(mp); q=mp_link(q); 
15757   info(q)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15758 CONTINUE:
15759   ;
15760 } while (mp->cur_cmd==comma)
15761
15762 @ @<Prepare for step-until construction and |break|@>=
15763
15764   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "initial value");
15765   pp=mp_get_node(mp, progression_node_size); value(pp)=mp->cur_exp;
15766   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15767   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "step size");
15768   step_size(pp)=mp->cur_exp;
15769   if ( mp->cur_cmd!=until_token ) { 
15770     mp_missing_err(mp, "until");
15771 @.Missing `until'@>
15772     help2("I assume you meant to say `until' after `step'.",
15773           "So I'll look for the final value and colon next.");
15774     mp_back_error(mp);
15775   }
15776   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15777   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "final value");
15778   final_value(pp)=mp->cur_exp; loop_list(s)=pp;
15779   loop_type(s)=progression_flag; 
15780   break;
15781 }
15782
15783 @ The last case is when we have just seen ``\&{within}'', and we need to
15784 parse a picture expression and prepare to iterate over it.
15785
15786 @<Set up a picture iteration@>=
15787 { mp_get_x_next(mp);
15788   mp_scan_expression(mp);
15789   @<Make sure the current expression is a known picture@>;
15790   loop_type(s)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15791   q=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
15792   if ( q!= null ) 
15793     if ( is_start_or_stop(q) )
15794       if ( mp_skip_1component(mp, q)==null ) q=mp_link(q);
15795   loop_list(s)=q;
15796 }
15797
15798 @ @<Make sure the current expression is a known picture@>=
15799 if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
15800   mp_disp_err(mp, null,"Improper iteration spec has been replaced by nullpicture");
15801   help1("When you say `for x in p', p must be a known picture.");
15802   mp_put_get_flush_error(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
15803   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_picture_type;
15804 }
15805
15806 @* \[35] File names.
15807 It's time now to fret about file names.  Besides the fact that different
15808 operating systems treat files in different ways, we must cope with the
15809 fact that completely different naming conventions are used by different
15810 groups of people. The following programs show what is required for one
15811 particular operating system; similar routines for other systems are not
15812 difficult to devise.
15813 @^system dependencies@>
15814
15815 \MP\ assumes that a file name has three parts: the name proper; its
15816 ``extension''; and a ``file area'' where it is found in an external file
15817 system.  The extension of an input file is assumed to be
15818 `\.{.mp}' unless otherwise specified; it is `\.{.log}' on the
15819 transcript file that records each run of \MP; it is `\.{.tfm}' on the font
15820 metric files that describe characters in any fonts created by \MP; it is
15821 `\.{.ps}' or `.{\it nnn}' for some number {\it nnn} on the \ps\ output files;
15822 and it is `\.{.mem}' on the mem files written by \.{INIMP} to initialize \MP.
15823 The file area can be arbitrary on input files, but files are usually
15824 output to the user's current area.  If an input file cannot be
15825 found on the specified area, \MP\ will look for it on a special system
15826 area; this special area is intended for commonly used input files.
15827
15828 Simple uses of \MP\ refer only to file names that have no explicit
15829 extension or area. For example, a person usually says `\.{input} \.{cmr10}'
15830 instead of `\.{input} \.{cmr10.new}'. Simple file
15831 names are best, because they make the \MP\ source files portable;
15832 whenever a file name consists entirely of letters and digits, it should be
15833 treated in the same way by all implementations of \MP. However, users
15834 need the ability to refer to other files in their environment, especially
15835 when responding to error messages concerning unopenable files; therefore
15836 we want to let them use the syntax that appears in their favorite
15837 operating system.
15838
15839 @ \MP\ uses the same conventions that have proved to be satisfactory for
15840 \TeX\ and \MF. In order to isolate the system-dependent aspects of file names,
15841 @^system dependencies@>
15842 the system-independent parts of \MP\ are expressed in terms
15843 of three system-dependent
15844 procedures called |begin_name|, |more_name|, and |end_name|. In
15845 essence, if the user-specified characters of the file name are $c_1\ldots c_n$,
15846 the system-independent driver program does the operations
15847 $$|begin_name|;\,|more_name|(c_1);\,\ldots\,;\,|more_name|(c_n);
15848 \,|end_name|.$$
15849 These three procedures communicate with each other via global variables.
15850 Afterwards the file name will appear in the string pool as three strings
15851 called |cur_name|\penalty10000\hskip-.05em,
15852 |cur_area|, and |cur_ext|; the latter two are null (i.e.,
15853 |""|), unless they were explicitly specified by the user.
15854
15855 Actually the situation is slightly more complicated, because \MP\ needs
15856 to know when the file name ends. The |more_name| routine is a function
15857 (with side effects) that returns |true| on the calls |more_name|$(c_1)$,
15858 \dots, |more_name|$(c_{n-1})$. The final call |more_name|$(c_n)$
15859 returns |false|; or, it returns |true| and $c_n$ is the last character
15860 on the current input line. In other words,
15861 |more_name| is supposed to return |true| unless it is sure that the
15862 file name has been completely scanned; and |end_name| is supposed to be able
15863 to finish the assembly of |cur_name|, |cur_area|, and |cur_ext| regardless of
15864 whether $|more_name|(c_n)$ returned |true| or |false|.
15865
15866 @<Glob...@>=
15867 char * cur_name; /* name of file just scanned */
15868 char * cur_area; /* file area just scanned, or \.{""} */
15869 char * cur_ext; /* file extension just scanned, or \.{""} */
15870
15871 @ It is easier to maintain reference counts if we assign initial values.
15872
15873 @<Set init...@>=
15874 mp->cur_name=xstrdup(""); 
15875 mp->cur_area=xstrdup(""); 
15876 mp->cur_ext=xstrdup("");
15877
15878 @ @<Dealloc variables@>=
15879 xfree(mp->cur_area);
15880 xfree(mp->cur_name);
15881 xfree(mp->cur_ext);
15882
15883 @ The file names we shall deal with for illustrative purposes have the
15884 following structure:  If the name contains `\.>' or `\.:', the file area
15885 consists of all characters up to and including the final such character;
15886 otherwise the file area is null.  If the remaining file name contains
15887 `\..', the file extension consists of all such characters from the first
15888 remaining `\..' to the end, otherwise the file extension is null.
15889 @^system dependencies@>
15890
15891 We can scan such file names easily by using two global variables that keep track
15892 of the occurrences of area and extension delimiters.  Note that these variables
15893 cannot be of type |pool_pointer| because a string pool compaction could occur
15894 while scanning a file name.
15895
15896 @<Glob...@>=
15897 integer area_delimiter;
15898   /* most recent `\.>' or `\.:' relative to |str_start[str_ptr]| */
15899 integer ext_delimiter; /* the relevant `\..', if any */
15900
15901 @ Here now is the first of the system-dependent routines for file name scanning.
15902 @^system dependencies@>
15903
15904 The file name length is limited to |file_name_size|. That is good, because
15905 in the current configuration we cannot call |mp_do_compaction| while a name 
15906 is being scanned, |mp->area_delimiter| and |mp->ext_delimiter| are direct
15907 offsets into |mp->str_pool|. I am not in a great hurry to fix this, because 
15908 calling |str_room()| just once is more efficient anyway. TODO.
15909
15910 @<Declarations@>=
15911 static void mp_begin_name (MP mp);
15912 static boolean mp_more_name (MP mp, ASCII_code c);
15913 static void mp_end_name (MP mp);
15914
15915 @ @c
15916 void mp_begin_name (MP mp) { 
15917   xfree(mp->cur_name); 
15918   xfree(mp->cur_area); 
15919   xfree(mp->cur_ext);
15920   mp->area_delimiter=-1; 
15921   mp->ext_delimiter=-1;
15922   str_room(file_name_size); 
15923 }
15924
15925 @ And here's the second.
15926 @^system dependencies@>
15927
15928 @c 
15929 boolean mp_more_name (MP mp, ASCII_code c) {
15930   if (c==' ') {
15931     return false;
15932   } else { 
15933     if ( (c=='>')||(c==':') ) { 
15934       mp->area_delimiter=mp->pool_ptr; 
15935       mp->ext_delimiter=-1;
15936     } else if ( (c=='.')&&(mp->ext_delimiter<0) ) {
15937       mp->ext_delimiter=mp->pool_ptr;
15938     }
15939     append_char(c); /* contribute |c| to the current string */
15940     return true;
15941   }
15942 }
15943
15944 @ The third.
15945 @^system dependencies@>
15946
15947 @d copy_pool_segment(A,B,C) { 
15948       A = xmalloc(C+1,sizeof(char)); 
15949       strncpy(A,(char *)(mp->str_pool+B),C);  
15950       A[C] = 0;}
15951
15952 @c
15953 void mp_end_name (MP mp) {
15954   pool_pointer s; /* length of area, name, and extension */
15955   unsigned int len;
15956   /* "my/w.mp" */
15957   s = mp->str_start[mp->str_ptr];
15958   if ( mp->area_delimiter<0 ) {    
15959     mp->cur_area=xstrdup("");
15960   } else {
15961     len = (unsigned)(mp->area_delimiter-s); 
15962     copy_pool_segment(mp->cur_area,s,len);
15963     s += len+1;
15964   }
15965   if ( mp->ext_delimiter<0 ) {
15966     mp->cur_ext=xstrdup("");
15967     len = (unsigned)(mp->pool_ptr-s); 
15968   } else {
15969     copy_pool_segment(mp->cur_ext,mp->ext_delimiter,(size_t)(mp->pool_ptr-mp->ext_delimiter));
15970     len = (unsigned)(mp->ext_delimiter-s);
15971   }
15972   copy_pool_segment(mp->cur_name,s,len);
15973   mp->pool_ptr=s; /* don't need this partial string */
15974 }
15975
15976 @ Conversely, here is a routine that takes three strings and prints a file
15977 name that might have produced them. (The routine is system dependent, because
15978 some operating systems put the file area last instead of first.)
15979 @^system dependencies@>
15980
15981 @<Basic printing...@>=
15982 static void mp_print_file_name (MP mp, char * n, char * a, char * e) { 
15983   mp_print(mp, a); mp_print(mp, n); mp_print(mp, e);
15984 }
15985
15986 @ Another system-dependent routine is needed to convert three internal
15987 \MP\ strings
15988 to the |name_of_file| value that is used to open files. The present code
15989 allows both lowercase and uppercase letters in the file name.
15990 @^system dependencies@>
15991
15992 @d append_to_name(A) { c=xord((int)(A)); 
15993   if ( k<file_name_size ) {
15994     mp->name_of_file[k]=(char)xchr(c);
15995     incr(k);
15996   }
15997 }
15998
15999 @ @c
16000 void mp_pack_file_name (MP mp, const char *n, const char *a, const char *e) {
16001   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
16002   ASCII_code c; /* character being packed */
16003   const char *j; /* a character  index */
16004   k=0;
16005   assert(n!=NULL);
16006   if (a!=NULL) {
16007     for (j=a;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
16008   }
16009   for (j=n;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
16010   if (e!=NULL) {
16011     for (j=e;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
16012   }
16013   mp->name_of_file[k]=0;
16014   mp->name_length=k; 
16015 }
16016
16017 @ @<Internal library declarations@>=
16018 void mp_pack_file_name (MP mp, const char *n, const char *a, const char *e) ;
16019
16020 @ @<Option variables@>=
16021 char *mem_name; /* for commandline */
16022
16023 @ @<Find constant sizes@>=
16024 mp->mem_name = xstrdup(opt->mem_name);
16025 if (mp->mem_name) {
16026   size_t l = strlen(mp->mem_name);
16027   if (l>4) {
16028     char *test = strstr(mp->mem_name,".mem");
16029     if (test == mp->mem_name+l-4) {
16030       *test = 0;
16031     }
16032   }
16033 }
16034
16035
16036 @ @<Dealloc variables@>=
16037 xfree(mp->mem_name);
16038
16039 @ This part of the program becomes active when a ``virgin'' \MP\ is
16040 trying to get going, just after the preliminary initialization, or
16041 when the user is substituting another mem file by typing `\.\&' after
16042 the initial `\.{**}' prompt.  The buffer contains the first line of
16043 input in |buffer[loc..(last-1)]|, where |loc<last| and |buffer[loc]<>""|.
16044
16045 @<Declarations@>=
16046 static boolean mp_open_mem_name (MP mp) ;
16047 static boolean mp_open_mem_file (MP mp) ;
16048
16049 @ @c
16050 boolean mp_open_mem_name (MP mp) {
16051   if (mp->mem_name!=NULL) {
16052     size_t l = strlen(mp->mem_name);
16053     char *s = xstrdup (mp->mem_name);
16054     if (l>4) {
16055       char *test = strstr(s,".mem");
16056       if (test == NULL || test != s+l-4) {
16057         s = xrealloc (s, l+5, 1);       
16058         strcat (s, ".mem");
16059       }
16060     } else {
16061       s = xrealloc (s, l+5, 1);
16062       strcat (s, ".mem");
16063     }
16064     mp->mem_file = (mp->open_file)(mp,s, "r", mp_filetype_memfile);
16065     xfree(s);
16066     if ( mp->mem_file ) return true;
16067   }
16068   return false;
16069 }
16070 boolean mp_open_mem_file (MP mp) {
16071   if (mp->mem_file != NULL)
16072     return true;
16073   if (mp_open_mem_name(mp)) 
16074     return true;
16075   if (mp_xstrcmp(mp->mem_name, "plain")) {
16076     wake_up_terminal;
16077     wterm_ln("Sorry, I can\'t find that mem file; will try PLAIN.");
16078 @.Sorry, I can't find...@>
16079     update_terminal;
16080     /* now pull out all the stops: try for the system \.{plain} file */
16081     xfree(mp->mem_name);
16082     mp->mem_name = xstrdup("plain");
16083     if (mp_open_mem_name(mp))
16084       return true;
16085   }
16086   wake_up_terminal;
16087   wterm_ln("I can\'t find the PLAIN mem file!");
16088 @.I can't find PLAIN...@>
16089 @.plain@>
16090   return false;
16091 }
16092
16093 @ Operating systems often make it possible to determine the exact name (and
16094 possible version number) of a file that has been opened. The following routine,
16095 which simply makes a \MP\ string from the value of |name_of_file|, should
16096 ideally be changed to deduce the full name of file~|f|, which is the file
16097 most recently opened, if it is possible to do this.
16098 @^system dependencies@>
16099
16100 @<Declarations@>=
16101 #define mp_a_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16102 #define mp_b_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16103 #define mp_w_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16104
16105 @ @c 
16106 static str_number mp_make_name_string (MP mp) {
16107   int k; /* index into |name_of_file| */
16108   str_room(mp->name_length);
16109   for (k=0;k<mp->name_length;k++) {
16110     append_char(xord((int)mp->name_of_file[k]));
16111   }
16112   return mp_make_string(mp);
16113 }
16114
16115 @ Now let's consider the ``driver''
16116 routines by which \MP\ deals with file names
16117 in a system-independent manner.  First comes a procedure that looks for a
16118 file name in the input by taking the information from the input buffer.
16119 (We can't use |get_next|, because the conversion to tokens would
16120 destroy necessary information.)
16121
16122 This procedure doesn't allow semicolons or percent signs to be part of
16123 file names, because of other conventions of \MP.
16124 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} doesn't
16125 use semicolons or percents immediately after file names, but some users
16126 no doubt will find it natural to do so; therefore system-dependent
16127 changes to allow such characters in file names should probably
16128 be made with reluctance, and only when an entire file name that
16129 includes special characters is ``quoted'' somehow.
16130 @^system dependencies@>
16131
16132 @c 
16133 static void mp_scan_file_name (MP mp) { 
16134   mp_begin_name(mp);
16135   while ( mp->buffer[loc]==' ' ) incr(loc);
16136   while (1) { 
16137     if ( (mp->buffer[loc]==';')||(mp->buffer[loc]=='%') ) break;
16138     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[loc]) ) break;
16139     incr(loc);
16140   }
16141   mp_end_name(mp);
16142 }
16143
16144 @ Here is another version that takes its input from a string.
16145
16146 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16147 void mp_str_scan_file (MP mp,  str_number s) ;
16148
16149 @ @c
16150 void mp_str_scan_file (MP mp,  str_number s) {
16151   pool_pointer p,q; /* current position and stopping point */
16152   mp_begin_name(mp);
16153   p=mp->str_start[s]; q=str_stop(s);
16154   while ( p<q ){ 
16155     if ( ! mp_more_name(mp, mp->str_pool[p]) ) break;
16156     incr(p);
16157   }
16158   mp_end_name(mp);
16159 }
16160
16161 @ And one that reads from a |char*|.
16162
16163 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16164 extern void mp_ptr_scan_file (MP mp,  char *s);
16165
16166 @ @c
16167 void mp_ptr_scan_file (MP mp,  char *s) {
16168   char *p, *q; /* current position and stopping point */
16169   mp_begin_name(mp);
16170   p=s; q=p+strlen(s);
16171   while ( p<q ){ 
16172     if ( ! mp_more_name(mp, xord((int)(*p)))) break;
16173     p++;
16174   }
16175   mp_end_name(mp);
16176 }
16177
16178
16179 @ The global variable |job_name| contains the file name that was first
16180 \&{input} by the user. This name is extended by `\.{.log}' and `\.{ps}' and
16181 `\.{.mem}' and `\.{.tfm}' in order to make the names of \MP's output files.
16182
16183 @<Glob...@>=
16184 boolean log_opened; /* has the transcript file been opened? */
16185 char *log_name; /* full name of the log file */
16186
16187 @ @<Option variables@>=
16188 char *job_name; /* principal file name */
16189
16190 @ Initially |job_name=NULL|; it becomes nonzero as soon as the true name is known.
16191 We have |job_name=NULL| if and only if the `\.{log}' file has not been opened,
16192 except of course for a short time just after |job_name| has become nonzero.
16193
16194 @<Allocate or ...@>=
16195 mp->job_name=mp_xstrdup(mp, opt->job_name); 
16196 if (opt->noninteractive && opt->ini_version) {
16197   if (mp->job_name == NULL)
16198     mp->job_name=mp_xstrdup(mp,mp->mem_name); 
16199   if (mp->job_name != NULL) {
16200     size_t l = strlen(mp->job_name);
16201     if (l>4) {
16202       char *test = strstr(mp->job_name,".mem");
16203       if (test == mp->job_name+l-4)
16204         *test = 0;
16205     }
16206   }
16207 }
16208 mp->log_opened=false;
16209
16210 @ @<Dealloc variables@>=
16211 xfree(mp->job_name);
16212
16213 @ Here is a routine that manufactures the output file names, assuming that
16214 |job_name<>0|. It ignores and changes the current settings of |cur_area|
16215 and |cur_ext|.
16216
16217 @d pack_cur_name mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext)
16218
16219 @<Declarations@>=
16220 static void mp_pack_job_name (MP mp, const char *s) ;
16221
16222 @ @c 
16223 void mp_pack_job_name (MP mp, const char  *s) { /* |s = ".log"|, |".mem"|, |".ps"|, or .\\{nnn} */
16224   xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(mp->job_name);
16225   xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16226   xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext=xstrdup(s);
16227   pack_cur_name;
16228 }
16229
16230 @ If some trouble arises when \MP\ tries to open a file, the following
16231 routine calls upon the user to supply another file name. Parameter~|s|
16232 is used in the error message to identify the type of file; parameter~|e|
16233 is the default extension if none is given. Upon exit from the routine,
16234 variables |cur_name|, |cur_area|, |cur_ext|, and |name_of_file| are
16235 ready for another attempt at file opening.
16236
16237 @<Declarations@>=
16238 static void mp_prompt_file_name (MP mp, const char * s, const char * e) ;
16239
16240 @ @c void mp_prompt_file_name (MP mp, const char * s, const char * e) {
16241   size_t k; /* index into |buffer| */
16242   char * saved_cur_name;
16243   if ( mp->interaction==mp_scroll_mode ) 
16244         wake_up_terminal;
16245   if (strcmp(s,"input file name")==0) {
16246         print_err("I can\'t find file `");
16247 @.I can't find file x@>
16248   } else {
16249         print_err("I can\'t write on file `");
16250 @.I can't write on file x@>
16251   }
16252   mp_print_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext); 
16253   mp_print(mp, "'.");
16254   if (strcmp(e,"")==0) 
16255         mp_show_context(mp);
16256   mp_print_nl(mp, "Please type another "); mp_print(mp, s);
16257 @.Please type...@>
16258   if (mp->noninteractive || mp->interaction<mp_scroll_mode )
16259     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, file error in nonstop mode)");
16260 @.job aborted, file error...@>
16261   saved_cur_name = xstrdup(mp->cur_name);
16262   clear_terminal; prompt_input(": "); @<Scan file name in the buffer@>;
16263   if (strcmp(mp->cur_ext,"")==0) 
16264         mp->cur_ext=xstrdup(e);
16265   if (strlen(mp->cur_name)==0) {
16266     mp->cur_name=saved_cur_name;
16267   } else {
16268     xfree(saved_cur_name);
16269   }
16270   pack_cur_name;
16271 }
16272
16273 @ @<Scan file name in the buffer@>=
16274
16275   mp_begin_name(mp); k=mp->first;
16276   while ( (mp->buffer[k]==' ')&&(k<mp->last) ) incr(k);
16277   while (1) { 
16278     if ( k==mp->last ) break;
16279     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[k]) ) break;
16280     incr(k);
16281   }
16282   mp_end_name(mp);
16283 }
16284
16285 @ The |open_log_file| routine is used to open the transcript file and to help
16286 it catch up to what has previously been printed on the terminal.
16287
16288 @c void mp_open_log_file (MP mp) {
16289   unsigned old_setting; /* previous |selector| setting */
16290   int k; /* index into |months| and |buffer| */
16291   int l; /* end of first input line */
16292   integer m; /* the current month */
16293   const char *months="JANFEBMARAPRMAYJUNJULAUGSEPOCTNOVDEC"; 
16294     /* abbreviations of month names */
16295   old_setting=mp->selector;
16296   if ( mp->job_name==NULL ) {
16297      mp->job_name=xstrdup("mpout");
16298   }
16299   mp_pack_job_name(mp,".log");
16300   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->log_file, mp_filetype_log) ) {
16301     @<Try to get a different log file name@>;
16302   }
16303   mp->log_name=xstrdup(mp->name_of_file);
16304   mp->selector=log_only; mp->log_opened=true;
16305   @<Print the banner line, including the date and time@>;
16306   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; 
16307     /* make sure bottom level is in memory */
16308   if (!mp->noninteractive) {
16309     mp_print_nl(mp, "**");
16310 @.**@>
16311     l=mp->input_stack[0].limit_field-1; /* last position of first line */
16312     for (k=0;k<=l;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
16313     mp_print_ln(mp); /* now the transcript file contains the first line of input */
16314   }
16315   mp->selector=old_setting+2; /* |log_only| or |term_and_log| */
16316 }
16317
16318 @ @<Dealloc variables@>=
16319 xfree(mp->log_name);
16320
16321 @ Sometimes |open_log_file| is called at awkward moments when \MP\ is
16322 unable to print error messages or even to |show_context|.
16323 The |prompt_file_name| routine can result in a |fatal_error|, but the |error|
16324 routine will not be invoked because |log_opened| will be false.
16325
16326 The normal idea of |mp_batch_mode| is that nothing at all should be written
16327 on the terminal. However, in the unusual case that
16328 no log file could be opened, we make an exception and allow
16329 an explanatory message to be seen.
16330
16331 Incidentally, the program always refers to the log file as a `\.{transcript
16332 file}', because some systems cannot use the extension `\.{.log}' for
16333 this file.
16334
16335 @<Try to get a different log file name@>=
16336 {  
16337   mp->selector=term_only;
16338   mp_prompt_file_name(mp, "transcript file name",".log");
16339 }
16340
16341 @ @<Print the banner...@>=
16342
16343   wlog(mp->banner);
16344   mp_print(mp, mp->mem_ident); mp_print(mp, "  ");
16345   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day])); 
16346   mp_print_char(mp, xord(' '));
16347   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
16348   for (k=3*m-3;k<3*m;k++) { wlog_chr((unsigned char)months[k]); }
16349   mp_print_char(mp, xord(' ')); 
16350   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year])); 
16351   mp_print_char(mp, xord(' '));
16352   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]);
16353   mp_print_dd(mp, m / 60); mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_dd(mp, m % 60);
16354 }
16355
16356 @ The |try_extension| function tries to open an input file determined by
16357 |cur_name|, |cur_area|, and the argument |ext|.  It returns |false| if it
16358 can't find the file in |cur_area| or the appropriate system area.
16359
16360 @c
16361 static boolean mp_try_extension (MP mp, const char *ext) { 
16362   mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area, ext);
16363   in_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16364   in_area=xstrdup(mp->cur_area);
16365   if ( mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16366     return true;
16367   } else { 
16368     mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,NULL,ext);
16369     return mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program);
16370   }
16371 }
16372
16373 @ Let's turn now to the procedure that is used to initiate file reading
16374 when an `\.{input}' command is being processed.
16375
16376 @c void mp_start_input (MP mp) { /* \MP\ will \.{input} something */
16377   char *fname = NULL;
16378   @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>;
16379   while (1) { 
16380     mp_begin_file_reading(mp); /* set up |cur_file| and new level of input */
16381     if ( strlen(mp->cur_ext)==0 ) {
16382       if ( mp_try_extension(mp, ".mp") ) break;
16383       else if ( mp_try_extension(mp, "") ) break;
16384       else if ( mp_try_extension(mp, ".mf") ) break;
16385       /* |else do_nothing; | */
16386     } else if ( mp_try_extension(mp, mp->cur_ext) ) {
16387       break;
16388     }
16389     mp_end_file_reading(mp); /* remove the level that didn't work */
16390     mp_prompt_file_name(mp, "input file name","");
16391   }
16392   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16393   fname = xstrdup(mp->name_of_file);
16394   if ( mp->job_name==NULL ) {
16395     mp->job_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16396     mp_open_log_file(mp);
16397   } /* |open_log_file| doesn't |show_context|, so |limit|
16398         and |loc| needn't be set to meaningful values yet */
16399   if ( ((int)mp->term_offset+(int)strlen(fname)) > (mp->max_print_line-2)) mp_print_ln(mp);
16400   else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, xord(' '));
16401   mp_print_char(mp, xord('(')); incr(mp->open_parens); mp_print(mp, fname); 
16402   xfree(fname);
16403   update_terminal;
16404   @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>;
16405   @<Read the first line of the new file@>;
16406 }
16407
16408 @ This code should be omitted if |a_make_name_string| returns something other
16409 than just a copy of its argument and the full file name is needed for opening
16410 \.{MPX} files or implementing the switch-to-editor option.
16411 @^system dependencies@>
16412
16413 @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>=
16414 mp_flush_string(mp, name); name=rts(mp->cur_name); xfree(mp->cur_name)
16415
16416 @ If the file is empty, it is considered to contain a single blank line,
16417 so there is no need to test the return value.
16418
16419 @<Read the first line...@>=
16420
16421   line=1;
16422   (void)mp_input_ln(mp, cur_file ); 
16423   mp_firm_up_the_line(mp);
16424   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start;
16425 }
16426
16427 @ @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>=
16428 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp);
16429 if ( token_state ) { 
16430   print_err("File names can't appear within macros");
16431 @.File names can't...@>
16432   help3("Sorry...I've converted what follows to tokens,",
16433     "possibly garbaging the name you gave.",
16434     "Please delete the tokens and insert the name again.");
16435   mp_error(mp);
16436 }
16437 if ( file_state ) {
16438   mp_scan_file_name(mp);
16439 } else { 
16440    xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(""); 
16441    xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext =xstrdup(""); 
16442    xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16443 }
16444
16445 @ The following simple routine starts reading the \.{MPX} file associated
16446 with the current input file.
16447
16448 @c void mp_start_mpx_input (MP mp) {
16449   char *origname = NULL; /* a copy of nameoffile */
16450   mp_pack_file_name(mp, in_name, in_area, ".mpx");
16451   @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16452     |goto not_found| if there is a problem@>;
16453   mp_begin_file_reading(mp);
16454   if ( ! mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16455     mp_end_file_reading(mp);
16456     goto NOT_FOUND;
16457   }
16458   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16459   mp->mpx_name[iindex]=name; add_str_ref(name);
16460   @<Read the first line of the new file@>;
16461   xfree(origname);
16462   return;
16463 NOT_FOUND: 
16464     @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>;
16465   xfree(origname);
16466 }
16467
16468 @ This should ideally be changed to do whatever is necessary to create the
16469 \.{MPX} file given by |name_of_file| if it does not exist or if it is out
16470 of date.  This requires invoking \.{MPtoTeX} on the |origname| and passing
16471 the results through \TeX\ and \.{DVItoMP}.  (It is possible to use a
16472 completely different typesetting program if suitable postprocessor is
16473 available to perform the function of \.{DVItoMP}.)
16474 @^system dependencies@>
16475
16476 @ @<Exported types@>=
16477 typedef int (*mp_run_make_mpx_command)(MP mp, char *origname, char *mtxname);
16478
16479 @ @<Option variables@>=
16480 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16481
16482 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16483 set_callback_option(run_make_mpx);
16484
16485 @ @<Declarations@>=
16486 static int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname);
16487
16488 @ The default does nothing.
16489 @c 
16490 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname) {
16491   (void)mp;
16492   (void)origname;
16493   (void)mtxname;
16494   return false;
16495 }
16496
16497 @ @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16498   |goto not_found| if there is a problem@>=
16499 origname = mp_xstrdup(mp,mp->name_of_file);
16500 *(origname+strlen(origname)-1)=0; /* drop the x */
16501 if (!(mp->run_make_mpx)(mp, origname, mp->name_of_file))
16502   goto NOT_FOUND 
16503
16504 @ @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>=
16505 if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16506 mp_print_nl(mp, ">> ");
16507 mp_print(mp, origname);
16508 mp_print_nl(mp, ">> ");
16509 mp_print(mp, mp->name_of_file);
16510 mp_print_nl(mp, "! Unable to make mpx file");
16511 help4("The two files given above are one of your source files",
16512   "and an auxiliary file I need to read to find out what your",
16513   "btex..etex blocks mean. If you don't know why I had trouble,",
16514   "try running it manually through MPtoTeX, TeX, and DVItoMP");
16515 succumb;
16516
16517 @ The last file-opening commands are for files accessed via the \&{readfrom}
16518 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
16519 operator and the \&{write} command.  Such files are stored in separate arrays.
16520 @:write_}{\&{write} primitive@>
16521
16522 @<Types in the outer block@>=
16523 typedef unsigned int readf_index; /* |0..max_read_files| */
16524 typedef unsigned int write_index;  /* |0..max_write_files| */
16525
16526 @ @<Glob...@>=
16527 readf_index max_read_files; /* maximum number of simultaneously open \&{readfrom} files */
16528 void ** rd_file; /* \&{readfrom} files */
16529 char ** rd_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16530 readf_index read_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16531 write_index max_write_files; /* maximum number of simultaneously open \&{write} */
16532 void ** wr_file; /* \&{write} files */
16533 char ** wr_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16534 write_index write_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16535
16536 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16537 mp->max_read_files=8;
16538 mp->rd_file = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(void *));
16539 mp->rd_fname = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(char *));
16540 memset(mp->rd_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_read_files+1));
16541 mp->max_write_files=8;
16542 mp->wr_file = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(void *));
16543 mp->wr_fname = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(char *));
16544 memset(mp->wr_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_write_files+1));
16545
16546
16547 @ This routine starts reading the file named by string~|s| without setting
16548 |loc|, |limit|, or |name|.  It returns |false| if the file is empty or cannot
16549 be opened.  Otherwise it updates |rd_file[n]| and |rd_fname[n]|.
16550
16551 @c 
16552 static boolean mp_start_read_input (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16553   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16554   pack_cur_name;
16555   mp_begin_file_reading(mp);
16556   if ( ! mp_a_open_in(mp, &mp->rd_file[n], (int)(mp_filetype_text+n)) ) 
16557         goto NOT_FOUND;
16558   if ( ! mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) {
16559     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[n]); 
16560         goto NOT_FOUND; 
16561   }
16562   mp->rd_fname[n]=xstrdup(s);
16563   return true;
16564 NOT_FOUND: 
16565   mp_end_file_reading(mp);
16566   return false;
16567 }
16568
16569 @ Open |wr_file[n]| using file name~|s| and update |wr_fname[n]|.
16570
16571 @<Declarations@>=
16572 static void mp_open_write_file (MP mp, char *s, readf_index  n) ;
16573
16574 @ @c void mp_open_write_file (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16575   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16576   pack_cur_name;
16577   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->wr_file[n], (int)(mp_filetype_text+n)) )
16578     mp_prompt_file_name(mp, "file name for write output","");
16579   mp->wr_fname[n]=xstrdup(s);
16580 }
16581
16582
16583 @* \[36] Introduction to the parsing routines.
16584 We come now to the central nervous system that sparks many of \MP's activities.
16585 By evaluating expressions, from their primary constituents to ever larger
16586 subexpressions, \MP\ builds the structures that ultimately define complete
16587 pictures or fonts of type.
16588
16589 Four mutually recursive subroutines are involved in this process: We call them
16590 $$\hbox{|scan_primary|, |scan_secondary|, |scan_tertiary|,
16591 and |scan_expression|.}$$
16592 @^recursion@>
16593 Each of them is parameterless and begins with the first token to be scanned
16594 already represented in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. After execution,
16595 the value of the primary or secondary or tertiary or expression that was
16596 found will appear in the global variables |cur_type| and |cur_exp|. The
16597 token following the expression will be represented in |cur_cmd|, |cur_mod|,
16598 and |cur_sym|.
16599
16600 Technically speaking, the parsing algorithms are ``LL(1),'' more or less;
16601 backup mechanisms have been added in order to provide reasonable error
16602 recovery.
16603
16604 @<Glob...@>=
16605 quarterword cur_type; /* the type of the expression just found */
16606 integer cur_exp; /* the value of the expression just found */
16607
16608 @ @<Set init...@>=
16609 mp->cur_exp=0;
16610
16611 @ Many different kinds of expressions are possible, so it is wise to have
16612 precise descriptions of what |cur_type| and |cur_exp| mean in all cases:
16613
16614 \smallskip\hang
16615 |cur_type=mp_vacuous| means that this expression didn't turn out to have a
16616 value at all, because it arose from a \&{begingroup}$\,\ldots\,$\&{endgroup}
16617 construction in which there was no expression before the \&{endgroup}.
16618 In this case |cur_exp| has some irrelevant value.
16619
16620 \smallskip\hang
16621 |cur_type=mp_boolean_type| means that |cur_exp| is either |true_code|
16622 or |false_code|.
16623
16624 \smallskip\hang
16625 |cur_type=mp_unknown_boolean| means that |cur_exp| points to a capsule
16626 node that is in 
16627 a ring of equivalent booleans whose value has not yet been defined.
16628
16629 \smallskip\hang
16630 |cur_type=mp_string_type| means that |cur_exp| is a string number (i.e., an
16631 integer in the range |0<=cur_exp<str_ptr|). That string's reference count
16632 includes this particular reference.
16633
16634 \smallskip\hang
16635 |cur_type=mp_unknown_string| means that |cur_exp| points to a capsule
16636 node that is in
16637 a ring of equivalent strings whose value has not yet been defined.
16638
16639 \smallskip\hang
16640 |cur_type=mp_pen_type| means that |cur_exp| points to a node in a pen.  Nobody
16641 else points to any of the nodes in this pen.  The pen may be polygonal or
16642 elliptical.
16643
16644 \smallskip\hang
16645 |cur_type=mp_unknown_pen| means that |cur_exp| points to a capsule
16646 node that is in
16647 a ring of equivalent pens whose value has not yet been defined.
16648
16649 \smallskip\hang
16650 |cur_type=mp_path_type| means that |cur_exp| points to a the first node of
16651 a path; nobody else points to this particular path. The control points of
16652 the path will have been chosen.
16653
16654 \smallskip\hang
16655 |cur_type=mp_unknown_path| means that |cur_exp| points to a capsule
16656 node that is in
16657 a ring of equivalent paths whose value has not yet been defined.
16658
16659 \smallskip\hang
16660 |cur_type=mp_picture_type| means that |cur_exp| points to an edge header node.
16661 There may be other pointers to this particular set of edges.  The header node
16662 contains a reference count that includes this particular reference.
16663
16664 \smallskip\hang
16665 |cur_type=mp_unknown_picture| means that |cur_exp| points to a capsule
16666 node that is in
16667 a ring of equivalent pictures whose value has not yet been defined.
16668
16669 \smallskip\hang
16670 |cur_type=mp_transform_type| means that |cur_exp| points to a |mp_transform_type|
16671 capsule node. The |value| part of this capsule
16672 points to a transform node that contains six numeric values,
16673 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16674
16675 \smallskip\hang
16676 |cur_type=mp_color_type| means that |cur_exp| points to a |color_type|
16677 capsule node. The |value| part of this capsule
16678 points to a color node that contains three numeric values,
16679 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16680
16681 \smallskip\hang
16682 |cur_type=mp_cmykcolor_type| means that |cur_exp| points to a |mp_cmykcolor_type|
16683 capsule node. The |value| part of this capsule
16684 points to a color node that contains four numeric values,
16685 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16686
16687 \smallskip\hang
16688 |cur_type=mp_pair_type| means that |cur_exp| points to a capsule
16689 node whose type is |mp_pair_type|. The |value| part of this capsule
16690 points to a pair node that contains two numeric values,
16691 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16692
16693 \smallskip\hang
16694 |cur_type=mp_known| means that |cur_exp| is a |scaled| value.
16695
16696 \smallskip\hang
16697 |cur_type=mp_dependent| means that |cur_exp| points to a capsule node whose type
16698 is |dependent|. The |dep_list| field in this capsule points to the associated
16699 dependency list.
16700
16701 \smallskip\hang
16702 |cur_type=mp_proto_dependent| means that |cur_exp| points to a |mp_proto_dependent|
16703 capsule node. The |dep_list| field in this capsule
16704 points to the associated dependency list.
16705
16706 \smallskip\hang
16707 |cur_type=independent| means that |cur_exp| points to a capsule node
16708 whose type is |independent|. This somewhat unusual case can arise, for
16709 example, in the expression
16710 `$x+\&{begingroup}\penalty0\,\&{string}\,x; 0\,\&{endgroup}$'.
16711
16712 \smallskip\hang
16713 |cur_type=mp_token_list| means that |cur_exp| points to a linked list of
16714 tokens. 
16715
16716 \smallskip\noindent
16717 The possible settings of |cur_type| have been listed here in increasing
16718 numerical order. Notice that |cur_type| will never be |mp_numeric_type| or
16719 |suffixed_macro| or |mp_unsuffixed_macro|, although variables of those types
16720 are allowed.  Conversely, \MP\ has no variables of type |mp_vacuous| or
16721 |token_list|.
16722
16723 @ Capsules are two-word nodes that have a similar meaning
16724 to |cur_type| and |cur_exp|. Such nodes have |name_type=capsule|,
16725 and their |type| field is one of the possibilities for |cur_type| listed above.
16726 Also |link<=void| in capsules that aren't part of a token list.
16727
16728 The |value| field of a capsule is, in most cases, the value that
16729 corresponds to its |type|, as |cur_exp| corresponds to |cur_type|.
16730 However, when |cur_exp| would point to a capsule,
16731 no extra layer of indirection is present; the |value|
16732 field is what would have been called |value(cur_exp)| if it had not been
16733 encapsulated.  Furthermore, if the type is |dependent| or
16734 |mp_proto_dependent|, the |value| field of a capsule is replaced by
16735 |dep_list| and |prev_dep| fields, since dependency lists in capsules are
16736 always part of the general |dep_list| structure.
16737
16738 The |get_x_next| routine is careful not to change the values of |cur_type|
16739 and |cur_exp| when it gets an expanded token. However, |get_x_next| might
16740 call a macro, which might parse an expression, which might execute lots of
16741 commands in a group; hence it's possible that |cur_type| might change
16742 from, say, |mp_unknown_boolean| to |mp_boolean_type|, or from |dependent| to
16743 |known| or |independent|, during the time |get_x_next| is called. The
16744 programs below are careful to stash sensitive intermediate results in
16745 capsules, so that \MP's generality doesn't cause trouble.
16746
16747 Here's a procedure that illustrates these conventions. It takes
16748 the contents of $(|cur_type|\kern-.3pt,|cur_exp|\kern-.3pt)$
16749 and stashes them away in a
16750 capsule. It is not used when |cur_type=mp_token_list|.
16751 After the operation, |cur_type=mp_vacuous|; hence there is no need to
16752 copy path lists or to update reference counts, etc.
16753
16754 The special link |mp_void| is put on the capsule returned by
16755 |stash_cur_exp|, because this procedure is used to store macro parameters
16756 that must be easily distinguishable from token lists.
16757
16758 @<Declare the stashing/unstashing routines@>=
16759 static pointer mp_stash_cur_exp (MP mp) {
16760   pointer p; /* the capsule that will be returned */
16761   switch (mp->cur_type) {
16762   case unknown_types:
16763   case mp_transform_type:
16764   case mp_color_type:
16765   case mp_pair_type:
16766   case mp_dependent:
16767   case mp_proto_dependent:
16768   case mp_independent: 
16769   case mp_cmykcolor_type:
16770     p=mp->cur_exp;
16771     break;
16772   default: 
16773     p=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(p)=mp_capsule;
16774     type(p)=mp->cur_type; value(p)=mp->cur_exp;
16775     break;
16776   }
16777   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_link(p)=mp_void; 
16778   return p;
16779 }
16780
16781 @ The inverse of |stash_cur_exp| is the following procedure, which
16782 deletes an unnecessary capsule and puts its contents into |cur_type|
16783 and |cur_exp|.
16784
16785 The program steps of \MP\ can be divided into two categories: those in
16786 which |cur_type| and |cur_exp| are ``alive'' and those in which they are
16787 ``dead,'' in the sense that |cur_type| and |cur_exp| contain relevant
16788 information or not. It's important not to ignore them when they're alive,
16789 and it's important not to pay attention to them when they're dead.
16790
16791 There's also an intermediate category: If |cur_type=mp_vacuous|, then
16792 |cur_exp| is irrelevant, hence we can proceed without caring if |cur_type|
16793 and |cur_exp| are alive or dead. In such cases we say that |cur_type|
16794 and |cur_exp| are {\sl dormant}. It is permissible to call |get_x_next|
16795 only when they are alive or dormant.
16796
16797 The \\{stash} procedure above assumes that |cur_type| and |cur_exp|
16798 are alive or dormant. The \\{unstash} procedure assumes that they are
16799 dead or dormant; it resuscitates them.
16800
16801 @<Declare the stashing/unstashing...@>=
16802 static void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) ;
16803
16804 @ @c
16805 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) { 
16806   mp->cur_type=type(p);
16807   switch (mp->cur_type) {
16808   case unknown_types:
16809   case mp_transform_type:
16810   case mp_color_type:
16811   case mp_pair_type:
16812   case mp_dependent: 
16813   case mp_proto_dependent:
16814   case mp_independent:
16815   case mp_cmykcolor_type: 
16816     mp->cur_exp=p;
16817     break;
16818   default:
16819     mp->cur_exp=value(p);
16820     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
16821     break;
16822   }
16823 }
16824
16825 @ The following procedure prints the values of expressions in an
16826 abbreviated format. If its first parameter |p| is null, the value of
16827 |(cur_type,cur_exp)| is displayed; otherwise |p| should be a capsule
16828 containing the desired value. The second parameter controls the amount of
16829 output. If it is~0, dependency lists will be abbreviated to
16830 `\.{linearform}' unless they consist of a single term.  If it is greater
16831 than~1, complicated structures (pens, pictures, and paths) will be displayed
16832 in full.
16833 @.linearform@>
16834
16835 @<Declarations@>=
16836 @<Declare the procedure called |print_dp|@>
16837 @<Declare the stashing/unstashing routines@>
16838 static void mp_print_exp (MP mp,pointer p, quarterword verbosity) ;
16839
16840 @ @c
16841 void mp_print_exp (MP mp,pointer p, quarterword verbosity) {
16842   boolean restore_cur_exp; /* should |cur_exp| be restored? */
16843   quarterword t; /* the type of the expression */
16844   pointer q; /* a big node being displayed */
16845   integer v=0; /* the value of the expression */
16846   if ( p!=null ) {
16847     restore_cur_exp=false;
16848   } else { 
16849     p=mp_stash_cur_exp(mp); restore_cur_exp=true;
16850   }
16851   t=type(p);
16852   if ( t<mp_dependent ) v=value(p); else if ( t<mp_independent ) v=dep_list(p);
16853   @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>;
16854   if ( restore_cur_exp ) mp_unstash_cur_exp(mp, p);
16855 }
16856
16857 @ @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>=
16858 switch (t) {
16859 case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
16860 case mp_boolean_type:
16861   if ( v==true_code ) mp_print(mp, "true"); else mp_print(mp, "false");
16862   break;
16863 case unknown_types: case mp_numeric_type:
16864   @<Display a variable that's been declared but not defined@>;
16865   break;
16866 case mp_string_type:
16867   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp, v); mp_print_char(mp, xord('"'));
16868   break;
16869 case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
16870   @<Display a complex type@>;
16871   break;
16872 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type: case mp_cmykcolor_type:
16873   if ( v==null ) mp_print_type(mp, t);
16874   else @<Display a big node@>;
16875   break;
16876 case mp_known:mp_print_scaled(mp, v); break;
16877 case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16878   mp_print_dp(mp, t,v,verbosity);
16879   break;
16880 case mp_independent:mp_print_variable_name(mp, p); break;
16881 default: mp_confusion(mp, "exp"); break;
16882 @:this can't happen exp}{\quad exp@>
16883 }
16884
16885 @ @<Display a big node@>=
16886
16887   mp_print_char(mp, xord('(')); q=v+mp->big_node_size[t];
16888   do {  
16889     if ( type(v)==mp_known ) mp_print_scaled(mp, value(v));
16890     else if ( type(v)==mp_independent ) mp_print_variable_name(mp, v);
16891     else mp_print_dp(mp, type(v),dep_list(v),verbosity);
16892     v=v+2;
16893     if ( v!=q ) mp_print_char(mp, xord(','));
16894   } while (v!=q);
16895   mp_print_char(mp, xord(')'));
16896 }
16897
16898 @ Values of type \&{picture}, \&{path}, and \&{pen} are displayed verbosely
16899 in the log file only, unless the user has given a positive value to
16900 \\{tracingonline}.
16901
16902 @<Display a complex type@>=
16903 if ( verbosity<=1 ) {
16904   mp_print_type(mp, t);
16905 } else { 
16906   if ( mp->selector==term_and_log )
16907    if ( mp->internal[mp_tracing_online]<=0 ) {
16908     mp->selector=term_only;
16909     mp_print_type(mp, t); mp_print(mp, " (see the transcript file)");
16910     mp->selector=term_and_log;
16911   };
16912   switch (t) {
16913   case mp_pen_type:mp_print_pen(mp, v,"",false); break;
16914   case mp_path_type:mp_print_path(mp, v,"",false); break;
16915   case mp_picture_type:mp_print_edges(mp, v,"",false); break;
16916   } /* there are no other cases */
16917 }
16918
16919 @ @<Declare the procedure called |print_dp|@>=
16920 static void mp_print_dp (MP mp, quarterword t, pointer p, 
16921                   quarterword verbosity)  {
16922   pointer q; /* the node following |p| */
16923   q=mp_link(p);
16924   if ( (info(q)==null) || (verbosity>0) ) mp_print_dependency(mp, p,t);
16925   else mp_print(mp, "linearform");
16926 }
16927
16928 @ The displayed name of a variable in a ring will not be a capsule unless
16929 the ring consists entirely of capsules.
16930
16931 @<Display a variable that's been declared but not defined@>=
16932 { mp_print_type(mp, t);
16933 if ( v!=null )
16934   { mp_print_char(mp, xord(' '));
16935   while ( (name_type(v)==mp_capsule) && (v!=p) ) v=value(v);
16936   mp_print_variable_name(mp, v);
16937   };
16938 }
16939
16940 @ When errors are detected during parsing, it is often helpful to
16941 display an expression just above the error message, using |exp_err|
16942 or |disp_err| instead of |print_err|.
16943
16944 @d exp_err(A) mp_disp_err(mp, null,(A)) /* displays the current expression */
16945
16946 @<Declarations@>=
16947 static void mp_disp_err (MP mp,pointer p, const char *s) ;
16948
16949 @ @c
16950 void mp_disp_err (MP mp,pointer p, const char *s) { 
16951   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16952   mp_print_nl(mp, ">> ");
16953 @.>>@>
16954   mp_print_exp(mp, p,1); /* ``medium verbose'' printing of the expression */
16955   if (strlen(s)>0) { 
16956     mp_print_nl(mp, "! "); mp_print(mp, s);
16957 @.!\relax@>
16958   }
16959 }
16960
16961 @ If |cur_type| and |cur_exp| contain relevant information that should
16962 be recycled, we will use the following procedure, which changes |cur_type|
16963 to |known| and stores a given value in |cur_exp|. We can think of |cur_type|
16964 and |cur_exp| as either alive or dormant after this has been done,
16965 because |cur_exp| will not contain a pointer value.
16966
16967 @ @c 
16968 static void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) { 
16969   switch (mp->cur_type) {
16970   case unknown_types: case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type:
16971   case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent: case mp_cmykcolor_type:
16972     mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp); 
16973     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
16974     break;
16975   case mp_string_type:
16976     delete_str_ref(mp->cur_exp); break;
16977   case mp_pen_type: case mp_path_type: 
16978     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); break;
16979   case mp_picture_type:
16980     delete_edge_ref(mp->cur_exp); break;
16981   default: 
16982     break;
16983   }
16984   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=v;
16985 }
16986
16987 @ There's a much more general procedure that is capable of releasing
16988 the storage associated with any two-word value packet.
16989
16990 @<Declarations@>=
16991 static void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) ;
16992
16993 @ @c 
16994 static void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) {
16995   quarterword t; /* a type code */
16996   integer vv; /* another value */
16997   pointer q,r,s,pp; /* link manipulation registers */
16998   integer v=0; /* a value */
16999   t=type(p);
17000   if ( t<mp_dependent ) v=value(p);
17001   switch (t) {
17002   case undefined: case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
17003   case mp_numeric_type:
17004     break;
17005   case unknown_types:
17006     mp_ring_delete(mp, p); break;
17007   case mp_string_type:
17008     delete_str_ref(v); break;
17009   case mp_path_type: case mp_pen_type:
17010     mp_toss_knot_list(mp, v); break;
17011   case mp_picture_type:
17012     delete_edge_ref(v); break;
17013   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
17014   case mp_transform_type:
17015     @<Recycle a big node@>; break; 
17016   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
17017     @<Recycle a dependency list@>; break;
17018   case mp_independent:
17019     @<Recycle an independent variable@>; break;
17020   case mp_token_list: case mp_structured:
17021     mp_confusion(mp, "recycle"); break;
17022 @:this can't happen recycle}{\quad recycle@>
17023   case mp_unsuffixed_macro: case mp_suffixed_macro:
17024     mp_delete_mac_ref(mp, value(p)); break;
17025   } /* there are no other cases */
17026   type(p)=undefined;
17027 }
17028
17029 @ @<Recycle a big node@>=
17030 if ( v!=null ){ 
17031   q=v+mp->big_node_size[t];
17032   do {  
17033     q=q-2; mp_recycle_value(mp, q);
17034   } while (q!=v);
17035   mp_free_node(mp, v,mp->big_node_size[t]);
17036 }
17037
17038 @ @<Recycle a dependency list@>=
17039
17040   q=dep_list(p);
17041   while ( info(q)!=null ) q=mp_link(q);
17042   mp_link(prev_dep(p))=mp_link(q);
17043   prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(p);
17044   mp_link(q)=null; mp_flush_node_list(mp, dep_list(p));
17045 }
17046
17047 @ When an independent variable disappears, it simply fades away, unless
17048 something depends on it. In the latter case, a dependent variable whose
17049 coefficient of dependence is maximal will take its place.
17050 The relevant algorithm is due to Ignacio~A. Zabala, who implemented it
17051 as part of his Ph.D. thesis (Stanford University, December 1982).
17052 @^Zabala Salelles, Ignacio Andr\'es@>
17053
17054 For example, suppose that variable $x$ is being recycled, and that the
17055 only variables depending on~$x$ are $y=2x+a$ and $z=x+b$. In this case
17056 we want to make $y$ independent and $z=.5y-.5a+b$; no other variables
17057 will depend on~$y$. If $\\{tracingequations}>0$ in this situation,
17058 we will print `\.{\#\#\# -2x=-y+a}'.
17059
17060 There's a slight complication, however: An independent variable $x$
17061 can occur both in dependency lists and in proto-dependency lists.
17062 This makes it necessary to be careful when deciding which coefficient
17063 is maximal.
17064
17065 Furthermore, this complication is not so slight when
17066 a proto-dependent variable is chosen to become independent. For example,
17067 suppose that $y=2x+100a$ is proto-dependent while $z=x+b$ is dependent;
17068 then we must change $z=.5y-50a+b$ to a proto-dependency, because of the
17069 large coefficient `50'.
17070
17071 In order to deal with these complications without wasting too much time,
17072 we shall link together the occurrences of~$x$ among all the linear
17073 dependencies, maintaining separate lists for the dependent and
17074 proto-dependent cases.
17075
17076 @<Recycle an independent variable@>=
17077
17078   mp->max_c[mp_dependent]=0; mp->max_c[mp_proto_dependent]=0;
17079   mp->max_link[mp_dependent]=null; mp->max_link[mp_proto_dependent]=null;
17080   q=mp_link(dep_head);
17081   while ( q!=dep_head ) { 
17082     s=value_loc(q); /* now |mp_link(s)=dep_list(q)| */
17083     while (1) { 
17084       r=mp_link(s);
17085       if ( info(r)==null ) break;
17086       if ( info(r)!=p ) { 
17087         s=r;
17088       } else  { 
17089         t=type(q); mp_link(s)=mp_link(r); info(r)=q;
17090         if ( abs(value(r))>mp->max_c[t] ) {
17091           @<Record a new maximum coefficient of type |t|@>;
17092         } else { 
17093           mp_link(r)=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=r;
17094         }
17095       }
17096     } 
17097     q=mp_link(r);
17098   }
17099   if ( (mp->max_c[mp_dependent]>0)||(mp->max_c[mp_proto_dependent]>0) ) {
17100     @<Choose a dependent variable to take the place of the disappearing
17101     independent variable, and change all remaining dependencies
17102     accordingly@>;
17103   }
17104 }
17105
17106 @ The code for independency removal makes use of three two-word arrays.
17107
17108 @<Glob...@>=
17109 integer max_c[mp_proto_dependent+1];  /* max coefficient magnitude */
17110 pointer max_ptr[mp_proto_dependent+1]; /* where |p| occurs with |max_c| */
17111 pointer max_link[mp_proto_dependent+1]; /* other occurrences of |p| */
17112
17113 @ @<Record a new maximum coefficient...@>=
17114
17115   if ( mp->max_c[t]>0 ) {
17116     mp_link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17117   }
17118   mp->max_c[t]=abs(value(r)); mp->max_ptr[t]=r;
17119 }
17120
17121 @ @<Choose a dependent...@>=
17122
17123   if ( (mp->max_c[mp_dependent] / 010000) >= mp->max_c[mp_proto_dependent] )
17124     t=mp_dependent;
17125   else 
17126     t=mp_proto_dependent;
17127   @<Determine the dependency list |s| to substitute for the independent
17128     variable~|p|@>;
17129   t=mp_dependent+mp_proto_dependent-t; /* complement |t| */
17130   if ( mp->max_c[t]>0 ) { /* we need to pick up an unchosen dependency */ 
17131     mp_link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17132   }
17133   if ( t!=mp_dependent ) { @<Substitute new dependencies in place of |p|@>; }
17134   else { @<Substitute new proto-dependencies in place of |p|@>;}
17135   mp_flush_node_list(mp, s);
17136   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
17137   check_arith;
17138 }
17139
17140 @ Let |s=max_ptr[t]|. At this point we have $|value|(s)=\pm|max_c|[t]$,
17141 and |info(s)| points to the dependent variable~|pp| of type~|t| from
17142 whose dependency list we have removed node~|s|. We must reinsert
17143 node~|s| into the dependency list, with coefficient $-1.0$, and with
17144 |pp| as the new independent variable. Since |pp| will have a larger serial
17145 number than any other variable, we can put node |s| at the head of the
17146 list.
17147
17148 @<Determine the dep...@>=
17149 s=mp->max_ptr[t]; pp=info(s); v=value(s);
17150 if ( t==mp_dependent ) value(s)=-fraction_one; else value(s)=-unity;
17151 r=dep_list(pp); mp_link(s)=r;
17152 while ( info(r)!=null ) r=mp_link(r);
17153 q=mp_link(r); mp_link(r)=null;
17154 prev_dep(q)=prev_dep(pp); mp_link(prev_dep(pp))=q;
17155 new_indep(pp);
17156 if ( mp->cur_exp==pp ) if ( mp->cur_type==t ) mp->cur_type=mp_independent;
17157 if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) { 
17158   @<Show the transformed dependency@>; 
17159 }
17160
17161 @ Now $(-v)$ times the formerly independent variable~|p| is being replaced
17162 by the dependency list~|s|.
17163
17164 @<Show the transformed...@>=
17165 if ( mp_interesting(mp, p) ) {
17166   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "### ");
17167 @:]]]\#\#\#_}{\.{\#\#\#}@>
17168   if ( v>0 ) mp_print_char(mp, xord('-'));
17169   if ( t==mp_dependent ) vv=mp_round_fraction(mp, mp->max_c[mp_dependent]);
17170   else vv=mp->max_c[mp_proto_dependent];
17171   if ( vv!=unity ) mp_print_scaled(mp, vv);
17172   mp_print_variable_name(mp, p);
17173   while ( value(p) % s_scale>0 ) {
17174     mp_print(mp, "*4"); value(p)=value(p)-2;
17175   }
17176   if ( t==mp_dependent ) mp_print_char(mp, xord('=')); else mp_print(mp, " = ");
17177   mp_print_dependency(mp, s,t);
17178   mp_end_diagnostic(mp, false);
17179 }
17180
17181 @ Finally, there are dependent and proto-dependent variables whose
17182 dependency lists must be brought up to date.
17183
17184 @<Substitute new dependencies...@>=
17185 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++){ 
17186   r=mp->max_link[t];
17187   while ( r!=null ) {
17188     q=info(r);
17189     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17190      mp_make_fraction(mp, value(r),-v),s,t,mp_dependent);
17191     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17192     q=r; r=mp_link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17193   }
17194 }
17195
17196 @ @<Substitute new proto...@>=
17197 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++) {
17198   r=mp->max_link[t];
17199   while ( r!=null ) {
17200     q=info(r);
17201     if ( t==mp_dependent ) { /* for safety's sake, we change |q| to |mp_proto_dependent| */
17202       if ( mp->cur_exp==q ) if ( mp->cur_type==mp_dependent )
17203         mp->cur_type=mp_proto_dependent;
17204       dep_list(q)=mp_p_over_v(mp, dep_list(q),unity,
17205          mp_dependent,mp_proto_dependent);
17206       type(q)=mp_proto_dependent; 
17207       value(r)=mp_round_fraction(mp, value(r));
17208     }
17209     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17210        mp_make_scaled(mp, value(r),-v),s,
17211        mp_proto_dependent,mp_proto_dependent);
17212     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) 
17213        mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17214     q=r; r=mp_link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17215   }
17216 }
17217
17218 @ Here are some routines that provide handy combinations of actions
17219 that are often needed during error recovery. For example,
17220 `|flush_error|' flushes the current expression, replaces it by
17221 a given value, and calls |error|.
17222
17223 Errors often are detected after an extra token has already been scanned.
17224 The `\\{put\_get}' routines put that token back before calling |error|;
17225 then they get it back again. (Or perhaps they get another token, if
17226 the user has changed things.)
17227
17228 @<Declarations@>=
17229 static void mp_flush_error (MP mp,scaled v);
17230 static void mp_put_get_error (MP mp);
17231 static void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) ;
17232
17233 @ @c
17234 void mp_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17235   mp_error(mp); mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17236 }
17237 void mp_put_get_error (MP mp) { 
17238   mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp); 
17239 }
17240 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17241   mp_put_get_error(mp);
17242   mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17243 }
17244
17245 @ A global variable |var_flag| is set to a special command code
17246 just before \MP\ calls |scan_expression|, if the expression should be
17247 treated as a variable when this command code immediately follows. For
17248 example, |var_flag| is set to |assignment| at the beginning of a
17249 statement, because we want to know the {\sl location\/} of a variable at
17250 the left of `\.{:=}', not the {\sl value\/} of that variable.
17251
17252 The |scan_expression| subroutine calls |scan_tertiary|,
17253 which calls |scan_secondary|, which calls |scan_primary|, which sets
17254 |var_flag:=0|. In this way each of the scanning routines ``knows''
17255 when it has been called with a special |var_flag|, but |var_flag| is
17256 usually zero.
17257
17258 A variable preceding a command that equals |var_flag| is converted to a
17259 token list rather than a value. Furthermore, an `\.{=}' sign following an
17260 expression with |var_flag=assignment| is not considered to be a relation
17261 that produces boolean expressions.
17262
17263
17264 @<Glob...@>=
17265 int var_flag; /* command that wants a variable */
17266
17267 @ @<Set init...@>=
17268 mp->var_flag=0;
17269
17270 @* \[37] Parsing primary expressions.
17271 The first parsing routine, |scan_primary|, is also the most complicated one,
17272 since it involves so many different cases. But each case---with one
17273 exception---is fairly simple by itself.
17274
17275 When |scan_primary| begins, the first token of the primary to be scanned
17276 should already appear in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. The values
17277 of |cur_type| and |cur_exp| should be either dead or dormant, as explained
17278 earlier. If |cur_cmd| is not between |min_primary_command| and
17279 |max_primary_command|, inclusive, a syntax error will be signaled.
17280
17281 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17282 void mp_scan_primary (MP mp) {
17283   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
17284   quarterword c; /* a primitive operation code */
17285   int my_var_flag; /* initial value of |my_var_flag| */
17286   pointer l_delim,r_delim; /* hash addresses of a delimiter pair */
17287   @<Other local variables for |scan_primary|@>;
17288   my_var_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0;
17289 RESTART:
17290   check_arith;
17291   @<Supply diagnostic information, if requested@>;
17292   switch (mp->cur_cmd) {
17293   case left_delimiter:
17294     @<Scan a delimited primary@>; break;
17295   case begin_group:
17296     @<Scan a grouped primary@>; break;
17297   case string_token:
17298     @<Scan a string constant@>; break;
17299   case numeric_token:
17300     @<Scan a primary that starts with a numeric token@>; break;
17301   case nullary:
17302     @<Scan a nullary operation@>; break;
17303   case unary: case type_name: case cycle: case plus_or_minus:
17304     @<Scan a unary operation@>; break;
17305   case primary_binary:
17306     @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>; break;
17307   case str_op:
17308     @<Convert a suffix to a string@>; break;
17309   case internal_quantity:
17310     @<Scan an internal numeric quantity@>; break;
17311   case capsule_token:
17312     mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); break;
17313   case tag_token:
17314     @<Scan a variable primary; |goto restart| if it turns out to be a macro@>; break;
17315   default: 
17316     mp_bad_exp(mp, "A primary"); goto RESTART; break;
17317 @.A primary expression...@>
17318   }
17319   mp_get_x_next(mp); /* the routines |goto done| if they don't want this */
17320 DONE: 
17321   if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17322     if ( mp->cur_type>=mp_known ) {
17323       @<Scan a mediation construction@>;
17324     }
17325   }
17326 }
17327
17328
17329
17330 @ Errors at the beginning of expressions are flagged by |bad_exp|.
17331
17332 @c 
17333 static void mp_bad_exp (MP mp, const char * s) {
17334   int save_flag;
17335   print_err(s); mp_print(mp, " expression can't begin with `");
17336   mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); 
17337   mp_print_char(mp, xord('\''));
17338   help4("I'm afraid I need some sort of value in order to continue,",
17339     "so I've tentatively inserted `0'. You may want to",
17340     "delete this zero and insert something else;",
17341     "see Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.");
17342 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
17343   mp_back_input(mp); mp->cur_sym=0; mp->cur_cmd=numeric_token; 
17344   mp->cur_mod=0; mp_ins_error(mp);
17345   save_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0; mp_get_x_next(mp);
17346   mp->var_flag=save_flag;
17347 }
17348
17349 @ @<Supply diagnostic information, if requested@>=
17350 #ifdef DEBUG
17351 if ( mp->panicking ) mp_check_mem(mp, false);
17352 #endif
17353 if ( mp->interrupt!=0 ) if ( mp->OK_to_interrupt ) {
17354   mp_back_input(mp); check_interrupt; mp_get_x_next(mp);
17355 }
17356
17357 @ @<Scan a delimited primary@>=
17358
17359   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; 
17360   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17361   if ( (mp->cur_cmd==comma) && (mp->cur_type>=mp_known) ) {
17362     @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>;
17363   } else {
17364     mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17365   }
17366 }
17367
17368 @ The |stash_in| subroutine puts the current (numeric) expression into a field
17369 within a ``big node.''
17370
17371 @c 
17372 static void mp_stash_in (MP mp,pointer p) {
17373   pointer q; /* temporary register */
17374   type(p)=mp->cur_type;
17375   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
17376     value(p)=mp->cur_exp;
17377   } else { 
17378     if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
17379       @<Stash an independent |cur_exp| into a big node@>;
17380     } else { 
17381       mp->mem[value_loc(p)]=mp->mem[value_loc(mp->cur_exp)];
17382       /* |dep_list(p):=dep_list(cur_exp)| and |prev_dep(p):=prev_dep(cur_exp)| */
17383       mp_link(prev_dep(p))=p;
17384     }
17385     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
17386   }
17387   mp->cur_type=mp_vacuous;
17388 }
17389
17390 @ In rare cases the current expression can become |independent|. There
17391 may be many dependency lists pointing to such an independent capsule,
17392 so we can't simply move it into place within a big node. Instead,
17393 we copy it, then recycle it.
17394
17395 @ @<Stash an independent |cur_exp|...@>=
17396
17397   q=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
17398   if ( q==mp->dep_final ){ 
17399     type(p)=mp_known; value(p)=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17400   } else { 
17401     type(p)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, p,q);
17402   }
17403   mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp);
17404 }
17405
17406 @ This code uses the fact that |red_part_loc| and |green_part_loc|
17407 are synonymous with |x_part_loc| and |y_part_loc|.
17408
17409 @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>=
17410
17411 p=mp_stash_cur_exp(mp);
17412 mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17413 @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>;
17414 q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
17415 if ( mp->cur_cmd==comma ) type(q)=mp_color_type;
17416 else type(q)=mp_pair_type;
17417 mp_init_big_node(mp, q); r=value(q);
17418 mp_stash_in(mp, y_part_loc(r));
17419 mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17420 mp_stash_in(mp, x_part_loc(r));
17421 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17422   @<Scan the last of a triplet of numerics@>;
17423 }
17424 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17425   type(q)=mp_cmykcolor_type;
17426   mp_init_big_node(mp, q); t=value(q);
17427   mp->mem[cyan_part_loc(t)]=mp->mem[red_part_loc(r)];
17428   value(cyan_part_loc(t))=value(red_part_loc(r));
17429   mp->mem[magenta_part_loc(t)]=mp->mem[green_part_loc(r)];
17430   value(magenta_part_loc(t))=value(green_part_loc(r));
17431   mp->mem[yellow_part_loc(t)]=mp->mem[blue_part_loc(r)];
17432   value(yellow_part_loc(t))=value(blue_part_loc(r));
17433   mp_recycle_value(mp, r);
17434   r=t;
17435   @<Scan the last of a quartet of numerics@>;
17436 }
17437 mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17438 mp->cur_type=type(q);
17439 mp->cur_exp=q;
17440 }
17441
17442 @ @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>=
17443 if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17444   exp_err("Nonnumeric ypart has been replaced by 0");
17445 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17446   help4("I've started to scan a pair `(a,b)' or a color `(a,b,c)';",
17447     "but after finding a nice `a' I found a `b' that isn't",
17448     "of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17449     "(The b that I didn't like appears above the error message.)");
17450   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17451 }
17452
17453 @ @<Scan the last of a triplet of numerics@>=
17454
17455   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17456   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17457     exp_err("Nonnumeric third part has been replaced by 0");
17458 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17459     help3("I've just scanned a color `(a,b,c)' or cmykcolor(a,b,c,d); but the `c'",
17460       "isn't of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17461       "(The c that I didn't like appears above the error message.)");
17462     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17463   }
17464   mp_stash_in(mp, blue_part_loc(r));
17465 }
17466
17467 @ @<Scan the last of a quartet of numerics@>=
17468
17469   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17470   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17471     exp_err("Nonnumeric blackpart has been replaced by 0");
17472 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17473     help3("I've just scanned a cmykcolor `(c,m,y,k)'; but the `k' isn't",
17474       "of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17475       "(The k that I didn't like appears above the error message.)");
17476     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17477   }
17478   mp_stash_in(mp, black_part_loc(r));
17479 }
17480
17481 @ The local variable |group_line| keeps track of the line
17482 where a \&{begingroup} command occurred; this will be useful
17483 in an error message if the group doesn't actually end.
17484
17485 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17486 integer group_line; /* where a group began */
17487
17488 @ @<Scan a grouped primary@>=
17489
17490   group_line=mp_true_line(mp);
17491   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17492   save_boundary_item(p);
17493   do {  
17494     mp_do_statement(mp); /* ends with |cur_cmd>=semicolon| */
17495   } while (mp->cur_cmd==semicolon);
17496   if ( mp->cur_cmd!=end_group ) {
17497     print_err("A group begun on line ");
17498 @.A group...never ended@>
17499     mp_print_int(mp, group_line);
17500     mp_print(mp, " never ended");
17501     help2("I saw a `begingroup' back there that hasn't been matched",
17502           "by `endgroup'. So I've inserted `endgroup' now.");
17503     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=end_group;
17504   }
17505   mp_unsave(mp); 
17506     /* this might change |cur_type|, if independent variables are recycled */
17507   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17508 }
17509
17510 @ @<Scan a string constant@>=
17511
17512   mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=mp->cur_mod;
17513 }
17514
17515 @ Later we'll come to procedures that perform actual operations like
17516 addition, square root, and so on; our purpose now is to do the parsing.
17517 But we might as well mention those future procedures now, so that the
17518 suspense won't be too bad:
17519
17520 \smallskip
17521 |do_nullary(c)| does primitive operations that have no operands (e.g.,
17522 `\&{true}' or `\&{pencircle}');
17523
17524 \smallskip
17525 |do_unary(c)| applies a primitive operation to the current expression;
17526
17527 \smallskip
17528 |do_binary(p,c)| applies a primitive operation to the capsule~|p|
17529 and the current expression.
17530
17531 @<Scan a nullary operation@>=mp_do_nullary(mp, mp->cur_mod)
17532
17533 @ @<Scan a unary operation@>=
17534
17535   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17536   mp_do_unary(mp, c); goto DONE;
17537 }
17538
17539 @ A numeric token might be a primary by itself, or it might be the
17540 numerator of a fraction composed solely of numeric tokens, or it might
17541 multiply the primary that follows (provided that the primary doesn't begin
17542 with a plus sign or a minus sign). The code here uses the facts that
17543 |max_primary_command=plus_or_minus| and
17544 |max_primary_command-1=numeric_token|. If a fraction is found that is less
17545 than unity, we try to retain higher precision when we use it in scalar
17546 multiplication.
17547
17548 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17549 scaled num,denom; /* for primaries that are fractions, like `1/2' */
17550
17551 @ @<Scan a primary that starts with a numeric token@>=
17552
17553   mp->cur_exp=mp->cur_mod; mp->cur_type=mp_known; mp_get_x_next(mp);
17554   if ( mp->cur_cmd!=slash ) { 
17555     num=0; denom=0;
17556   } else { 
17557     mp_get_x_next(mp);
17558     if ( mp->cur_cmd!=numeric_token ) { 
17559       mp_back_input(mp);
17560       mp->cur_cmd=slash; mp->cur_mod=over; mp->cur_sym=frozen_slash;
17561       goto DONE;
17562     }
17563     num=mp->cur_exp; denom=mp->cur_mod;
17564     if ( denom==0 ) { @<Protest division by zero@>; }
17565     else { mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, num,denom); }
17566     check_arith; mp_get_x_next(mp);
17567   }
17568   if ( mp->cur_cmd>=min_primary_command ) {
17569    if ( mp->cur_cmd<numeric_token ) { /* in particular, |cur_cmd<>plus_or_minus| */
17570      p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_scan_primary(mp);
17571      if ( (abs(num)>=abs(denom))||(mp->cur_type<mp_color_type) ) {
17572        mp_do_binary(mp, p,times);
17573      } else {
17574        mp_frac_mult(mp, num,denom);
17575        mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17576      }
17577     }
17578   }
17579   goto DONE;
17580 }
17581
17582 @ @<Protest division...@>=
17583
17584   print_err("Division by zero");
17585 @.Division by zero@>
17586   help1("I'll pretend that you meant to divide by 1."); mp_error(mp);
17587 }
17588
17589 @ @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>=
17590
17591   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17592   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
17593     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for "); 
17594     mp_print_cmd_mod(mp, primary_binary,c);
17595 @.Missing `of'@>
17596     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
17597     mp_back_error(mp);
17598   }
17599   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17600   mp_do_binary(mp, p,c); goto DONE;
17601 }
17602
17603 @ @<Convert a suffix to a string@>=
17604
17605   mp_get_x_next(mp); mp_scan_suffix(mp); 
17606   mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
17607   mp_show_token_list(mp, mp->cur_exp,null,100000,0); 
17608   mp_flush_token_list(mp, mp->cur_exp);
17609   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); mp->selector=mp->old_setting; 
17610   mp->cur_type=mp_string_type;
17611   goto DONE;
17612 }
17613
17614 @ If an internal quantity appears all by itself on the left of an
17615 assignment, we return a token list of length one, containing the address
17616 of the internal quantity plus |hash_end|. (This accords with the conventions
17617 of the save stack, as described earlier.)
17618
17619 @<Scan an internal...@>=
17620
17621   q=mp->cur_mod;
17622   if ( my_var_flag==assignment ) {
17623     mp_get_x_next(mp);
17624     if ( mp->cur_cmd==assignment ) {
17625       mp->cur_exp=mp_get_avail(mp);
17626       info(mp->cur_exp)=q+hash_end; mp->cur_type=mp_token_list; 
17627       goto DONE;
17628     }
17629     mp_back_input(mp);
17630   }
17631   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp->internal[q];
17632 }
17633
17634 @ The most difficult part of |scan_primary| has been saved for last, since
17635 it was necessary to build up some confidence first. We can now face the task
17636 of scanning a variable.
17637
17638 As we scan a variable, we build a token list containing the relevant
17639 names and subscript values, simultaneously following along in the
17640 ``collective'' structure to see if we are actually dealing with a macro
17641 instead of a value.
17642
17643 The local variables |pre_head| and |post_head| will point to the beginning
17644 of the prefix and suffix lists; |tail| will point to the end of the list
17645 that is currently growing.
17646
17647 Another local variable, |tt|, contains partial information about the
17648 declared type of the variable-so-far. If |tt>=mp_unsuffixed_macro|, the
17649 relation |tt=type(q)| will always hold. If |tt=undefined|, the routine
17650 doesn't bother to update its information about type. And if
17651 |undefined<tt<mp_unsuffixed_macro|, the precise value of |tt| isn't critical.
17652
17653 @ @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17654 pointer pre_head,post_head,tail;
17655   /* prefix and suffix list variables */
17656 quarterword tt; /* approximation to the type of the variable-so-far */
17657 pointer t; /* a token */
17658 pointer macro_ref = 0; /* reference count for a suffixed macro */
17659
17660 @ @<Scan a variable primary...@>=
17661
17662   fast_get_avail(pre_head); tail=pre_head; post_head=null; tt=mp_vacuous;
17663   while (1) { 
17664     t=mp_cur_tok(mp); mp_link(tail)=t;
17665     if ( tt!=undefined ) {
17666        @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>;
17667       if ( tt>=mp_unsuffixed_macro ) {
17668         @<Either begin an unsuffixed macro call or
17669           prepare for a suffixed one@>;
17670       }
17671     }
17672     mp_get_x_next(mp); tail=t;
17673     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17674       @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>;
17675     }
17676     if ( mp->cur_cmd>max_suffix_token ) break;
17677     if ( mp->cur_cmd<min_suffix_token ) break;
17678   } /* now |cur_cmd| is |internal_quantity|, |tag_token|, or |numeric_token| */
17679   @<Handle unusual cases that masquerade as variables, and |goto restart|
17680     or |goto done| if appropriate;
17681     otherwise make a copy of the variable and |goto done|@>;
17682 }
17683
17684 @ @<Either begin an unsuffixed macro call or...@>=
17685
17686   mp_link(tail)=null;
17687   if ( tt>mp_unsuffixed_macro ) { /* |tt=mp_suffixed_macro| */
17688     post_head=mp_get_avail(mp); tail=post_head; mp_link(tail)=t;
17689     tt=undefined; macro_ref=value(q); add_mac_ref(macro_ref);
17690   } else {
17691     @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>;
17692   }
17693 }
17694
17695 @ @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>=
17696
17697   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17698   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17699     @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>;
17700   } else { 
17701     if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17702     mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp; mp->cur_sym=0;
17703   }
17704 }
17705
17706 @ The left bracket that we thought was introducing a subscript might have
17707 actually been the left bracket in a mediation construction like `\.{x[a,b]}'.
17708 So we don't issue an error message at this point; but we do want to back up
17709 so as to avoid any embarrassment about our incorrect assumption.
17710
17711 @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>=
17712
17713   mp_back_input(mp); /* that was the token following the current expression */
17714   mp_back_expr(mp); mp->cur_cmd=left_bracket; 
17715   mp->cur_mod=0; mp->cur_sym=frozen_left_bracket;
17716 }
17717
17718 @ Here's a routine that puts the current expression back to be read again.
17719
17720 @c 
17721 static void mp_back_expr (MP mp) {
17722   pointer p; /* capsule token */
17723   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_link(p)=null; back_list(p);
17724 }
17725
17726 @ Unknown subscripts lead to the following error message.
17727
17728 @c 
17729 static void mp_bad_subscript (MP mp) { 
17730   exp_err("Improper subscript has been replaced by zero");
17731 @.Improper subscript...@>
17732   help3("A bracketed subscript must have a known numeric value;",
17733     "unfortunately, what I found was the value that appears just",
17734     "above this error message. So I'll try a zero subscript.");
17735   mp_flush_error(mp, 0);
17736 }
17737
17738 @ Every time we call |get_x_next|, there's a chance that the variable we've
17739 been looking at will disappear. Thus, we cannot safely keep |q| pointing
17740 into the variable structure; we need to start searching from the root each time.
17741
17742 @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>=
17743 @^inner loop@>
17744
17745   p=mp_link(pre_head); q=info(p); tt=undefined;
17746   if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
17747     q=equiv(q);
17748     if ( q==null ) goto DONE2;
17749     while (1) { 
17750       p=mp_link(p);
17751       if ( p==null ) {
17752         tt=type(q); goto DONE2;
17753       };
17754       if ( type(q)!=mp_structured ) goto DONE2;
17755       q=mp_link(attr_head(q)); /* the |collective_subscript| attribute */
17756       if ( p>=mp->hi_mem_min ) { /* it's not a subscript */
17757         do {  q=mp_link(q); } while (! (attr_loc(q)>=info(p)));
17758         if ( attr_loc(q)>info(p) ) goto DONE2;
17759       }
17760     }
17761   }
17762 DONE2:
17763   ;
17764 }
17765
17766 @ How do things stand now? Well, we have scanned an entire variable name,
17767 including possible subscripts and/or attributes; |cur_cmd|, |cur_mod|, and
17768 |cur_sym| represent the token that follows. If |post_head=null|, a
17769 token list for this variable name starts at |mp_link(pre_head)|, with all
17770 subscripts evaluated. But if |post_head<>null|, the variable turned out
17771 to be a suffixed macro; |pre_head| is the head of the prefix list, while
17772 |post_head| is the head of a token list containing both `\.{\AT!}' and
17773 the suffix.
17774
17775 Our immediate problem is to see if this variable still exists. (Variable
17776 structures can change drastically whenever we call |get_x_next|; users
17777 aren't supposed to do this, but the fact that it is possible means that
17778 we must be cautious.)
17779
17780 The following procedure prints an error message when a variable
17781 unexpectedly disappears. Its help message isn't quite right for
17782 our present purposes, but we'll be able to fix that up.
17783
17784 @c 
17785 static void mp_obliterated (MP mp,pointer q) { 
17786   print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
17787   mp_print(mp, " has been obliterated");
17788 @.Variable...obliterated@>
17789   help5("It seems you did a nasty thing---probably by accident,",
17790      "but nevertheless you nearly hornswoggled me...",
17791      "While I was evaluating the right-hand side of this",
17792      "command, something happened, and the left-hand side",
17793      "is no longer a variable! So I won't change anything.");
17794 }
17795
17796 @ If the variable does exist, we also need to check
17797 for a few other special cases before deciding that a plain old ordinary
17798 variable has, indeed, been scanned.
17799
17800 @<Handle unusual cases that masquerade as variables...@>=
17801 if ( post_head!=null ) {
17802   @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>;
17803 }
17804 q=mp_link(pre_head); free_avail(pre_head);
17805 if ( mp->cur_cmd==my_var_flag ) { 
17806   mp->cur_type=mp_token_list; mp->cur_exp=q; goto DONE;
17807 }
17808 p=mp_find_variable(mp, q);
17809 if ( p!=null ) {
17810   mp_make_exp_copy(mp, p);
17811 } else { 
17812   mp_obliterated(mp, q);
17813   mp->help_line[2]="While I was evaluating the suffix of this variable,";
17814   mp->help_line[1]="something was redefined, and it's no longer a variable!";
17815   mp->help_line[0]="In order to get back on my feet, I've inserted `0' instead.";
17816   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17817 }
17818 mp_flush_node_list(mp, q); 
17819 goto DONE
17820
17821 @ The only complication associated with macro calling is that the prefix
17822 and ``at'' parameters must be packaged in an appropriate list of lists.
17823
17824 @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>=
17825
17826   p=mp_get_avail(mp); info(pre_head)=mp_link(pre_head); mp_link(pre_head)=p;
17827   info(p)=t; mp_macro_call(mp, value(q),pre_head,null);
17828   mp_get_x_next(mp); 
17829   goto RESTART;
17830 }
17831
17832 @ If the ``variable'' that turned out to be a suffixed macro no longer exists,
17833 we don't care, because we have reserved a pointer (|macro_ref|) to its
17834 token list.
17835
17836 @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>=
17837
17838   mp_back_input(mp); p=mp_get_avail(mp); q=mp_link(post_head);
17839   info(pre_head)=mp_link(pre_head); mp_link(pre_head)=post_head;
17840   info(post_head)=q; mp_link(post_head)=p; info(p)=mp_link(q); mp_link(q)=null;
17841   mp_macro_call(mp, macro_ref,pre_head,null); decr(ref_count(macro_ref));
17842   mp_get_x_next(mp); goto RESTART;
17843 }
17844
17845 @ Our remaining job is simply to make a copy of the value that has been
17846 found. Some cases are harder than others, but complexity arises solely
17847 because of the multiplicity of possible cases.
17848
17849 @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>=
17850 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>
17851 static void mp_make_exp_copy (MP mp,pointer p) {
17852   pointer q,r,t; /* registers for list manipulation */
17853 RESTART: 
17854   mp->cur_type=type(p);
17855   switch (mp->cur_type) {
17856   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
17857     mp->cur_exp=value(p); break;
17858   case unknown_types:
17859     mp->cur_exp=mp_new_ring_entry(mp, p);
17860     break;
17861   case mp_string_type: 
17862     mp->cur_exp=value(p); add_str_ref(mp->cur_exp);
17863     break;
17864   case mp_picture_type:
17865     mp->cur_exp=value(p);add_edge_ref(mp->cur_exp);
17866     break;
17867   case mp_pen_type:
17868     mp->cur_exp=copy_pen(value(p));
17869     break; 
17870   case mp_path_type:
17871     mp->cur_exp=mp_copy_path(mp, value(p));
17872     break;
17873   case mp_transform_type: case mp_color_type: 
17874   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
17875     @<Copy the big node |p|@>;
17876     break;
17877   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
17878     mp_encapsulate(mp, mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
17879     break;
17880   case mp_numeric_type: 
17881     new_indep(p); goto RESTART;
17882     break;
17883   case mp_independent: 
17884     q=mp_single_dependency(mp, p);
17885     if ( q==mp->dep_final ){ 
17886       mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17887     } else { 
17888       mp->cur_type=mp_dependent; mp_encapsulate(mp, q);
17889     }
17890     break;
17891   default: 
17892     mp_confusion(mp, "copy");
17893 @:this can't happen copy}{\quad copy@>
17894     break;
17895   }
17896 }
17897
17898 @ The |encapsulate| subroutine assumes that |dep_final| is the
17899 tail of dependency list~|p|.
17900
17901 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17902 static void mp_encapsulate (MP mp,pointer p) { 
17903   mp->cur_exp=mp_get_node(mp, value_node_size); type(mp->cur_exp)=mp->cur_type;
17904   name_type(mp->cur_exp)=mp_capsule; mp_new_dep(mp, mp->cur_exp,p);
17905 }
17906
17907 @ The most tedious case arises when the user refers to a
17908 \&{pair}, \&{color}, or \&{transform} variable; we must copy several fields,
17909 each of which can be |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|,
17910 or |known|.
17911
17912 @<Copy the big node |p|@>=
17913
17914   if ( value(p)==null ) 
17915     mp_init_big_node(mp, p);
17916   t=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(t)=mp_capsule; type(t)=mp->cur_type;
17917   mp_init_big_node(mp, t);
17918   q=value(p)+mp->big_node_size[mp->cur_type]; 
17919   r=value(t)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
17920   do {  
17921     q=q-2; r=r-2; mp_install(mp, r,q);
17922   } while (q!=value(p));
17923   mp->cur_exp=t;
17924 }
17925
17926 @ The |install| procedure copies a numeric field~|q| into field~|r| of
17927 a big node that will be part of a capsule.
17928
17929 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17930 static void mp_install (MP mp,pointer r, pointer q) {
17931   pointer p; /* temporary register */
17932   if ( type(q)==mp_known ){ 
17933     value(r)=value(q); type(r)=mp_known;
17934   } else  if ( type(q)==mp_independent ) {
17935     p=mp_single_dependency(mp, q);
17936     if ( p==mp->dep_final ) {
17937       type(r)=mp_known; value(r)=0; mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
17938     } else  { 
17939       type(r)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, r,p);
17940     }
17941   } else {
17942     type(r)=type(q); mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(q)));
17943   }
17944 }
17945
17946 @ Expressions of the form `\.{a[b,c]}' are converted into
17947 `\.{b+a*(c-b)}', without checking the types of \.b~or~\.c,
17948 provided that \.a is numeric.
17949
17950 @<Scan a mediation...@>=
17951
17952   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17953   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
17954     @<Put the left bracket and the expression back...@>;
17955     mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17956   } else { 
17957     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17958     if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17959       mp_missing_err(mp, "]");
17960 @.Missing `]'@>
17961       help3("I've scanned an expression of the form `a[b,c',",
17962       "so a right bracket should have come next.",
17963       "I shall pretend that one was there.");
17964       mp_back_error(mp);
17965     }
17966     r=mp_stash_cur_exp(mp); mp_make_exp_copy(mp, q);
17967     mp_do_binary(mp, r,minus); mp_do_binary(mp, p,times); 
17968     mp_do_binary(mp, q,plus); mp_get_x_next(mp);
17969   }
17970 }
17971
17972 @ Here is a comparatively simple routine that is used to scan the
17973 \&{suffix} parameters of a macro.
17974
17975 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17976 static void mp_scan_suffix (MP mp) {
17977   pointer h,t; /* head and tail of the list being built */
17978   pointer p; /* temporary register */
17979   h=mp_get_avail(mp); t=h;
17980   while (1) { 
17981     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17982       @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>;
17983     }
17984     if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
17985       p=mp_new_num_tok(mp, mp->cur_mod);
17986     } else if ((mp->cur_cmd==tag_token)||(mp->cur_cmd==internal_quantity) ) {
17987        p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
17988     } else {
17989       break;
17990     }
17991     mp_link(t)=p; t=p; mp_get_x_next(mp);
17992   }
17993   mp->cur_exp=mp_link(h); free_avail(h); mp->cur_type=mp_token_list;
17994 }
17995
17996 @ @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>=
17997
17998   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17999   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
18000   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
18001      mp_missing_err(mp, "]");
18002 @.Missing `]'@>
18003     help3("I've seen a `[' and a subscript value, in a suffix,",
18004       "so a right bracket should have come next.",
18005       "I shall pretend that one was there.");
18006     mp_back_error(mp);
18007   }
18008   mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp;
18009 }
18010
18011 @* \[38] Parsing secondary and higher expressions.
18012
18013 After the intricacies of |scan_primary|\kern-1pt,
18014 the |scan_secondary| routine is
18015 refreshingly simple. It's not trivial, but the operations are relatively
18016 straightforward; the main difficulty is, again, that expressions and data
18017 structures might change drastically every time we call |get_x_next|, so a
18018 cautious approach is mandatory. For example, a macro defined by
18019 \&{primarydef} might have disappeared by the time its second argument has
18020 been scanned; we solve this by increasing the reference count of its token
18021 list, so that the macro can be called even after it has been clobbered.
18022
18023 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18024 static void mp_scan_secondary (MP mp) {
18025   pointer p; /* for list manipulation */
18026   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18027   pointer mac_name; /* token defined with \&{primarydef} */
18028 RESTART:
18029   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18030       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18031     mp_bad_exp(mp, "A secondary");
18032 @.A secondary expression...@>
18033   mp_scan_primary(mp);
18034 CONTINUE: 
18035   if ( mp->cur_cmd<=max_secondary_command &&
18036        mp->cur_cmd>=min_secondary_command ) {
18037     p=mp_stash_cur_exp(mp); 
18038     c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18039     if ( d==secondary_primary_macro ) { 
18040       mac_name=mp->cur_sym; 
18041       add_mac_ref(c);
18042     }
18043     mp_get_x_next(mp); 
18044     mp_scan_primary(mp);
18045     if ( d!=secondary_primary_macro ) {
18046       mp_do_binary(mp, p,c);
18047     } else { 
18048       mp_back_input(mp); 
18049       mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18050       decr(ref_count(c)); 
18051       mp_get_x_next(mp); 
18052       goto RESTART;
18053     }
18054     goto CONTINUE;
18055   }
18056 }
18057
18058 @ The following procedure calls a macro that has two parameters,
18059 |p| and |cur_exp|.
18060
18061 @c 
18062 static void mp_binary_mac (MP mp,pointer p, pointer c, pointer n) {
18063   pointer q,r; /* nodes in the parameter list */
18064   q=mp_get_avail(mp); r=mp_get_avail(mp); mp_link(q)=r;
18065   info(q)=p; info(r)=mp_stash_cur_exp(mp);
18066   mp_macro_call(mp, c,q,n);
18067 }
18068
18069 @ The next procedure, |scan_tertiary|, is pretty much the same deal.
18070
18071 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18072 static void mp_scan_tertiary (MP mp) {
18073   pointer p; /* for list manipulation */
18074   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18075   pointer mac_name; /* token defined with \&{secondarydef} */
18076 RESTART:
18077   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18078       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18079     mp_bad_exp(mp, "A tertiary");
18080 @.A tertiary expression...@>
18081   mp_scan_secondary(mp);
18082 CONTINUE: 
18083   if ( mp->cur_cmd<=max_tertiary_command ) {
18084     if ( mp->cur_cmd>=min_tertiary_command ) {
18085       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18086       if ( d==tertiary_secondary_macro ) { 
18087         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18088       };
18089       mp_get_x_next(mp); mp_scan_secondary(mp);
18090       if ( d!=tertiary_secondary_macro ) {
18091         mp_do_binary(mp, p,c);
18092       } else { 
18093         mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18094         decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18095         goto RESTART;
18096       }
18097       goto CONTINUE;
18098     }
18099   }
18100 }
18101
18102 @ Finally we reach the deepest level in our quartet of parsing routines.
18103 This one is much like the others; but it has an extra complication from
18104 paths, which materialize here.
18105
18106 @d continue_path 25 /* a label inside of |scan_expression| */
18107 @d finish_path 26 /* another */
18108
18109 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18110 static void mp_scan_expression (MP mp) {
18111   pointer p,q,r,pp,qq; /* for list manipulation */
18112   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18113   int my_var_flag; /* initial value of |var_flag| */
18114   pointer mac_name; /* token defined with \&{tertiarydef} */
18115   boolean cycle_hit; /* did a path expression just end with `\&{cycle}'? */
18116   scaled x,y; /* explicit coordinates or tension at a path join */
18117   int t; /* knot type following a path join */
18118   t=0; y=0; x=0;
18119   my_var_flag=mp->var_flag; mac_name=null;
18120 RESTART:
18121   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18122       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18123     mp_bad_exp(mp, "An");
18124 @.An expression...@>
18125   mp_scan_tertiary(mp);
18126 CONTINUE: 
18127   if ( mp->cur_cmd<=max_expression_command )
18128     if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command ) {
18129       if ( (mp->cur_cmd!=equals)||(my_var_flag!=assignment) ) {
18130         p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18131         if ( d==expression_tertiary_macro ) {
18132           mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18133         }
18134         if ( (d<ampersand)||((d==ampersand)&&
18135              ((type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_path_type))) ) {
18136           @<Scan a path construction operation;
18137             but |return| if |p| has the wrong type@>;
18138         } else { 
18139           mp_get_x_next(mp); mp_scan_tertiary(mp);
18140           if ( d!=expression_tertiary_macro ) {
18141             mp_do_binary(mp, p,c);
18142           } else  { 
18143             mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18144             decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18145             goto RESTART;
18146           }
18147         }
18148         goto CONTINUE;
18149      }
18150   }
18151 }
18152
18153 @ The reader should review the data structure conventions for paths before
18154 hoping to understand the next part of this code.
18155
18156 @<Scan a path construction operation...@>=
18157
18158   cycle_hit=false;
18159   @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|;
18160     but |return| if |p| doesn't have a suitable type@>;
18161 CONTINUE_PATH: 
18162   @<Determine the path join parameters;
18163     but |goto finish_path| if there's only a direction specifier@>;
18164   if ( mp->cur_cmd==cycle ) {
18165     @<Get ready to close a cycle@>;
18166   } else { 
18167     mp_scan_tertiary(mp);
18168     @<Convert the right operand, |cur_exp|,
18169       into a partial path from |pp| to~|qq|@>;
18170   }
18171   @<Join the partial paths and reset |p| and |q| to the head and tail
18172     of the result@>;
18173   if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command )
18174     if ( mp->cur_cmd<=ampersand ) if ( ! cycle_hit ) goto CONTINUE_PATH;
18175 FINISH_PATH:
18176   @<Choose control points for the path and put the result into |cur_exp|@>;
18177 }
18178
18179 @ @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|...@>=
18180
18181   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
18182   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) p=mp_new_knot(mp);
18183   else if ( mp->cur_type==mp_path_type ) p=mp->cur_exp;
18184   else return;
18185   q=p;
18186   while ( mp_link(q)!=p ) q=mp_link(q);
18187   if ( left_type(p)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18188     r=mp_copy_knot(mp, p); mp_link(q)=r; q=r;
18189   }
18190   left_type(p)=mp_open; right_type(q)=mp_open;
18191 }
18192
18193 @ A pair of numeric values is changed into a knot node for a one-point path
18194 when \MP\ discovers that the pair is part of a path.
18195
18196 @c 
18197 static pointer mp_new_knot (MP mp) { /* convert a pair to a knot with two endpoints */
18198   pointer q; /* the new node */
18199   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); left_type(q)=mp_endpoint;
18200   right_type(q)=mp_endpoint; originator(q)=mp_metapost_user; mp_link(q)=q;
18201   mp_known_pair(mp); x_coord(q)=mp->cur_x; y_coord(q)=mp->cur_y;
18202   return q;
18203 }
18204
18205 @ The |known_pair| subroutine sets |cur_x| and |cur_y| to the components
18206 of the current expression, assuming that the current expression is a
18207 pair of known numerics. Unknown components are zeroed, and the
18208 current expression is flushed.
18209
18210 @<Declarations@>=
18211 static void mp_known_pair (MP mp);
18212
18213 @ @c
18214 void mp_known_pair (MP mp) {
18215   pointer p; /* the pair node */
18216   if ( mp->cur_type!=mp_pair_type ) {
18217     exp_err("Undefined coordinates have been replaced by (0,0)");
18218 @.Undefined coordinates...@>
18219     help5("I need x and y numbers for this part of the path.",
18220        "The value I found (see above) was no good;",
18221        "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18222        "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18223 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18224        "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18225     mp_put_get_flush_error(mp, 0); mp->cur_x=0; mp->cur_y=0;
18226   } else { 
18227     p=value(mp->cur_exp);
18228      @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known;
18229        copy them into |cur_x| and |cur_y|@>;
18230     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
18231   }
18232 }
18233
18234 @ @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known...@>=
18235 if ( type(x_part_loc(p))==mp_known ) {
18236   mp->cur_x=value(x_part_loc(p));
18237 } else { 
18238   mp_disp_err(mp, x_part_loc(p),
18239     "Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18240 @.Undefined coordinates...@>
18241   help5("I need a `known' x value for this part of the path.",
18242     "The value I found (see above) was no good;",
18243     "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18244     "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18245 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18246     "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18247   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, x_part_loc(p)); mp->cur_x=0;
18248 }
18249 if ( type(y_part_loc(p))==mp_known ) {
18250   mp->cur_y=value(y_part_loc(p));
18251 } else { 
18252   mp_disp_err(mp, y_part_loc(p),
18253     "Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18254   help5("I need a `known' y value for this part of the path.",
18255     "The value I found (see above) was no good;",
18256     "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18257     "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18258     "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18259   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, y_part_loc(p)); mp->cur_y=0;
18260 }
18261
18262 @ At this point |cur_cmd| is either |ampersand|, |left_brace|, or |path_join|.
18263
18264 @<Determine the path join parameters...@>=
18265 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18266   @<Put the pre-join direction information into node |q|@>;
18267 }
18268 d=mp->cur_cmd;
18269 if ( d==path_join ) {
18270   @<Determine the tension and/or control points@>;
18271 } else if ( d!=ampersand ) {
18272   goto FINISH_PATH;
18273 }
18274 mp_get_x_next(mp);
18275 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18276   @<Put the post-join direction information into |x| and |t|@>;
18277 } else if ( right_type(q)!=mp_explicit ) {
18278   t=mp_open; x=0;
18279 }
18280
18281 @ The |scan_direction| subroutine looks at the directional information
18282 that is enclosed in braces, and also scans ahead to the following character.
18283 A type code is returned, either |open| (if the direction was $(0,0)$),
18284 or |curl| (if the direction was a curl of known value |cur_exp|), or
18285 |given| (if the direction is given by the |angle| value that now
18286 appears in |cur_exp|).
18287
18288 There's nothing difficult about this subroutine, but the program is rather
18289 lengthy because a variety of potential errors need to be nipped in the bud.
18290
18291 @c 
18292 static quarterword mp_scan_direction (MP mp) {
18293   int t; /* the type of information found */
18294   scaled x; /* an |x| coordinate */
18295   mp_get_x_next(mp);
18296   if ( mp->cur_cmd==curl_command ) {
18297      @<Scan a curl specification@>;
18298   } else {
18299     @<Scan a given direction@>;
18300   }
18301   if ( mp->cur_cmd!=right_brace ) {
18302     mp_missing_err(mp, "}");
18303 @.Missing `\char`\}'@>
18304     help3("I've scanned a direction spec for part of a path,",
18305       "so a right brace should have come next.",
18306       "I shall pretend that one was there.");
18307     mp_back_error(mp);
18308   }
18309   mp_get_x_next(mp); 
18310   return t;
18311 }
18312
18313 @ @<Scan a curl specification@>=
18314 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18315 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<0) ){ 
18316   exp_err("Improper curl has been replaced by 1");
18317 @.Improper curl@>
18318   help1("A curl must be a known, nonnegative number.");
18319   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18320 }
18321 t=mp_curl;
18322 }
18323
18324 @ @<Scan a given direction@>=
18325 { mp_scan_expression(mp);
18326   if ( mp->cur_type>mp_pair_type ) {
18327     @<Get given directions separated by commas@>;
18328   } else {
18329     mp_known_pair(mp);
18330   }
18331   if ( (mp->cur_x==0)&&(mp->cur_y==0) )  t=mp_open;
18332   else  { t=mp_given; mp->cur_exp=mp_n_arg(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);}
18333 }
18334
18335 @ @<Get given directions separated by commas@>=
18336
18337   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18338     exp_err("Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18339 @.Undefined coordinates...@>
18340     help5("I need a `known' x value for this part of the path.",
18341       "The value I found (see above) was no good;",
18342       "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18343       "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18344 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18345       "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18346     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18347   }
18348   x=mp->cur_exp;
18349   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
18350     mp_missing_err(mp, ",");
18351 @.Missing `,'@>
18352     help2("I've got the x coordinate of a path direction;",
18353           "will look for the y coordinate next.");
18354     mp_back_error(mp);
18355   }
18356   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18357   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18358      exp_err("Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18359     help5("I need a `known' y value for this part of the path.",
18360       "The value I found (see above) was no good;",
18361       "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18362       "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18363       "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18364     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18365   }
18366   mp->cur_y=mp->cur_exp; mp->cur_x=x;
18367 }
18368
18369 @ At this point |right_type(q)| is usually |open|, but it may have been
18370 set to some other value by a previous operation. We must maintain
18371 the value of |right_type(q)| in cases such as
18372 `\.{..\{curl2\}z\{0,0\}..}'.
18373
18374 @<Put the pre-join...@>=
18375
18376   t=mp_scan_direction(mp);
18377   if ( t!=mp_open ) {
18378     right_type(q)=t; right_given(q)=mp->cur_exp;
18379     if ( left_type(q)==mp_open ) {
18380       left_type(q)=t; left_given(q)=mp->cur_exp;
18381     } /* note that |left_given(q)=left_curl(q)| */
18382   }
18383 }
18384
18385 @ Since |left_tension| and |left_y| share the same position in knot nodes,
18386 and since |left_given| is similarly equivalent to |left_x|, we use
18387 |x| and |y| to hold the given direction and tension information when
18388 there are no explicit control points.
18389
18390 @<Put the post-join...@>=
18391
18392   t=mp_scan_direction(mp);
18393   if ( right_type(q)!=mp_explicit ) x=mp->cur_exp;
18394   else t=mp_explicit; /* the direction information is superfluous */
18395 }
18396
18397 @ @<Determine the tension and/or...@>=
18398
18399   mp_get_x_next(mp);
18400   if ( mp->cur_cmd==tension ) {
18401     @<Set explicit tensions@>;
18402   } else if ( mp->cur_cmd==controls ) {
18403     @<Set explicit control points@>;
18404   } else  { 
18405     right_tension(q)=unity; y=unity; mp_back_input(mp); /* default tension */
18406     goto DONE;
18407   };
18408   if ( mp->cur_cmd!=path_join ) {
18409      mp_missing_err(mp, "..");
18410 @.Missing `..'@>
18411     help1("A path join command should end with two dots.");
18412     mp_back_error(mp);
18413   }
18414 DONE:
18415   ;
18416 }
18417
18418 @ @<Set explicit tensions@>=
18419
18420   mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18421   if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18422   mp_scan_primary(mp);
18423   @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18424   if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18425   right_tension(q)=mp->cur_exp;
18426   if ( mp->cur_cmd==and_command ) {
18427     mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18428     if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18429     mp_scan_primary(mp);
18430     @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18431     if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18432   }
18433   y=mp->cur_exp;
18434 }
18435
18436 @ @d min_tension three_quarter_unit
18437
18438 @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>=
18439 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<min_tension) ) {
18440   exp_err("Improper tension has been set to 1");
18441 @.Improper tension@>
18442   help1("The expression above should have been a number >=3/4.");
18443   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18444 }
18445
18446 @ @<Set explicit control points@>=
18447
18448   right_type(q)=mp_explicit; t=mp_explicit; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18449   mp_known_pair(mp); right_x(q)=mp->cur_x; right_y(q)=mp->cur_y;
18450   if ( mp->cur_cmd!=and_command ) {
18451     x=right_x(q); y=right_y(q);
18452   } else { 
18453     mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18454     mp_known_pair(mp); x=mp->cur_x; y=mp->cur_y;
18455   }
18456 }
18457
18458 @ @<Convert the right operand, |cur_exp|, into a partial path...@>=
18459
18460   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) pp=mp_new_knot(mp);
18461   else pp=mp->cur_exp;
18462   qq=pp;
18463   while ( mp_link(qq)!=pp ) qq=mp_link(qq);
18464   if ( left_type(pp)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18465     r=mp_copy_knot(mp, pp); mp_link(qq)=r; qq=r;
18466   }
18467   left_type(pp)=mp_open; right_type(qq)=mp_open;
18468 }
18469
18470 @ If a person tries to define an entire path by saying `\.{(x,y)\&cycle}',
18471 we silently change the specification to `\.{(x,y)..cycle}', since a cycle
18472 shouldn't have length zero.
18473
18474 @<Get ready to close a cycle@>=
18475
18476   cycle_hit=true; mp_get_x_next(mp); pp=p; qq=p;
18477   if ( d==ampersand ) if ( p==q ) {
18478     d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18479   }
18480 }
18481
18482 @ @<Join the partial paths and reset |p| and |q|...@>=
18483
18484 if ( d==ampersand ) {
18485   if ( (x_coord(q)!=x_coord(pp))||(y_coord(q)!=y_coord(pp)) ) {
18486     print_err("Paths don't touch; `&' will be changed to `..'");
18487 @.Paths don't touch@>
18488     help3("When you join paths `p&q', the ending point of p",
18489       "must be exactly equal to the starting point of q.",
18490       "So I'm going to pretend that you said `p..q' instead.");
18491     mp_put_get_error(mp); d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18492   }
18493 }
18494 @<Plug an opening in |right_type(pp)|, if possible@>;
18495 if ( d==ampersand ) {
18496   @<Splice independent paths together@>;
18497 } else  { 
18498   @<Plug an opening in |right_type(q)|, if possible@>;
18499   mp_link(q)=pp; left_y(pp)=y;
18500   if ( t!=mp_open ) { left_x(pp)=x; left_type(pp)=t;  };
18501 }
18502 q=qq;
18503 }
18504
18505 @ @<Plug an opening in |right_type(q)|...@>=
18506 if ( right_type(q)==mp_open ) {
18507   if ( (left_type(q)==mp_curl)||(left_type(q)==mp_given) ) {
18508     right_type(q)=left_type(q); right_given(q)=left_given(q);
18509   }
18510 }
18511
18512 @ @<Plug an opening in |right_type(pp)|...@>=
18513 if ( right_type(pp)==mp_open ) {
18514   if ( (t==mp_curl)||(t==mp_given) ) {
18515     right_type(pp)=t; right_given(pp)=x;
18516   }
18517 }
18518
18519 @ @<Splice independent paths together@>=
18520
18521   if ( left_type(q)==mp_open ) if ( right_type(q)==mp_open ) {
18522     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18523   }
18524   if ( right_type(pp)==mp_open ) if ( t==mp_open ) {
18525     right_type(pp)=mp_curl; right_curl(pp)=unity;
18526   }
18527   right_type(q)=right_type(pp); mp_link(q)=mp_link(pp);
18528   right_x(q)=right_x(pp); right_y(q)=right_y(pp);
18529   mp_free_node(mp, pp,knot_node_size);
18530   if ( qq==pp ) qq=q;
18531 }
18532
18533 @ @<Choose control points for the path...@>=
18534 if ( cycle_hit ) { 
18535   if ( d==ampersand ) p=q;
18536 } else  { 
18537   left_type(p)=mp_endpoint;
18538   if ( right_type(p)==mp_open ) { 
18539     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
18540   }
18541   right_type(q)=mp_endpoint;
18542   if ( left_type(q)==mp_open ) { 
18543     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18544   }
18545   mp_link(q)=p;
18546 }
18547 mp_make_choices(mp, p);
18548 mp->cur_type=mp_path_type; mp->cur_exp=p
18549
18550 @ Finally, we sometimes need to scan an expression whose value is
18551 supposed to be either |true_code| or |false_code|.
18552
18553 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18554 static void mp_get_boolean (MP mp) { 
18555   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18556   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) {
18557     exp_err("Undefined condition will be treated as `false'");
18558 @.Undefined condition...@>
18559     help2("The expression shown above should have had a definite",
18560           "true-or-false value. I'm changing it to `false'.");
18561     mp_put_get_flush_error(mp, false_code); mp->cur_type=mp_boolean_type;
18562   }
18563 }
18564
18565 @* \[39] Doing the operations.
18566 The purpose of parsing is primarily to permit people to avoid piles of
18567 parentheses. But the real work is done after the structure of an expression
18568 has been recognized; that's when new expressions are generated. We
18569 turn now to the guts of \MP, which handles individual operators that
18570 have come through the parsing mechanism.
18571
18572 We'll start with the easy ones that take no operands, then work our way
18573 up to operators with one and ultimately two arguments. In other words,
18574 we will write the three procedures |do_nullary|, |do_unary|, and |do_binary|
18575 that are invoked periodically by the expression scanners.
18576
18577 First let's make sure that all of the primitive operators are in the
18578 hash table. Although |scan_primary| and its relatives made use of the
18579 \\{cmd} code for these operators, the \\{do} routines base everything
18580 on the \\{mod} code. For example, |do_binary| doesn't care whether the
18581 operation it performs is a |primary_binary| or |secondary_binary|, etc.
18582
18583 @<Put each...@>=
18584 mp_primitive(mp, "true",nullary,true_code);
18585 @:true_}{\&{true} primitive@>
18586 mp_primitive(mp, "false",nullary,false_code);
18587 @:false_}{\&{false} primitive@>
18588 mp_primitive(mp, "nullpicture",nullary,null_picture_code);
18589 @:null_picture_}{\&{nullpicture} primitive@>
18590 mp_primitive(mp, "nullpen",nullary,null_pen_code);
18591 @:null_pen_}{\&{nullpen} primitive@>
18592 mp_primitive(mp, "jobname",nullary,job_name_op);
18593 @:job_name_}{\&{jobname} primitive@>
18594 mp_primitive(mp, "readstring",nullary,read_string_op);
18595 @:read_string_}{\&{readstring} primitive@>
18596 mp_primitive(mp, "pencircle",nullary,pen_circle);
18597 @:pen_circle_}{\&{pencircle} primitive@>
18598 mp_primitive(mp, "normaldeviate",nullary,normal_deviate);
18599 @:normal_deviate_}{\&{normaldeviate} primitive@>
18600 mp_primitive(mp, "readfrom",unary,read_from_op);
18601 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
18602 mp_primitive(mp, "closefrom",unary,close_from_op);
18603 @:close_from_}{\&{closefrom} primitive@>
18604 mp_primitive(mp, "odd",unary,odd_op);
18605 @:odd_}{\&{odd} primitive@>
18606 mp_primitive(mp, "known",unary,known_op);
18607 @:known_}{\&{known} primitive@>
18608 mp_primitive(mp, "unknown",unary,unknown_op);
18609 @:unknown_}{\&{unknown} primitive@>
18610 mp_primitive(mp, "not",unary,not_op);
18611 @:not_}{\&{not} primitive@>
18612 mp_primitive(mp, "decimal",unary,decimal);
18613 @:decimal_}{\&{decimal} primitive@>
18614 mp_primitive(mp, "reverse",unary,reverse);
18615 @:reverse_}{\&{reverse} primitive@>
18616 mp_primitive(mp, "makepath",unary,make_path_op);
18617 @:make_path_}{\&{makepath} primitive@>
18618 mp_primitive(mp, "makepen",unary,make_pen_op);
18619 @:make_pen_}{\&{makepen} primitive@>
18620 mp_primitive(mp, "oct",unary,oct_op);
18621 @:oct_}{\&{oct} primitive@>
18622 mp_primitive(mp, "hex",unary,hex_op);
18623 @:hex_}{\&{hex} primitive@>
18624 mp_primitive(mp, "ASCII",unary,ASCII_op);
18625 @:ASCII_}{\&{ASCII} primitive@>
18626 mp_primitive(mp, "char",unary,char_op);
18627 @:char_}{\&{char} primitive@>
18628 mp_primitive(mp, "length",unary,length_op);
18629 @:length_}{\&{length} primitive@>
18630 mp_primitive(mp, "turningnumber",unary,turning_op);
18631 @:turning_number_}{\&{turningnumber} primitive@>
18632 mp_primitive(mp, "xpart",unary,x_part);
18633 @:x_part_}{\&{xpart} primitive@>
18634 mp_primitive(mp, "ypart",unary,y_part);
18635 @:y_part_}{\&{ypart} primitive@>
18636 mp_primitive(mp, "xxpart",unary,xx_part);
18637 @:xx_part_}{\&{xxpart} primitive@>
18638 mp_primitive(mp, "xypart",unary,xy_part);
18639 @:xy_part_}{\&{xypart} primitive@>
18640 mp_primitive(mp, "yxpart",unary,yx_part);
18641 @:yx_part_}{\&{yxpart} primitive@>
18642 mp_primitive(mp, "yypart",unary,yy_part);
18643 @:yy_part_}{\&{yypart} primitive@>
18644 mp_primitive(mp, "redpart",unary,red_part);
18645 @:red_part_}{\&{redpart} primitive@>
18646 mp_primitive(mp, "greenpart",unary,green_part);
18647 @:green_part_}{\&{greenpart} primitive@>
18648 mp_primitive(mp, "bluepart",unary,blue_part);
18649 @:blue_part_}{\&{bluepart} primitive@>
18650 mp_primitive(mp, "cyanpart",unary,cyan_part);
18651 @:cyan_part_}{\&{cyanpart} primitive@>
18652 mp_primitive(mp, "magentapart",unary,magenta_part);
18653 @:magenta_part_}{\&{magentapart} primitive@>
18654 mp_primitive(mp, "yellowpart",unary,yellow_part);
18655 @:yellow_part_}{\&{yellowpart} primitive@>
18656 mp_primitive(mp, "blackpart",unary,black_part);
18657 @:black_part_}{\&{blackpart} primitive@>
18658 mp_primitive(mp, "greypart",unary,grey_part);
18659 @:grey_part_}{\&{greypart} primitive@>
18660 mp_primitive(mp, "colormodel",unary,color_model_part);
18661 @:color_model_part_}{\&{colormodel} primitive@>
18662 mp_primitive(mp, "fontpart",unary,font_part);
18663 @:font_part_}{\&{fontpart} primitive@>
18664 mp_primitive(mp, "textpart",unary,text_part);
18665 @:text_part_}{\&{textpart} primitive@>
18666 mp_primitive(mp, "pathpart",unary,path_part);
18667 @:path_part_}{\&{pathpart} primitive@>
18668 mp_primitive(mp, "penpart",unary,pen_part);
18669 @:pen_part_}{\&{penpart} primitive@>
18670 mp_primitive(mp, "dashpart",unary,dash_part);
18671 @:dash_part_}{\&{dashpart} primitive@>
18672 mp_primitive(mp, "sqrt",unary,sqrt_op);
18673 @:sqrt_}{\&{sqrt} primitive@>
18674 mp_primitive(mp, "mexp",unary,mp_m_exp_op);
18675 @:m_exp_}{\&{mexp} primitive@>
18676 mp_primitive(mp, "mlog",unary,mp_m_log_op);
18677 @:m_log_}{\&{mlog} primitive@>
18678 mp_primitive(mp, "sind",unary,sin_d_op);
18679 @:sin_d_}{\&{sind} primitive@>
18680 mp_primitive(mp, "cosd",unary,cos_d_op);
18681 @:cos_d_}{\&{cosd} primitive@>
18682 mp_primitive(mp, "floor",unary,floor_op);
18683 @:floor_}{\&{floor} primitive@>
18684 mp_primitive(mp, "uniformdeviate",unary,uniform_deviate);
18685 @:uniform_deviate_}{\&{uniformdeviate} primitive@>
18686 mp_primitive(mp, "charexists",unary,char_exists_op);
18687 @:char_exists_}{\&{charexists} primitive@>
18688 mp_primitive(mp, "fontsize",unary,font_size);
18689 @:font_size_}{\&{fontsize} primitive@>
18690 mp_primitive(mp, "llcorner",unary,ll_corner_op);
18691 @:ll_corner_}{\&{llcorner} primitive@>
18692 mp_primitive(mp, "lrcorner",unary,lr_corner_op);
18693 @:lr_corner_}{\&{lrcorner} primitive@>
18694 mp_primitive(mp, "ulcorner",unary,ul_corner_op);
18695 @:ul_corner_}{\&{ulcorner} primitive@>
18696 mp_primitive(mp, "urcorner",unary,ur_corner_op);
18697 @:ur_corner_}{\&{urcorner} primitive@>
18698 mp_primitive(mp, "arclength",unary,arc_length);
18699 @:arc_length_}{\&{arclength} primitive@>
18700 mp_primitive(mp, "angle",unary,angle_op);
18701 @:angle_}{\&{angle} primitive@>
18702 mp_primitive(mp, "cycle",cycle,cycle_op);
18703 @:cycle_}{\&{cycle} primitive@>
18704 mp_primitive(mp, "stroked",unary,stroked_op);
18705 @:stroked_}{\&{stroked} primitive@>
18706 mp_primitive(mp, "filled",unary,filled_op);
18707 @:filled_}{\&{filled} primitive@>
18708 mp_primitive(mp, "textual",unary,textual_op);
18709 @:textual_}{\&{textual} primitive@>
18710 mp_primitive(mp, "clipped",unary,clipped_op);
18711 @:clipped_}{\&{clipped} primitive@>
18712 mp_primitive(mp, "bounded",unary,bounded_op);
18713 @:bounded_}{\&{bounded} primitive@>
18714 mp_primitive(mp, "+",plus_or_minus,plus);
18715 @:+ }{\.{+} primitive@>
18716 mp_primitive(mp, "-",plus_or_minus,minus);
18717 @:- }{\.{-} primitive@>
18718 mp_primitive(mp, "*",secondary_binary,times);
18719 @:* }{\.{*} primitive@>
18720 mp_primitive(mp, "/",slash,over); mp->eqtb[frozen_slash]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
18721 @:/ }{\.{/} primitive@>
18722 mp_primitive(mp, "++",tertiary_binary,pythag_add);
18723 @:++_}{\.{++} primitive@>
18724 mp_primitive(mp, "+-+",tertiary_binary,pythag_sub);
18725 @:+-+_}{\.{+-+} primitive@>
18726 mp_primitive(mp, "or",tertiary_binary,or_op);
18727 @:or_}{\&{or} primitive@>
18728 mp_primitive(mp, "and",and_command,and_op);
18729 @:and_}{\&{and} primitive@>
18730 mp_primitive(mp, "<",expression_binary,less_than);
18731 @:< }{\.{<} primitive@>
18732 mp_primitive(mp, "<=",expression_binary,less_or_equal);
18733 @:<=_}{\.{<=} primitive@>
18734 mp_primitive(mp, ">",expression_binary,greater_than);
18735 @:> }{\.{>} primitive@>
18736 mp_primitive(mp, ">=",expression_binary,greater_or_equal);
18737 @:>=_}{\.{>=} primitive@>
18738 mp_primitive(mp, "=",equals,equal_to);
18739 @:= }{\.{=} primitive@>
18740 mp_primitive(mp, "<>",expression_binary,unequal_to);
18741 @:<>_}{\.{<>} primitive@>
18742 mp_primitive(mp, "substring",primary_binary,substring_of);
18743 @:substring_}{\&{substring} primitive@>
18744 mp_primitive(mp, "subpath",primary_binary,subpath_of);
18745 @:subpath_}{\&{subpath} primitive@>
18746 mp_primitive(mp, "directiontime",primary_binary,direction_time_of);
18747 @:direction_time_}{\&{directiontime} primitive@>
18748 mp_primitive(mp, "point",primary_binary,point_of);
18749 @:point_}{\&{point} primitive@>
18750 mp_primitive(mp, "precontrol",primary_binary,precontrol_of);
18751 @:precontrol_}{\&{precontrol} primitive@>
18752 mp_primitive(mp, "postcontrol",primary_binary,postcontrol_of);
18753 @:postcontrol_}{\&{postcontrol} primitive@>
18754 mp_primitive(mp, "penoffset",primary_binary,pen_offset_of);
18755 @:pen_offset_}{\&{penoffset} primitive@>
18756 mp_primitive(mp, "arctime",primary_binary,arc_time_of);
18757 @:arc_time_of_}{\&{arctime} primitive@>
18758 mp_primitive(mp, "mpversion",nullary,mp_version);
18759 @:mp_verison_}{\&{mpversion} primitive@>
18760 mp_primitive(mp, "&",ampersand,concatenate);
18761 @:!!!}{\.{\&} primitive@>
18762 mp_primitive(mp, "rotated",secondary_binary,rotated_by);
18763 @:rotated_}{\&{rotated} primitive@>
18764 mp_primitive(mp, "slanted",secondary_binary,slanted_by);
18765 @:slanted_}{\&{slanted} primitive@>
18766 mp_primitive(mp, "scaled",secondary_binary,scaled_by);
18767 @:scaled_}{\&{scaled} primitive@>
18768 mp_primitive(mp, "shifted",secondary_binary,shifted_by);
18769 @:shifted_}{\&{shifted} primitive@>
18770 mp_primitive(mp, "transformed",secondary_binary,transformed_by);
18771 @:transformed_}{\&{transformed} primitive@>
18772 mp_primitive(mp, "xscaled",secondary_binary,x_scaled);
18773 @:x_scaled_}{\&{xscaled} primitive@>
18774 mp_primitive(mp, "yscaled",secondary_binary,y_scaled);
18775 @:y_scaled_}{\&{yscaled} primitive@>
18776 mp_primitive(mp, "zscaled",secondary_binary,z_scaled);
18777 @:z_scaled_}{\&{zscaled} primitive@>
18778 mp_primitive(mp, "infont",secondary_binary,in_font);
18779 @:in_font_}{\&{infont} primitive@>
18780 mp_primitive(mp, "intersectiontimes",tertiary_binary,intersect);
18781 @:intersection_times_}{\&{intersectiontimes} primitive@>
18782 mp_primitive(mp, "envelope",primary_binary,envelope_of);
18783 @:envelope_}{\&{envelope} primitive@>
18784
18785 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
18786 case nullary:
18787 case unary:
18788 case primary_binary:
18789 case secondary_binary:
18790 case tertiary_binary:
18791 case expression_binary:
18792 case cycle:
18793 case plus_or_minus:
18794 case slash:
18795 case ampersand:
18796 case equals:
18797 case and_command:
18798   mp_print_op(mp, m);
18799   break;
18800
18801 @ OK, let's look at the simplest \\{do} procedure first.
18802
18803 @c @<Declare nullary action procedure@>
18804 static void mp_do_nullary (MP mp,quarterword c) { 
18805   check_arith;
18806   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18807     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,c);
18808   switch (c) {
18809   case true_code: case false_code: 
18810     mp->cur_type=mp_boolean_type; mp->cur_exp=c;
18811     break;
18812   case null_picture_code: 
18813     mp->cur_type=mp_picture_type;
18814     mp->cur_exp=mp_get_node(mp, edge_header_size); 
18815     mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
18816     break;
18817   case null_pen_code: 
18818     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, 0);
18819     break;
18820   case normal_deviate: 
18821     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp_norm_rand(mp);
18822     break;
18823   case pen_circle: 
18824     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, unity);
18825     break;
18826   case job_name_op:  
18827     if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
18828     mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=rts(mp->job_name);
18829     break;
18830   case mp_version: 
18831     mp->cur_type=mp_string_type; 
18832     mp->cur_exp=intern(metapost_version) ;
18833     break;
18834   case read_string_op:
18835     @<Read a string from the terminal@>;
18836     break;
18837   } /* there are no other cases */
18838   check_arith;
18839 }
18840
18841 @ @<Read a string...@>=
18842
18843   if (mp->noninteractive || mp->interaction<=mp_nonstop_mode )
18844     mp_fatal_error(mp, "*** (cannot readstring in nonstop modes)");
18845   mp_begin_file_reading(mp); name=is_read;
18846   limit=start; prompt_input("");
18847   mp_finish_read(mp);
18848 }
18849
18850 @ @<Declare nullary action procedure@>=
18851 static void mp_finish_read (MP mp) { /* copy |buffer| line to |cur_exp| */
18852   size_t k;
18853   str_room((int)mp->last-start);
18854   for (k=(size_t)start;k<=mp->last-1;k++) {
18855    append_char(mp->buffer[k]);
18856   }
18857   mp_end_file_reading(mp); mp->cur_type=mp_string_type; 
18858   mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
18859 }
18860
18861 @ Things get a bit more interesting when there's an operand. The
18862 operand to |do_unary| appears in |cur_type| and |cur_exp|.
18863
18864 @c @<Declare unary action procedures@>
18865 static void mp_do_unary (MP mp,quarterword c) {
18866   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
18867   integer x; /* a temporary register */
18868   check_arith;
18869   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18870     @<Trace the current unary operation@>;
18871   switch (c) {
18872   case plus:
18873     if ( mp->cur_type<mp_color_type ) mp_bad_unary(mp, plus);
18874     break;
18875   case minus:
18876     @<Negate the current expression@>;
18877     break;
18878   @<Additional cases of unary operators@>;
18879   } /* there are no other cases */
18880   check_arith;
18881 }
18882
18883 @ The |nice_pair| function returns |true| if both components of a pair
18884 are known.
18885
18886 @<Declare unary action procedures@>=
18887 static boolean mp_nice_pair (MP mp,integer p, quarterword t) { 
18888   if ( t==mp_pair_type ) {
18889     p=value(p);
18890     if ( type(x_part_loc(p))==mp_known )
18891       if ( type(y_part_loc(p))==mp_known )
18892         return true;
18893   }
18894   return false;
18895 }
18896
18897 @ The |nice_color_or_pair| function is analogous except that it also accepts
18898 fully known colors.
18899
18900 @<Declare unary action procedures@>=
18901 static boolean mp_nice_color_or_pair (MP mp,integer p, quarterword t) {
18902   pointer q,r; /* for scanning the big node */
18903   if ( (t!=mp_pair_type)&&(t!=mp_color_type)&&(t!=mp_cmykcolor_type) ) {
18904     return false;
18905   } else { 
18906     q=value(p);
18907     r=q+mp->big_node_size[type(p)];
18908     do {  
18909       r=r-2;
18910       if ( type(r)!=mp_known )
18911         return false;
18912     } while (r!=q);
18913     return true;
18914   }
18915 }
18916
18917 @ @<Declare unary action...@>=
18918 static void mp_print_known_or_unknown_type (MP mp,quarterword t, integer v) { 
18919   mp_print_char(mp, xord('('));
18920   if ( t>mp_known ) mp_print(mp, "unknown numeric");
18921   else { if ( (t==mp_pair_type)||(t==mp_color_type)||(t==mp_cmykcolor_type) )
18922     if ( ! mp_nice_color_or_pair(mp, v,t) ) mp_print(mp, "unknown ");
18923     mp_print_type(mp, t);
18924   }
18925   mp_print_char(mp, xord(')'));
18926 }
18927
18928 @ @<Declare unary action...@>=
18929 static void mp_bad_unary (MP mp,quarterword c) { 
18930   exp_err("Not implemented: "); mp_print_op(mp, c);
18931 @.Not implemented...@>
18932   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
18933   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
18934     "particular type. Continue, and I'll simply return the",
18935     "argument (shown above) as the result of the operation.");
18936   mp_put_get_error(mp);
18937 }
18938
18939 @ @<Trace the current unary operation@>=
18940
18941   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{"); 
18942   mp_print_op(mp, c); mp_print_char(mp, xord('('));
18943   mp_print_exp(mp, null,0); /* show the operand, but not verbosely */
18944   mp_print(mp, ")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
18945 }
18946
18947 @ Negation is easy except when the current expression
18948 is of type |independent|, or when it is a pair with one or more
18949 |independent| components.
18950
18951 It is tempting to argue that the negative of an independent variable
18952 is an independent variable, hence we don't have to do anything when
18953 negating it. The fallacy is that other dependent variables pointing
18954 to the current expression must change the sign of their
18955 coefficients if we make no change to the current expression.
18956
18957 Instead, we work around the problem by copying the current expression
18958 and recycling it afterwards (cf.~the |stash_in| routine).
18959
18960 @<Negate the current expression@>=
18961 switch (mp->cur_type) {
18962 case mp_color_type:
18963 case mp_cmykcolor_type:
18964 case mp_pair_type:
18965 case mp_independent: 
18966   q=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, q);
18967   if ( mp->cur_type==mp_dependent ) {
18968     mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18969   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { /* |mp_color_type| or |mp_pair_type| */
18970     p=value(mp->cur_exp);
18971     r=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
18972     do {  
18973       r=r-2;
18974       if ( type(r)==mp_known ) negate(value(r));
18975       else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(r));
18976     } while (r!=p);
18977   } /* if |cur_type=mp_known| then |cur_exp=0| */
18978   mp_recycle_value(mp, q); mp_free_node(mp, q,value_node_size);
18979   break;
18980 case mp_dependent:
18981 case mp_proto_dependent:
18982   mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18983   break;
18984 case mp_known:
18985   negate(mp->cur_exp);
18986   break;
18987 default:
18988   mp_bad_unary(mp, minus);
18989   break;
18990 }
18991
18992 @ @<Declare unary action...@>=
18993 static void mp_negate_dep_list (MP mp,pointer p) { 
18994   while (1) { 
18995     negate(value(p));
18996     if ( info(p)==null ) return;
18997     p=mp_link(p);
18998   }
18999 }
19000
19001 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19002 case not_op: 
19003   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) mp_bad_unary(mp, not_op);
19004   else mp->cur_exp=true_code+false_code-mp->cur_exp;
19005   break;
19006
19007 @ @d three_sixty_units 23592960 /* that's |360*unity| */
19008 @d boolean_reset(A) if ( (A) ) mp->cur_exp=true_code; else mp->cur_exp=false_code
19009
19010 @<Additional cases of unary operators@>=
19011 case sqrt_op:
19012 case mp_m_exp_op:
19013 case mp_m_log_op:
19014 case sin_d_op:
19015 case cos_d_op:
19016 case floor_op:
19017 case  uniform_deviate:
19018 case odd_op:
19019 case char_exists_op:
19020   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
19021     mp_bad_unary(mp, c);
19022   } else {
19023     switch (c) {
19024     case sqrt_op:mp->cur_exp=mp_square_rt(mp, mp->cur_exp);break;
19025     case mp_m_exp_op:mp->cur_exp=mp_m_exp(mp, mp->cur_exp);break;
19026     case mp_m_log_op:mp->cur_exp=mp_m_log(mp, mp->cur_exp);break;
19027     case sin_d_op:
19028     case cos_d_op:
19029       mp_n_sin_cos(mp, (mp->cur_exp % three_sixty_units)*16);
19030       if ( c==sin_d_op ) mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
19031       else mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
19032       break;
19033     case floor_op:mp->cur_exp=mp_floor_scaled(mp, mp->cur_exp);break;
19034     case uniform_deviate:mp->cur_exp=mp_unif_rand(mp, mp->cur_exp);break;
19035     case odd_op: 
19036       boolean_reset(odd(mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp)));
19037       mp->cur_type=mp_boolean_type;
19038       break;
19039     case char_exists_op:
19040       @<Determine if a character has been shipped out@>;
19041       break;
19042     } /* there are no other cases */
19043   }
19044   break;
19045
19046 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19047 case angle_op:
19048   if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) ) {
19049     p=value(mp->cur_exp);
19050     x=mp_n_arg(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)));
19051     if ( x>=0 ) mp_flush_cur_exp(mp, (x+8)/ 16);
19052     else mp_flush_cur_exp(mp, -((-x+8)/ 16));
19053   } else {
19054     mp_bad_unary(mp, angle_op);
19055   }
19056   break;
19057
19058 @ If the current expression is a pair, but the context wants it to
19059 be a path, we call |pair_to_path|.
19060
19061 @<Declare unary action...@>=
19062 static void mp_pair_to_path (MP mp) { 
19063   mp->cur_exp=mp_new_knot(mp); 
19064   mp->cur_type=mp_path_type;
19065 }
19066
19067
19068 @d pict_color_type(A) ((mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp))!=null) &&
19069                        (has_color(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))) &&
19070                        ((color_model(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==A)
19071                         ||
19072                         ((color_model(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==mp_uninitialized_model) &&
19073                         (mp->internal[mp_default_color_model]/unity)==(A))))
19074
19075 @<Additional cases of unary operators@>=
19076 case x_part:
19077 case y_part:
19078   if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_transform_type) )
19079     mp_take_part(mp, c);
19080   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19081   else mp_bad_unary(mp, c);
19082   break;
19083 case xx_part:
19084 case xy_part:
19085 case yx_part:
19086 case yy_part: 
19087   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) mp_take_part(mp, c);
19088   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19089   else mp_bad_unary(mp, c);
19090   break;
19091 case red_part:
19092 case green_part:
19093 case blue_part: 
19094   if ( mp->cur_type==mp_color_type ) mp_take_part(mp, c);
19095   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
19096     if pict_color_type(mp_rgb_model) mp_take_pict_part(mp, c);
19097     else mp_bad_color_part(mp, c);
19098   }
19099   else mp_bad_unary(mp, c);
19100   break;
19101 case cyan_part:
19102 case magenta_part:
19103 case yellow_part:
19104 case black_part: 
19105   if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) mp_take_part(mp, c); 
19106   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
19107     if pict_color_type(mp_cmyk_model) mp_take_pict_part(mp, c);
19108     else mp_bad_color_part(mp, c);
19109   }
19110   else mp_bad_unary(mp, c);
19111   break;
19112 case grey_part: 
19113   if ( mp->cur_type==mp_known ) mp->cur_exp=value(c);
19114   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
19115     if pict_color_type(mp_grey_model) mp_take_pict_part(mp, c);
19116     else mp_bad_color_part(mp, c);
19117   }
19118   else mp_bad_unary(mp, c);
19119   break;
19120 case color_model_part: 
19121   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19122   else mp_bad_unary(mp, c);
19123   break;
19124
19125 @ @<Declarations@>=
19126 static void mp_bad_color_part(MP mp, quarterword c);
19127
19128 @ @c
19129 static void mp_bad_color_part(MP mp, quarterword c) {
19130   pointer p; /* the big node */
19131   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19132   exp_err("Wrong picture color model: "); mp_print_op(mp, c);
19133 @.Wrong picture color model...@>
19134   if (color_model(p)==mp_grey_model)
19135     mp_print(mp, " of grey object");
19136   else if (color_model(p)==mp_cmyk_model)
19137     mp_print(mp, " of cmyk object");
19138   else if (color_model(p)==mp_rgb_model)
19139     mp_print(mp, " of rgb object");
19140   else if (color_model(p)==mp_no_model) 
19141     mp_print(mp, " of marking object");
19142   else 
19143     mp_print(mp," of defaulted object");
19144   help3("You can only ask for the redpart, greenpart, bluepart of a rgb object,",
19145     "the cyanpart, magentapart, yellowpart or blackpart of a cmyk object, ",
19146     "or the greypart of a grey object. No mixing and matching, please.");
19147   mp_error(mp);
19148   if (c==black_part)
19149     mp_flush_cur_exp(mp,unity);
19150   else
19151     mp_flush_cur_exp(mp,0);
19152 }
19153
19154 @ In the following procedure, |cur_exp| points to a capsule, which points to
19155 a big node. We want to delete all but one part of the big node.
19156
19157 @<Declare unary action...@>=
19158 static void mp_take_part (MP mp,quarterword c) {
19159   pointer p; /* the big node */
19160   p=value(mp->cur_exp); value(temp_val)=p; type(temp_val)=mp->cur_type;
19161   mp_link(p)=temp_val; mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
19162   mp_make_exp_copy(mp, p+mp->sector_offset[c+mp_x_part_sector-x_part]);
19163   mp_recycle_value(mp, temp_val);
19164 }
19165
19166 @ @<Initialize table entries...@>=
19167 name_type(temp_val)=mp_capsule;
19168
19169 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19170 case font_part:
19171 case text_part:
19172 case path_part:
19173 case pen_part:
19174 case dash_part:
19175   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19176   else mp_bad_unary(mp, c);
19177   break;
19178
19179 @ @<Declarations@>=
19180 static void mp_scale_edges (MP mp);
19181
19182 @ @<Declare unary action...@>=
19183 static void mp_take_pict_part (MP mp,quarterword c) {
19184   pointer p; /* first graphical object in |cur_exp| */
19185   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19186   if ( p!=null ) {
19187     switch (c) {
19188     case x_part: case y_part: case xx_part:
19189     case xy_part: case yx_part: case yy_part:
19190       if ( type(p)==mp_text_code ) mp_flush_cur_exp(mp, text_trans_part(p+c));
19191       else goto NOT_FOUND;
19192       break;
19193     case red_part: case green_part: case blue_part:
19194       if ( has_color(p) ) mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c));
19195       else goto NOT_FOUND;
19196       break;
19197     case cyan_part: case magenta_part: case yellow_part:
19198     case black_part:
19199       if ( has_color(p) ) {
19200         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model && c==black_part)
19201           mp_flush_cur_exp(mp, unity);
19202         else
19203           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-cyan_part)));
19204       } else goto NOT_FOUND;
19205       break;
19206     case grey_part:
19207       if ( has_color(p) )
19208           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-grey_part)));
19209       else goto NOT_FOUND;
19210       break;
19211     case color_model_part:
19212       if ( has_color(p) ) {
19213         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19214           mp_flush_cur_exp(mp, mp->internal[mp_default_color_model]);
19215         else
19216           mp_flush_cur_exp(mp, color_model(p)*unity);
19217       } else goto NOT_FOUND;
19218       break;
19219     @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>;
19220     } /* all cases have been enumerated */
19221     return;
19222   };
19223 NOT_FOUND:
19224   @<Convert the current expression to a null value appropriate
19225     for |c|@>;
19226 }
19227
19228 @ @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>=
19229 case text_part: 
19230   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19231   else { 
19232     mp_flush_cur_exp(mp, text_p(p));
19233     add_str_ref(mp->cur_exp);
19234     mp->cur_type=mp_string_type;
19235     };
19236   break;
19237 case font_part: 
19238   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19239   else { 
19240     mp_flush_cur_exp(mp, rts(mp->font_name[font_n(p)])); 
19241     add_str_ref(mp->cur_exp);
19242     mp->cur_type=mp_string_type;
19243   };
19244   break;
19245 case path_part:
19246   if ( type(p)==mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19247   else if ( is_stop(p) ) mp_confusion(mp, "pict");
19248 @:this can't happen pict}{\quad pict@>
19249   else { 
19250     mp_flush_cur_exp(mp, mp_copy_path(mp, path_p(p)));
19251     mp->cur_type=mp_path_type;
19252   }
19253   break;
19254 case pen_part: 
19255   if ( ! has_pen(p) ) goto NOT_FOUND;
19256   else {
19257     if ( pen_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19258     else { mp_flush_cur_exp(mp, copy_pen(pen_p(p)));
19259       mp->cur_type=mp_pen_type;
19260     };
19261   }
19262   break;
19263 case dash_part: 
19264   if ( type(p)!=mp_stroked_code ) goto NOT_FOUND;
19265   else { if ( dash_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19266     else { add_edge_ref(dash_p(p));
19267     mp->se_sf=dash_scale(p);
19268     mp->se_pic=dash_p(p);
19269     mp_scale_edges(mp);
19270     mp_flush_cur_exp(mp, mp->se_pic);
19271     mp->cur_type=mp_picture_type;
19272     };
19273   }
19274   break;
19275
19276 @ Since |scale_edges| had to be declared |forward|, it had to be declared as a
19277 parameterless procedure even though it really takes two arguments and updates
19278 one of them.  Hence the following globals are needed.
19279
19280 @<Global...@>=
19281 pointer se_pic;  /* edge header used and updated by |scale_edges| */
19282 scaled se_sf;  /* the scale factor argument to |scale_edges| */
19283
19284 @ @<Convert the current expression to a null value appropriate...@>=
19285 switch (c) {
19286 case text_part: case font_part: 
19287   mp_flush_cur_exp(mp, null_str);
19288   mp->cur_type=mp_string_type;
19289   break;
19290 case path_part: 
19291   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, knot_node_size));
19292   left_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19293   right_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19294   mp_link(mp->cur_exp)=mp->cur_exp;
19295   x_coord(mp->cur_exp)=0;
19296   y_coord(mp->cur_exp)=0;
19297   originator(mp->cur_exp)=mp_metapost_user;
19298   mp->cur_type=mp_path_type;
19299   break;
19300 case pen_part: 
19301   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_pen_circle(mp, 0));
19302   mp->cur_type=mp_pen_type;
19303   break;
19304 case dash_part: 
19305   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
19306   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
19307   mp->cur_type=mp_picture_type;
19308   break;
19309 default: 
19310    mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19311   break;
19312 }
19313
19314 @ @<Additional cases of unary...@>=
19315 case char_op: 
19316   if ( mp->cur_type!=mp_known ) { 
19317     mp_bad_unary(mp, char_op);
19318   } else { 
19319     mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256; 
19320     mp->cur_type=mp_string_type;
19321     if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
19322   }
19323   break;
19324 case decimal: 
19325   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
19326      mp_bad_unary(mp, decimal);
19327   } else { 
19328     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
19329     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
19330     mp->selector=mp->old_setting; mp->cur_type=mp_string_type;
19331   }
19332   break;
19333 case oct_op:
19334 case hex_op:
19335 case ASCII_op: 
19336   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19337   else mp_str_to_num(mp, c);
19338   break;
19339 case font_size: 
19340   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, font_size);
19341   else @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>;
19342   break;
19343
19344 @ @<Declare unary action...@>=
19345 static void mp_str_to_num (MP mp,quarterword c) { /* converts a string to a number */
19346   integer n; /* accumulator */
19347   ASCII_code m; /* current character */
19348   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
19349   int b; /* radix of conversion */
19350   boolean bad_char; /* did the string contain an invalid digit? */
19351   if ( c==ASCII_op ) {
19352     if ( length(mp->cur_exp)==0 ) n=-1;
19353     else n=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
19354   } else { 
19355     if ( c==oct_op ) b=8; else b=16;
19356     n=0; bad_char=false;
19357     for (k=mp->str_start[mp->cur_exp];k<=str_stop(mp->cur_exp)-1;k++) {
19358       m=mp->str_pool[k];
19359       if ( (m>='0')&&(m<='9') ) m=m-'0';
19360       else if ( (m>='A')&&(m<='F') ) m=m-'A'+10;
19361       else if ( (m>='a')&&(m<='f') ) m=m-'a'+10;
19362       else  { bad_char=true; m=0; };
19363       if ( (int)m>=b ) { bad_char=true; m=0; };
19364       if ( n<32768 / b ) n=n*b+m; else n=32767;
19365     }
19366     @<Give error messages if |bad_char| or |n>=4096|@>;
19367   }
19368   mp_flush_cur_exp(mp, n*unity);
19369 }
19370
19371 @ @<Give error messages if |bad_char|...@>=
19372 if ( bad_char ) { 
19373   exp_err("String contains illegal digits");
19374 @.String contains illegal digits@>
19375   if ( c==oct_op ) {
19376     help1("I zeroed out characters that weren't in the range 0..7.");
19377   } else  {
19378     help1("I zeroed out characters that weren't hex digits.");
19379   }
19380   mp_put_get_error(mp);
19381 }
19382 if ( (n>4095) ) {
19383   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) {
19384     print_err("Number too large ("); 
19385     mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, xord(')'));
19386 @.Number too large@>
19387     help2("I have trouble with numbers greater than 4095; watch out.",
19388            "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
19389     mp_put_get_error(mp);
19390   }
19391 }
19392
19393 @ The length operation is somewhat unusual in that it applies to a variety
19394 of different types of operands.
19395
19396 @<Additional cases of unary...@>=
19397 case length_op: 
19398   switch (mp->cur_type) {
19399   case mp_string_type: mp_flush_cur_exp(mp, length(mp->cur_exp)*unity); break;
19400   case mp_path_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_path_length(mp)); break;
19401   case mp_known: mp->cur_exp=abs(mp->cur_exp); break;
19402   case mp_picture_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_pict_length(mp)); break;
19403   default: 
19404     if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) )
19405       mp_flush_cur_exp(mp, mp_pyth_add(mp, 
19406         value(x_part_loc(value(mp->cur_exp))),
19407         value(y_part_loc(value(mp->cur_exp)))));
19408     else mp_bad_unary(mp, c);
19409     break;
19410   }
19411   break;
19412
19413 @ @<Declare unary action...@>=
19414 static scaled mp_path_length (MP mp) { /* computes the length of the current path */
19415   scaled n; /* the path length so far */
19416   pointer p; /* traverser */
19417   p=mp->cur_exp;
19418   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
19419   do {  p=mp_link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
19420   return n;
19421 }
19422
19423 @ @<Declare unary action...@>=
19424 static scaled mp_pict_length (MP mp) { 
19425   /* counts interior components in picture |cur_exp| */
19426   scaled n; /* the count so far */
19427   pointer p; /* traverser */
19428   n=0;
19429   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19430   if ( p!=null ) {
19431     if ( is_start_or_stop(p) )
19432       if ( mp_skip_1component(mp, p)==null ) p=mp_link(p);
19433     while ( p!=null )  { 
19434       skip_component(p) return n; 
19435       n=n+unity;   
19436     }
19437   }
19438   return n;
19439 }
19440
19441 @ Implement |turningnumber|
19442
19443 @<Additional cases of unary...@>=
19444 case turning_op:
19445   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19446   else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, turning_op);
19447   else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint )
19448      mp_flush_cur_exp(mp, 0); /* not a cyclic path */
19449   else
19450     mp_flush_cur_exp(mp, mp_turn_cycles_wrapper(mp, mp->cur_exp));
19451   break;
19452
19453 @ The function |an_angle| returns the value of the |angle| primitive, or $0$ if the
19454 argument is |origin|.
19455
19456 @<Declare unary action...@>=
19457 static angle mp_an_angle (MP mp,scaled xpar, scaled ypar) {
19458   if ( (! ((xpar==0) && (ypar==0))) )
19459     return mp_n_arg(mp, xpar,ypar);
19460   return 0;
19461 }
19462
19463
19464 @ The actual turning number is (for the moment) computed in a C function
19465 that receives eight integers corresponding to the four controlling points,
19466 and returns a single angle.  Besides those, we have to account for discrete
19467 moves at the actual points.
19468
19469 @d mp_floor(a) ((a)>=0 ? (int)(a) : -(int)(-(a)))
19470 @d bezier_error (720*(256*256*16))+1
19471 @d mp_sign(v) ((v)>0 ? 1 : ((v)<0 ? -1 : 0 ))
19472 @d mp_out(A) (double)((A)/(256*256*16))
19473 @d divisor (256*256)
19474 @d double2angle(a) (int)mp_floor(a*256.0*256.0*16.0)
19475
19476 @<Declare unary action...@>=
19477 static angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19478             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY);
19479
19480 @ @c 
19481 static angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19482             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY) {
19483   double a, b, c;
19484   integer deltax,deltay;
19485   double ax,ay,bx,by,cx,cy,dx,dy;
19486   angle xi = 0, xo = 0, xm = 0;
19487   double res = 0;
19488   ax=(double)(AX/divisor);  ay=(double)(AY/divisor);
19489   bx=(double)(BX/divisor);  by=(double)(BY/divisor);
19490   cx=(double)(CX/divisor);  cy=(double)(CY/divisor);
19491   dx=(double)(DX/divisor);  dy=(double)(DY/divisor);
19492
19493   deltax = (BX-AX); deltay = (BY-AY);
19494   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(CX-AX); deltay=(CY-AY); }
19495   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19496   xi = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19497
19498   deltax = (CX-BX); deltay = (CY-BY);
19499   xm = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19500
19501   deltax = (DX-CX); deltay = (DY-CY);
19502   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-BX); deltay=(DY-BY); }
19503   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19504   xo = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19505
19506   a = (bx-ax)*(cy-by) - (cx-bx)*(by-ay); /* a = (bp-ap)x(cp-bp); */
19507   b = (bx-ax)*(dy-cy) - (by-ay)*(dx-cx);; /* b = (bp-ap)x(dp-cp);*/
19508   c = (cx-bx)*(dy-cy) - (dx-cx)*(cy-by); /* c = (cp-bp)x(dp-cp);*/
19509
19510   if ((a==0)&&(c==0)) {
19511     res = (b==0 ?  0 :  (mp_out(xo)-mp_out(xi))); 
19512   } else if ((a==0)||(c==0)) {
19513     if ((mp_sign(b) == mp_sign(a)) || (mp_sign(b) == mp_sign(c))) {
19514       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19515       if (res<-180.0) 
19516         res += 360.0;
19517       else if (res>180.0)
19518         res -= 360.0;
19519     } else {
19520       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19521     }
19522   } else if ((mp_sign(a)*mp_sign(c))<0) {
19523     res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19524       if (res<-180.0) 
19525         res += 360.0;
19526       else if (res>180.0)
19527         res -= 360.0;
19528   } else {
19529     if (mp_sign(a) == mp_sign(b)) {
19530       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19531       if (res<-180.0) 
19532         res += 360.0;
19533       else if (res>180.0)
19534         res -= 360.0;
19535     } else {
19536       if ((b*b) == (4*a*c)) {
19537         res = (double)bezier_error;
19538       } else if ((b*b) < (4*a*c)) {
19539         res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19540         if (res<=0.0 &&res>-180.0) 
19541           res += 360.0;
19542         else if (res>=0.0 && res<180.0)
19543           res -= 360.0;
19544       } else {
19545         res = mp_out(xo)-mp_out(xi);
19546         if (res<-180.0) 
19547           res += 360.0;
19548         else if (res>180.0)
19549           res -= 360.0;
19550       }
19551     }
19552   }
19553   return double2angle(res);
19554 }
19555
19556 @
19557 @d p_nextnext mp_link(mp_link(p))
19558 @d p_next mp_link(p)
19559 @d seven_twenty_deg 05500000000 /* $720\cdot2^{20}$, represents $720^\circ$ */
19560
19561 @<Declare unary action...@>=
19562 static scaled mp_new_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19563   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19564   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19565   pointer p;     /*  for running around the path  */
19566   integer xp,yp;   /*  coordinates of next point  */
19567   integer x,y;   /*  helper coordinates  */
19568   angle in_angle,out_angle;     /*  helper angles */
19569   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
19570   res=0;
19571   turns= 0;
19572   p=c;
19573   old_setting = mp->selector; mp->selector=term_only;
19574   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
19575     mp_begin_diagnostic(mp);
19576     mp_print_nl(mp, "");
19577     mp_end_diagnostic(mp, false);
19578   }
19579   do { 
19580     xp = x_coord(p_next); yp = y_coord(p_next);
19581     ang  = mp_bezier_slope(mp,x_coord(p), y_coord(p), right_x(p), right_y(p),
19582              left_x(p_next), left_y(p_next), xp, yp);
19583     if ( ang>seven_twenty_deg ) {
19584       print_err("Strange path");
19585       mp_error(mp);
19586       mp->selector=old_setting;
19587       return 0;
19588     }
19589     res  = res + ang;
19590     if ( res > one_eighty_deg ) {
19591       res = res - three_sixty_deg;
19592       turns = turns + unity;
19593     }
19594     if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19595       res = res + three_sixty_deg;
19596       turns = turns - unity;
19597     }
19598     /*  incoming angle at next point  */
19599     x = left_x(p_next);  y = left_y(p_next);
19600     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = right_x(p);  y = right_y(p);  };
19601     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p);  y = y_coord(p);  };
19602     in_angle = mp_an_angle(mp, xp - x, yp - y);
19603     /*  outgoing angle at next point  */
19604     x = right_x(p_next);  y = right_y(p_next);
19605     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = left_x(p_nextnext);  y = left_y(p_nextnext);  };
19606     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p_nextnext); y = y_coord(p_nextnext); };
19607     out_angle = mp_an_angle(mp, x - xp, y- yp);
19608     ang  = (out_angle - in_angle);
19609     reduce_angle(ang);
19610     if ( ang!=0 ) {
19611       res  = res + ang;
19612       if ( res >= one_eighty_deg ) {
19613         res = res - three_sixty_deg;
19614         turns = turns + unity;
19615       };
19616       if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19617         res = res + three_sixty_deg;
19618         turns = turns - unity;
19619       };
19620     };
19621     p = mp_link(p);
19622   } while (p!=c);
19623   mp->selector=old_setting;
19624   return turns;
19625 }
19626
19627
19628 @ This code is based on Bogus\l{}av Jackowski's
19629 |emergency_turningnumber| macro, with some minor changes by Taco
19630 Hoekwater. The macro code looked more like this:
19631 {\obeylines
19632 vardef turning\_number primary p =
19633 ~~save res, ang, turns;
19634 ~~res := 0;
19635 ~~if length p <= 2:
19636 ~~~~if Angle ((point 0 of p) - (postcontrol 0 of p)) >= 0:  1  else: -1 fi
19637 ~~else:
19638 ~~~~for t = 0 upto length p-1 :
19639 ~~~~~~angc := Angle ((point t+1 of p)  - (point t of p))
19640 ~~~~~~~~- Angle ((point t of p) - (point t-1 of p));
19641 ~~~~~~if angc > 180: angc := angc - 360; fi;
19642 ~~~~~~if angc < -180: angc := angc + 360; fi;
19643 ~~~~~~res  := res + angc;
19644 ~~~~endfor;
19645 ~~res/360
19646 ~~fi
19647 enddef;}
19648 The general idea is to calculate only the sum of the angles of
19649 straight lines between the points, of a path, not worrying about cusps
19650 or self-intersections in the segments at all. If the segment is not
19651 well-behaved, the result is not necesarily correct. But the old code
19652 was not always correct either, and worse, it sometimes failed for
19653 well-behaved paths as well. All known bugs that were triggered by the
19654 original code no longer occur with this code, and it runs roughly 3
19655 times as fast because the algorithm is much simpler.
19656
19657 @ It is possible to overflow the return value of the |turn_cycles|
19658 function when the path is sufficiently long and winding, but I am not
19659 going to bother testing for that. In any case, it would only return
19660 the looped result value, which is not a big problem.
19661
19662 The macro code for the repeat loop was a bit nicer to look
19663 at than the pascal code, because it could use |point -1 of p|. In
19664 pascal, the fastest way to loop around the path is not to look
19665 backward once, but forward twice. These defines help hide the trick.
19666
19667 @d p_to mp_link(mp_link(p))
19668 @d p_here mp_link(p)
19669 @d p_from p
19670
19671 @<Declare unary action...@>=
19672 static scaled mp_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19673   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19674   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19675   pointer p;     /*  for running around the path  */
19676   res=0;  turns= 0; p=c;
19677   do { 
19678     ang  = mp_an_angle (mp, x_coord(p_to) - x_coord(p_here), 
19679                             y_coord(p_to) - y_coord(p_here))
19680         - mp_an_angle (mp, x_coord(p_here) - x_coord(p_from), 
19681                            y_coord(p_here) - y_coord(p_from));
19682     reduce_angle(ang);
19683     res  = res + ang;
19684     if ( res >= three_sixty_deg )  {
19685       res = res - three_sixty_deg;
19686       turns = turns + unity;
19687     };
19688     if ( res <= -three_sixty_deg ) {
19689       res = res + three_sixty_deg;
19690       turns = turns - unity;
19691     };
19692     p = mp_link(p);
19693   } while (p!=c);
19694   return turns;
19695 }
19696
19697 @ @<Declare unary action...@>=
19698 static scaled mp_turn_cycles_wrapper (MP mp,pointer c) {
19699   scaled nval,oval;
19700   scaled saved_t_o; /* tracing\_online saved  */
19701   if ( (mp_link(c)==c)||(mp_link(mp_link(c))==c) ) {
19702     if ( mp_an_angle (mp, x_coord(c) - right_x(c),  y_coord(c) - right_y(c)) > 0 )
19703       return unity;
19704     else
19705       return -unity;
19706   } else {
19707     nval = mp_new_turn_cycles(mp, c);
19708     oval = mp_turn_cycles(mp, c);
19709     if ( nval!=oval ) {
19710       saved_t_o=mp->internal[mp_tracing_online];
19711       mp->internal[mp_tracing_online]=unity;
19712       mp_begin_diagnostic(mp);
19713       mp_print_nl (mp, "Warning: the turningnumber algorithms do not agree."
19714                        " The current computed value is ");
19715       mp_print_scaled(mp, nval);
19716       mp_print(mp, ", but the 'connect-the-dots' algorithm returned ");
19717       mp_print_scaled(mp, oval);
19718       mp_end_diagnostic(mp, false);
19719       mp->internal[mp_tracing_online]=saved_t_o;
19720     }
19721     return nval;
19722   }
19723 }
19724
19725 @ @d type_range(A,B) { 
19726   if ( (mp->cur_type>=(A)) && (mp->cur_type<=(B)) ) 
19727     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19728   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19729   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19730   }
19731 @d type_test(A) { 
19732   if ( mp->cur_type==(A) ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19733   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19734   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19735   }
19736
19737 @<Additional cases of unary operators@>=
19738 case mp_boolean_type: 
19739   type_range(mp_boolean_type,mp_unknown_boolean); break;
19740 case mp_string_type: 
19741   type_range(mp_string_type,mp_unknown_string); break;
19742 case mp_pen_type: 
19743   type_range(mp_pen_type,mp_unknown_pen); break;
19744 case mp_path_type: 
19745   type_range(mp_path_type,mp_unknown_path); break;
19746 case mp_picture_type: 
19747   type_range(mp_picture_type,mp_unknown_picture); break;
19748 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
19749 case mp_pair_type: 
19750   type_test(c); break;
19751 case mp_numeric_type: 
19752   type_range(mp_known,mp_independent); break;
19753 case known_op: case unknown_op: 
19754   mp_test_known(mp, c); break;
19755
19756 @ @<Declare unary action procedures@>=
19757 static void mp_test_known (MP mp,quarterword c) {
19758   int b; /* is the current expression known? */
19759   pointer p,q; /* locations in a big node */
19760   b=false_code;
19761   switch (mp->cur_type) {
19762   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_string_type:
19763   case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
19764   case mp_known: 
19765     b=true_code;
19766     break;
19767   case mp_transform_type:
19768   case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: 
19769     p=value(mp->cur_exp);
19770     q=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
19771     do {  
19772       q=q-2;
19773       if ( type(q)!=mp_known ) 
19774        goto DONE;
19775     } while (q!=p);
19776     b=true_code;
19777   DONE:  
19778     break;
19779   default: 
19780     break;
19781   }
19782   if ( c==known_op ) mp_flush_cur_exp(mp, b);
19783   else mp_flush_cur_exp(mp, true_code+false_code-b);
19784   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19785 }
19786
19787 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19788 case cycle_op: 
19789   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19790   else if ( left_type(mp->cur_exp)!=mp_endpoint ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19791   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19792   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19793   break;
19794
19795 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19796 case arc_length: 
19797   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19798   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, arc_length);
19799   else mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_length(mp, mp->cur_exp));
19800   break;
19801
19802 @ Here we use the fact that |c-filled_op+fill_code| is the desired graphical
19803 object |type|.
19804 @^data structure assumptions@>
19805
19806 @<Additional cases of unary operators@>=
19807 case filled_op:
19808 case stroked_op:
19809 case textual_op:
19810 case clipped_op:
19811 case bounded_op:
19812   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19813   else if ( mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp))==null ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19814   else if ( type(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==c+mp_fill_code-filled_op )
19815     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19816   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19817   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19818   break;
19819
19820 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19821 case make_pen_op: 
19822   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19823   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, make_pen_op);
19824   else { 
19825     mp->cur_type=mp_pen_type;
19826     mp->cur_exp=mp_make_pen(mp, mp->cur_exp,true);
19827   };
19828   break;
19829 case make_path_op: 
19830   if ( mp->cur_type!=mp_pen_type ) mp_bad_unary(mp, make_path_op);
19831   else  { 
19832     mp->cur_type=mp_path_type;
19833     mp_make_path(mp, mp->cur_exp);
19834   };
19835   break;
19836 case reverse: 
19837   if ( mp->cur_type==mp_path_type ) {
19838     p=mp_htap_ypoc(mp, mp->cur_exp);
19839     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) p=mp_link(p);
19840     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=p;
19841   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19842   else mp_bad_unary(mp, reverse);
19843   break;
19844
19845 @ The |pair_value| routine changes the current expression to a
19846 given ordered pair of values.
19847
19848 @<Declare unary action procedures@>=
19849 static void mp_pair_value (MP mp,scaled x, scaled y) {
19850   pointer p; /* a pair node */
19851   p=mp_get_node(mp, value_node_size); 
19852   mp_flush_cur_exp(mp, p); mp->cur_type=mp_pair_type;
19853   type(p)=mp_pair_type; name_type(p)=mp_capsule; mp_init_big_node(mp, p);
19854   p=value(p);
19855   type(x_part_loc(p))=mp_known; value(x_part_loc(p))=x;
19856   type(y_part_loc(p))=mp_known; value(y_part_loc(p))=y;
19857 }
19858
19859 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19860 case ll_corner_op: 
19861   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ll_corner_op);
19862   else mp_pair_value(mp, minx,miny);
19863   break;
19864 case lr_corner_op: 
19865   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, lr_corner_op);
19866   else mp_pair_value(mp, maxx,miny);
19867   break;
19868 case ul_corner_op: 
19869   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ul_corner_op);
19870   else mp_pair_value(mp, minx,maxy);
19871   break;
19872 case ur_corner_op: 
19873   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ur_corner_op);
19874   else mp_pair_value(mp, maxx,maxy);
19875   break;
19876
19877 @ Here is a function that sets |minx|, |maxx|, |miny|, |maxy| to the bounding
19878 box of the current expression.  The boolean result is |false| if the expression
19879 has the wrong type.
19880
19881 @<Declare unary action procedures@>=
19882 static boolean mp_get_cur_bbox (MP mp) { 
19883   switch (mp->cur_type) {
19884   case mp_picture_type: 
19885     mp_set_bbox(mp, mp->cur_exp,true);
19886     if ( minx_val(mp->cur_exp)>maxx_val(mp->cur_exp) ) {
19887       minx=0; maxx=0; miny=0; maxy=0;
19888     } else { 
19889       minx=minx_val(mp->cur_exp);
19890       maxx=maxx_val(mp->cur_exp);
19891       miny=miny_val(mp->cur_exp);
19892       maxy=maxy_val(mp->cur_exp);
19893     }
19894     break;
19895   case mp_path_type: 
19896     mp_path_bbox(mp, mp->cur_exp);
19897     break;
19898   case mp_pen_type: 
19899     mp_pen_bbox(mp, mp->cur_exp);
19900     break;
19901   default: 
19902     return false;
19903   }
19904   return true;
19905 }
19906
19907 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19908 case read_from_op:
19909 case close_from_op: 
19910   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19911   else mp_do_read_or_close(mp,c);
19912   break;
19913
19914 @ Here is a routine that interprets |cur_exp| as a file name and tries to read
19915 a line from the file or to close the file.
19916
19917 @<Declare unary action procedures@>=
19918 static void mp_do_read_or_close (MP mp,quarterword c) {
19919   readf_index n,n0; /* indices for searching |rd_fname| */
19920   @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|; if |cur_exp| must be inserted,
19921     call |start_read_input| and |goto found| or |not_found|@>;
19922   mp_begin_file_reading(mp);
19923   name=is_read;
19924   if ( mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) 
19925     goto FOUND;
19926   mp_end_file_reading(mp);
19927 NOT_FOUND:
19928   @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>;
19929   return;
19930 CLOSE_FILE:
19931   mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous; 
19932   return;
19933 FOUND:
19934   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19935   mp_finish_read(mp);
19936 }
19937
19938 @ Free slots in the |rd_file| and |rd_fname| arrays are marked with NULL's in
19939 |rd_fname|.
19940
19941 @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|...@>=
19942 {   
19943   char *fn;
19944   n=mp->read_files;
19945   n0=mp->read_files;
19946   fn = str(mp->cur_exp);
19947   while (mp_xstrcmp(fn,mp->rd_fname[n])!=0) { 
19948     if ( n>0 ) {
19949       decr(n);
19950     } else if ( c==close_from_op ) {
19951       goto CLOSE_FILE;
19952     } else {
19953       if ( n0==mp->read_files ) {
19954         if ( mp->read_files<mp->max_read_files ) {
19955           incr(mp->read_files);
19956         } else {
19957           void **rd_file;
19958           char **rd_fname;
19959               readf_index l,k;
19960           l = mp->max_read_files + (mp->max_read_files/4);
19961           rd_file = xmalloc((l+1), sizeof(void *));
19962           rd_fname = xmalloc((l+1), sizeof(char *));
19963               for (k=0;k<=l;k++) {
19964             if (k<=mp->max_read_files) {
19965                   rd_file[k]=mp->rd_file[k]; 
19966               rd_fname[k]=mp->rd_fname[k];
19967             } else {
19968               rd_file[k]=0; 
19969               rd_fname[k]=NULL;
19970             }
19971           }
19972               xfree(mp->rd_file); xfree(mp->rd_fname);
19973           mp->max_read_files = l;
19974           mp->rd_file = rd_file;
19975           mp->rd_fname = rd_fname;
19976         }
19977       }
19978       n=n0;
19979       if ( mp_start_read_input(mp,fn,n) ) 
19980         goto FOUND;
19981       else 
19982         goto NOT_FOUND;
19983     }
19984     if ( mp->rd_fname[n]==NULL ) { n0=n; }
19985   } 
19986   if ( c==close_from_op ) { 
19987     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[n]); 
19988     goto NOT_FOUND; 
19989   }
19990 }
19991
19992 @ @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>=
19993 xfree(mp->rd_fname[n]);
19994 mp->rd_fname[n]=NULL;
19995 if ( n==mp->read_files-1 ) mp->read_files=n;
19996 if ( c==close_from_op ) 
19997   goto CLOSE_FILE;
19998 mp_flush_cur_exp(mp, mp->eof_line);
19999 mp->cur_type=mp_string_type
20000
20001 @ The string denoting end-of-file is a one-byte string at position zero, by definition
20002
20003 @<Glob...@>=
20004 str_number eof_line;
20005
20006 @ @<Set init...@>=
20007 mp->eof_line=0;
20008
20009 @ Finally, we have the operations that combine a capsule~|p|
20010 with the current expression.
20011
20012 @d binary_return  { mp_finish_binary(mp, old_p, old_exp); return; }
20013
20014 @c @<Declare binary action procedures@>
20015 static void mp_finish_binary (MP mp, pointer old_p, pointer old_exp ){
20016   check_arith; 
20017   @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>;
20018 }
20019 static void mp_do_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) {
20020   pointer q,r,rr; /* for list manipulation */
20021   pointer old_p,old_exp; /* capsules to recycle */
20022   integer v; /* for numeric manipulation */
20023   check_arith;
20024   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
20025     @<Trace the current binary operation@>;
20026   }
20027   @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>;
20028   @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>;
20029   switch (c) {
20030   case plus: case minus:
20031     @<Add or subtract the current expression from |p|@>;
20032     break;
20033   @<Additional cases of binary operators@>;
20034   }; /* there are no other cases */
20035   mp_recycle_value(mp, p); 
20036   mp_free_node(mp, p,value_node_size); /* |return| to avoid this */
20037   mp_finish_binary(mp, old_p, old_exp);
20038 }
20039
20040 @ @<Declare binary action...@>=
20041 static void mp_bad_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
20042   mp_disp_err(mp, p,"");
20043   exp_err("Not implemented: ");
20044 @.Not implemented...@>
20045   if ( c>=min_of ) mp_print_op(mp, c);
20046   mp_print_known_or_unknown_type(mp, type(p),p);
20047   if ( c>=min_of ) mp_print(mp, "of"); else mp_print_op(mp, c);
20048   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
20049   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
20050        "combination of types. Continue, and I'll return the second",
20051        "argument (see above) as the result of the operation.");
20052   mp_put_get_error(mp);
20053 }
20054 static void mp_bad_envelope_pen (MP mp) {
20055   mp_disp_err(mp, null,"");
20056   exp_err("Not implemented: envelope(elliptical pen)of(path)");
20057 @.Not implemented...@>
20058   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
20059        "combination of types. Continue, and I'll return the second",
20060        "argument (see above) as the result of the operation.");
20061   mp_put_get_error(mp);
20062 }
20063
20064 @ @<Trace the current binary operation@>=
20065
20066   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{(");
20067   mp_print_exp(mp,p,0); /* show the operand, but not verbosely */
20068   mp_print_char(mp,xord(')')); mp_print_op(mp,c); mp_print_char(mp,xord('('));
20069   mp_print_exp(mp,null,0); mp_print(mp,")}"); 
20070   mp_end_diagnostic(mp, false);
20071 }
20072
20073 @ Several of the binary operations are potentially complicated by the
20074 fact that |independent| values can sneak into capsules. For example,
20075 we've seen an instance of this difficulty in the unary operation
20076 of negation. In order to reduce the number of cases that need to be
20077 handled, we first change the two operands (if necessary)
20078 to rid them of |independent| components. The original operands are
20079 put into capsules called |old_p| and |old_exp|, which will be
20080 recycled after the binary operation has been safely carried out.
20081
20082 @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>=
20083 if ( old_p!=null ) { 
20084   mp_recycle_value(mp, old_p); mp_free_node(mp, old_p,value_node_size);
20085 }
20086 if ( old_exp!=null ) {
20087   mp_recycle_value(mp, old_exp); mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20088 }
20089
20090 @ A big node is considered to be ``tarnished'' if it contains at least one
20091 independent component. We will define a simple function called `|tarnished|'
20092 that returns |null| if and only if its argument is not tarnished.
20093
20094 @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>=
20095 switch (type(p)) {
20096 case mp_transform_type:
20097 case mp_color_type:
20098 case mp_cmykcolor_type:
20099 case mp_pair_type: 
20100   old_p=mp_tarnished(mp, p);
20101   break;
20102 case mp_independent: old_p=mp_void; break;
20103 default: old_p=null; break;
20104 }
20105 if ( old_p!=null ) {
20106   q=mp_stash_cur_exp(mp); old_p=p; mp_make_exp_copy(mp, old_p);
20107   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
20108 }
20109
20110 @ @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>=
20111 switch (mp->cur_type) {
20112 case mp_transform_type:
20113 case mp_color_type:
20114 case mp_cmykcolor_type:
20115 case mp_pair_type: 
20116   old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20117   break;
20118 case mp_independent:old_exp=mp_void; break;
20119 default: old_exp=null; break;
20120 }
20121 if ( old_exp!=null ) {
20122   old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20123 }
20124
20125 @ @<Declare binary action...@>=
20126 static pointer mp_tarnished (MP mp,pointer p) {
20127   pointer q; /* beginning of the big node */
20128   pointer r; /* current position in the big node */
20129   q=value(p); r=q+mp->big_node_size[type(p)];
20130   do {  
20131    r=r-2;
20132    if ( type(r)==mp_independent ) return mp_void; 
20133   } while (r!=q);
20134   return null;
20135 }
20136
20137 @ @<Add or subtract the current expression from |p|@>=
20138 if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20139   mp_bad_binary(mp, p,c);
20140 } else  {
20141   if ((mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20142     mp_add_or_subtract(mp, p,null,c);
20143   } else {
20144     if ( mp->cur_type!=type(p) )  {
20145       mp_bad_binary(mp, p,c);
20146     } else { 
20147       q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20148       rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20149       while ( r<rr ) { 
20150         mp_add_or_subtract(mp, q,r,c);
20151         q=q+2; r=r+2;
20152       }
20153     }
20154   }
20155 }
20156
20157 @ The first argument to |add_or_subtract| is the location of a value node
20158 in a capsule or pair node that will soon be recycled. The second argument
20159 is either a location within a pair or transform node of |cur_exp|,
20160 or it is null (which means that |cur_exp| itself should be the second
20161 argument).  The third argument is either |plus| or |minus|.
20162
20163 The sum or difference of the numeric quantities will replace the second
20164 operand.  Arithmetic overflow may go undetected; users aren't supposed to
20165 be monkeying around with really big values.
20166 @^overflow in arithmetic@>
20167
20168 @<Declare binary action...@>=
20169 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>
20170 static void mp_add_or_subtract (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
20171   quarterword s,t; /* operand types */
20172   pointer r; /* list traverser */
20173   integer v; /* second operand value */
20174   if ( q==null ) { 
20175     t=mp->cur_type;
20176     if ( t<mp_dependent ) v=mp->cur_exp; else v=dep_list(mp->cur_exp);
20177   } else { 
20178     t=type(q);
20179     if ( t<mp_dependent ) v=value(q); else v=dep_list(q);
20180   }
20181   if ( t==mp_known ) {
20182     if ( c==minus ) negate(v);
20183     if ( type(p)==mp_known ) {
20184       v=mp_slow_add(mp, value(p),v);
20185       if ( q==null ) mp->cur_exp=v; else value(q)=v;
20186       return;
20187     }
20188     @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>;
20189   } else  { 
20190     if ( c==minus ) mp_negate_dep_list(mp, v);
20191     @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>;
20192   }
20193 }
20194
20195 @ @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>=
20196 r=dep_list(p);
20197 while ( info(r)!=null ) r=mp_link(r);
20198 value(r)=mp_slow_add(mp, value(r),v);
20199 if ( q==null ) {
20200   q=mp_get_node(mp, value_node_size); mp->cur_exp=q; mp->cur_type=type(p);
20201   name_type(q)=mp_capsule;
20202 }
20203 dep_list(q)=dep_list(p); type(q)=type(p);
20204 prev_dep(q)=prev_dep(p); mp_link(prev_dep(p))=q;
20205 type(p)=mp_known; /* this will keep the recycler from collecting non-garbage */
20206
20207 @ We prefer |dependent| lists to |mp_proto_dependent| ones, because it is
20208 nice to retain the extra accuracy of |fraction| coefficients.
20209 But we have to handle both kinds, and mixtures too.
20210
20211 @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>=
20212 if ( type(p)==mp_known ) {
20213   @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>;
20214 } else { 
20215   s=type(p); r=dep_list(p);
20216   if ( t==mp_dependent ) {
20217     if ( s==mp_dependent ) {
20218       if ( mp_max_coef(mp, r)+mp_max_coef(mp, v)<coef_bound )
20219         v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_dependent); goto DONE;
20220       } /* |fix_needed| will necessarily be false */
20221       t=mp_proto_dependent; 
20222       v=mp_p_over_v(mp, v,unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
20223     }
20224     if ( s==mp_proto_dependent ) v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_proto_dependent);
20225     else v=mp_p_plus_fq(mp, v,unity,r,mp_proto_dependent,mp_dependent);
20226  DONE:  
20227     @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>;
20228   }
20229
20230 @ @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>=
20231
20232   while ( info(v)!=null ) v=mp_link(v);
20233   value(v)=mp_slow_add(mp, value(p),value(v));
20234 }
20235
20236 @ @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>=
20237 if ( q!=null ) mp_dep_finish(mp, v,q,t);
20238 else  { mp->cur_type=t; mp_dep_finish(mp, v,null,t); }
20239
20240 @ Here's the current situation: The dependency list |v| of type |t|
20241 should either be put into the current expression (if |q=null|) or
20242 into location |q| within a pair node (otherwise). The destination (|cur_exp|
20243 or |q|) formerly held a dependency list with the same
20244 final pointer as the list |v|.
20245
20246 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>=
20247 static void mp_dep_finish (MP mp, pointer v, pointer q, quarterword t) {
20248   pointer p; /* the destination */
20249   scaled vv; /* the value, if it is |known| */
20250   if ( q==null ) p=mp->cur_exp; else p=q;
20251   dep_list(p)=v; type(p)=t;
20252   if ( info(v)==null ) { 
20253     vv=value(v);
20254     if ( q==null ) { 
20255       mp_flush_cur_exp(mp, vv);
20256     } else  { 
20257       mp_recycle_value(mp, p); type(q)=mp_known; value(q)=vv; 
20258     }
20259   } else if ( q==null ) {
20260     mp->cur_type=t;
20261   }
20262   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20263 }
20264
20265 @ Let's turn now to the six basic relations of comparison.
20266
20267 @<Additional cases of binary operators@>=
20268 case less_than: case less_or_equal: case greater_than:
20269 case greater_or_equal: case equal_to: case unequal_to:
20270   check_arith; /* at this point |arith_error| should be |false|? */
20271   if ( (mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20272     mp_add_or_subtract(mp, p,null,minus); /* |cur_exp:=(p)-cur_exp| */
20273   } else if ( mp->cur_type!=type(p) ) {
20274     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE; 
20275   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
20276     mp_flush_cur_exp(mp, mp_str_vs_str(mp, value(p),mp->cur_exp));
20277   } else if ((mp->cur_type==mp_unknown_string)||
20278            (mp->cur_type==mp_unknown_boolean) ) {
20279     @<Check if unknowns have been equated@>;
20280   } else if ( (mp->cur_type<=mp_pair_type)&&(mp->cur_type>=mp_transform_type)) {
20281     @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>;
20282   } else if ( mp->cur_type==mp_boolean_type ) {
20283     mp_flush_cur_exp(mp, mp->cur_exp-value(p));
20284   } else { 
20285     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE;
20286   }
20287   @<Compare the current expression with zero@>;
20288 DONE:  
20289   mp->arith_error=false; /* ignore overflow in comparisons */
20290   break;
20291
20292 @ @<Compare the current expression with zero@>=
20293 if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20294   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
20295     mp_disp_err(mp, p,"");
20296     help1("The quantities shown above have not been equated.")
20297   } else  {
20298     help2("Oh dear. I can\'t decide if the expression above is positive,",
20299           "negative, or zero. So this comparison test won't be `true'.");
20300   }
20301   exp_err("Unknown relation will be considered false");
20302 @.Unknown relation...@>
20303   mp_put_get_flush_error(mp, false_code);
20304 } else {
20305   switch (c) {
20306   case less_than: boolean_reset(mp->cur_exp<0); break;
20307   case less_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp<=0); break;
20308   case greater_than: boolean_reset(mp->cur_exp>0); break;
20309   case greater_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp>=0); break;
20310   case equal_to: boolean_reset(mp->cur_exp==0); break;
20311   case unequal_to: boolean_reset(mp->cur_exp!=0); break;
20312   }; /* there are no other cases */
20313 }
20314 mp->cur_type=mp_boolean_type
20315
20316 @ When two unknown strings are in the same ring, we know that they are
20317 equal. Otherwise, we don't know whether they are equal or not, so we
20318 make no change.
20319
20320 @<Check if unknowns have been equated@>=
20321
20322   q=value(mp->cur_exp);
20323   while ( (q!=mp->cur_exp)&&(q!=p) ) q=value(q);
20324   if ( q==p ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
20325 }
20326
20327 @ @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>=
20328
20329   q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20330   rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type]-2;
20331   while (1) { mp_add_or_subtract(mp, q,r,minus);
20332     if ( type(r)!=mp_known ) break;
20333     if ( value(r)!=0 ) break;
20334     if ( r==rr ) break;
20335     q=q+2; r=r+2;
20336   }
20337   mp_take_part(mp, name_type(r)+x_part-mp_x_part_sector);
20338 }
20339
20340 @ Here we use the sneaky fact that |and_op-false_code=or_op-true_code|.
20341
20342 @<Additional cases of binary operators@>=
20343 case and_op:
20344 case or_op: 
20345   if ( (type(p)!=mp_boolean_type)||(mp->cur_type!=mp_boolean_type) )
20346     mp_bad_binary(mp, p,c);
20347   else if ( value(p)==c+false_code-and_op ) mp->cur_exp=value(p);
20348   break;
20349
20350 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20351 case times: 
20352   if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20353    mp_bad_binary(mp, p,times);
20354   } else if ( (mp->cur_type==mp_known)||(type(p)==mp_known) ) {
20355     @<Multiply when at least one operand is known@>;
20356   } else if ( (mp_nice_color_or_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type>mp_pair_type))
20357       ||(mp_nice_color_or_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type)&&
20358           (type(p)>mp_pair_type)) ) {
20359     mp_hard_times(mp, p); 
20360     binary_return;
20361   } else {
20362     mp_bad_binary(mp, p,times);
20363   }
20364   break;
20365
20366 @ @<Multiply when at least one operand is known@>=
20367
20368   if ( type(p)==mp_known ) {
20369     v=value(p); mp_free_node(mp, p,value_node_size); 
20370   } else {
20371     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20372   }
20373   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20374     mp->cur_exp=mp_take_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20375   } else if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||
20376               (mp->cur_type==mp_color_type)||
20377               (mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) ) {
20378     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20379     do {  
20380        p=p-2; mp_dep_mult(mp, p,v,true);
20381     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20382   } else {
20383     mp_dep_mult(mp, null,v,true);
20384   }
20385   binary_return;
20386 }
20387
20388 @ @<Declare binary action...@>=
20389 static void mp_dep_mult (MP mp,pointer p, integer v, boolean v_is_scaled) {
20390   pointer q; /* the dependency list being multiplied by |v| */
20391   quarterword s,t; /* its type, before and after */
20392   if ( p==null ) {
20393     q=mp->cur_exp;
20394   } else if ( type(p)!=mp_known ) {
20395     q=p;
20396   } else { 
20397     if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
20398     else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
20399     return;
20400   };
20401   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20402   if ( t==mp_dependent ) if ( v_is_scaled )
20403     if (mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),abs(v),coef_bound-1,unity)>=0 ) 
20404       t=mp_proto_dependent;
20405   q=mp_p_times_v(mp, q,v,s,t,v_is_scaled); 
20406   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20407 }
20408
20409 @ Here is a routine that is similar to |times|; but it is invoked only
20410 internally, when |v| is a |fraction| whose magnitude is at most~1,
20411 and when |cur_type>=mp_color_type|.
20412
20413 @c 
20414 static void mp_frac_mult (MP mp,scaled n, scaled d) {
20415   /* multiplies |cur_exp| by |n/d| */
20416   pointer p; /* a pair node */
20417   pointer old_exp; /* a capsule to recycle */
20418   fraction v; /* |n/d| */
20419   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
20420     @<Trace the fraction multiplication@>;
20421   }
20422   switch (mp->cur_type) {
20423   case mp_transform_type:
20424   case mp_color_type:
20425   case mp_cmykcolor_type:
20426   case mp_pair_type:
20427    old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20428    break;
20429   case mp_independent: old_exp=mp_void; break;
20430   default: old_exp=null; break;
20431   }
20432   if ( old_exp!=null ) { 
20433      old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20434   }
20435   v=mp_make_fraction(mp, n,d);
20436   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20437     mp->cur_exp=mp_take_fraction(mp, mp->cur_exp,v);
20438   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20439     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20440     do {  
20441       p=p-2;
20442       mp_dep_mult(mp, p,v,false);
20443     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20444   } else {
20445     mp_dep_mult(mp, null,v,false);
20446   }
20447   if ( old_exp!=null ) {
20448     mp_recycle_value(mp, old_exp); 
20449     mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20450   }
20451 }
20452
20453 @ @<Trace the fraction multiplication@>=
20454
20455   mp_begin_diagnostic(mp); 
20456   mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_scaled(mp,n); mp_print_char(mp,xord('/'));
20457   mp_print_scaled(mp,d); mp_print(mp,")*("); mp_print_exp(mp,null,0); 
20458   mp_print(mp,")}");
20459   mp_end_diagnostic(mp, false);
20460 }
20461
20462 @ The |hard_times| routine multiplies a nice color or pair by a dependency list.
20463
20464 @<Declare binary action procedures@>=
20465 static void mp_hard_times (MP mp,pointer p) {
20466   pointer q; /* a copy of the dependent variable |p| */
20467   pointer r; /* a component of the big node for the nice color or pair */
20468   scaled v; /* the known value for |r| */
20469   if ( type(p)<=mp_pair_type ) { 
20470      q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p); p=q;
20471   }; /* now |cur_type=mp_pair_type| or |cur_type=mp_color_type| */
20472   r=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20473   while (1) { 
20474     r=r-2;
20475     v=value(r);
20476     type(r)=type(p);
20477     if ( r==value(mp->cur_exp) ) 
20478       break;
20479     mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
20480     mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20481   }
20482   mp->mem[value_loc(r)]=mp->mem[value_loc(p)];
20483   mp_link(prev_dep(p))=r;
20484   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20485   mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20486 }
20487
20488 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20489 case over: 
20490   if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20491     mp_bad_binary(mp, p,over);
20492   } else { 
20493     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20494     if ( v==0 ) {
20495       @<Squeal about division by zero@>;
20496     } else { 
20497       if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20498         mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20499       } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20500         p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20501         do {  
20502           p=p-2;  mp_dep_div(mp, p,v);
20503         } while (p!=value(mp->cur_exp));
20504       } else {
20505         mp_dep_div(mp, null,v);
20506       }
20507     }
20508     binary_return;
20509   }
20510   break;
20511
20512 @ @<Declare binary action...@>=
20513 static void mp_dep_div (MP mp,pointer p, scaled v) {
20514   pointer q; /* the dependency list being divided by |v| */
20515   quarterword s,t; /* its type, before and after */
20516   if ( p==null ) q=mp->cur_exp;
20517   else if ( type(p)!=mp_known ) q=p;
20518   else { value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v); return; };
20519   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20520   if ( t==mp_dependent )
20521     if ( mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),unity,coef_bound-1,abs(v))>=0 ) 
20522       t=mp_proto_dependent;
20523   q=mp_p_over_v(mp, q,v,s,t); 
20524   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20525 }
20526
20527 @ @<Squeal about division by zero@>=
20528
20529   exp_err("Division by zero");
20530 @.Division by zero@>
20531   help2("You're trying to divide the quantity shown above the error",
20532         "message by zero. I'm going to divide it by one instead.");
20533   mp_put_get_error(mp);
20534 }
20535
20536 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20537 case pythag_add:
20538 case pythag_sub: 
20539    if ( (mp->cur_type==mp_known)&&(type(p)==mp_known) ) {
20540      if ( c==pythag_add ) mp->cur_exp=mp_pyth_add(mp, value(p),mp->cur_exp);
20541      else mp->cur_exp=mp_pyth_sub(mp, value(p),mp->cur_exp);
20542    } else mp_bad_binary(mp, p,c);
20543    break;
20544
20545 @ The next few sections of the program deal with affine transformations
20546 of coordinate data.
20547
20548 @<Additional cases of binary operators@>=
20549 case rotated_by: case slanted_by:
20550 case scaled_by: case shifted_by: case transformed_by:
20551 case x_scaled: case y_scaled: case z_scaled:
20552   if ( type(p)==mp_path_type ) { 
20553     path_trans(c,p); binary_return;
20554   } else if ( type(p)==mp_pen_type ) { 
20555     pen_trans(c,p);
20556     mp->cur_exp=mp_convex_hull(mp, mp->cur_exp); 
20557       /* rounding error could destroy convexity */
20558     binary_return;
20559   } else if ( (type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_transform_type) ) {
20560     mp_big_trans(mp, p,c);
20561   } else if ( type(p)==mp_picture_type ) {
20562     mp_do_edges_trans(mp, p,c); binary_return;
20563   } else {
20564     mp_bad_binary(mp, p,c);
20565   }
20566   break;
20567
20568 @ Let |c| be one of the eight transform operators. The procedure call
20569 |set_up_trans(c)| first changes |cur_exp| to a transform that corresponds to
20570 |c| and the original value of |cur_exp|. (In particular, |cur_exp| doesn't
20571 change at all if |c=transformed_by|.)
20572
20573 Then, if all components of the resulting transform are |known|, they are
20574 moved to the global variables |txx|, |txy|, |tyx|, |tyy|, |tx|, |ty|;
20575 and |cur_exp| is changed to the known value zero.
20576
20577 @<Declare binary action...@>=
20578 static void mp_set_up_trans (MP mp,quarterword c) {
20579   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
20580   if ( (c!=transformed_by)||(mp->cur_type!=mp_transform_type) ) {
20581     @<Put the current transform into |cur_exp|@>;
20582   }
20583   @<If the current transform is entirely known, stash it in global variables;
20584     otherwise |return|@>;
20585 }
20586
20587 @ @<Glob...@>=
20588 scaled txx;
20589 scaled txy;
20590 scaled tyx;
20591 scaled tyy;
20592 scaled tx;
20593 scaled ty; /* current transform coefficients */
20594
20595 @ @<Put the current transform...@>=
20596
20597   p=mp_stash_cur_exp(mp); 
20598   mp->cur_exp=mp_id_transform(mp); 
20599   mp->cur_type=mp_transform_type;
20600   q=value(mp->cur_exp);
20601   switch (c) {
20602   @<For each of the eight cases, change the relevant fields of |cur_exp|
20603     and |goto done|;
20604     but do nothing if capsule |p| doesn't have the appropriate type@>;
20605   }; /* there are no other cases */
20606   mp_disp_err(mp, p,"Improper transformation argument");
20607 @.Improper transformation argument@>
20608   help3("The expression shown above has the wrong type,",
20609        "so I can\'t transform anything using it.",
20610        "Proceed, and I'll omit the transformation.");
20611   mp_put_get_error(mp);
20612 DONE: 
20613   mp_recycle_value(mp, p); 
20614   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20615 }
20616
20617 @ @<If the current transform is entirely known, ...@>=
20618 q=value(mp->cur_exp); r=q+transform_node_size;
20619 do {  
20620   r=r-2;
20621   if ( type(r)!=mp_known ) return;
20622 } while (r!=q);
20623 mp->txx=value(xx_part_loc(q));
20624 mp->txy=value(xy_part_loc(q));
20625 mp->tyx=value(yx_part_loc(q));
20626 mp->tyy=value(yy_part_loc(q));
20627 mp->tx=value(x_part_loc(q));
20628 mp->ty=value(y_part_loc(q));
20629 mp_flush_cur_exp(mp, 0)
20630
20631 @ @<For each of the eight cases...@>=
20632 case rotated_by:
20633   if ( type(p)==mp_known )
20634     @<Install sines and cosines, then |goto done|@>;
20635   break;
20636 case slanted_by:
20637   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20638    mp_install(mp, xy_part_loc(q),p); goto DONE;
20639   };
20640   break;
20641 case scaled_by:
20642   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20643     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); 
20644     goto DONE;
20645   };
20646   break;
20647 case shifted_by:
20648   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
20649     r=value(p); mp_install(mp, x_part_loc(q),x_part_loc(r));
20650     mp_install(mp, y_part_loc(q),y_part_loc(r)); goto DONE;
20651   };
20652   break;
20653 case x_scaled:
20654   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20655     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); goto DONE;
20656   };
20657   break;
20658 case y_scaled:
20659   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20660     mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); goto DONE;
20661   };
20662   break;
20663 case z_scaled:
20664   if ( type(p)==mp_pair_type )
20665     @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>;
20666   break;
20667 case transformed_by:
20668   break;
20669   
20670
20671 @ @<Install sines and cosines, then |goto done|@>=
20672 { mp_n_sin_cos(mp, (value(p) % three_sixty_units)*16);
20673   value(xx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
20674   value(yx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
20675   value(xy_part_loc(q))=-value(yx_part_loc(q));
20676   value(yy_part_loc(q))=value(xx_part_loc(q));
20677   goto DONE;
20678 }
20679
20680 @ @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>=
20681
20682   r=value(p);
20683   mp_install(mp, xx_part_loc(q),x_part_loc(r));
20684   mp_install(mp, yy_part_loc(q),x_part_loc(r));
20685   mp_install(mp, yx_part_loc(q),y_part_loc(r));
20686   if ( type(y_part_loc(r))==mp_known ) negate(value(y_part_loc(r)));
20687   else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(y_part_loc(r)));
20688   mp_install(mp, xy_part_loc(q),y_part_loc(r));
20689   goto DONE;
20690 }
20691
20692 @ Procedure |set_up_known_trans| is like |set_up_trans|, but it
20693 insists that the transformation be entirely known.
20694
20695 @<Declare binary action...@>=
20696 static void mp_set_up_known_trans (MP mp,quarterword c) { 
20697   mp_set_up_trans(mp, c);
20698   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20699     exp_err("Transform components aren't all known");
20700 @.Transform components...@>
20701     help3("I'm unable to apply a partially specified transformation",
20702       "except to a fully known pair or transform.",
20703       "Proceed, and I'll omit the transformation.");
20704     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
20705     mp->txx=unity; mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tyy=unity; 
20706     mp->tx=0; mp->ty=0;
20707   }
20708 }
20709
20710 @ Here's a procedure that applies the transform |txx..ty| to a pair of
20711 coordinates in locations |p| and~|q|.
20712
20713 @<Declare binary action...@>= 
20714 static void mp_trans (MP mp,pointer p, pointer q) {
20715   scaled v; /* the new |x| value */
20716   v=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->txx)+
20717   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->txy)+mp->tx;
20718   mp->mem[q].sc=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->tyx)+
20719   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->tyy)+mp->ty;
20720   mp->mem[p].sc=v;
20721 }
20722
20723 @ The simplest transformation procedure applies a transform to all
20724 coordinates of a path.  The |path_trans(c)(p)| macro applies
20725 a transformation defined by |cur_exp| and the transform operator |c|
20726 to the path~|p|.
20727
20728 @d path_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20729                      mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20730                      mp_do_path_trans(mp, mp->cur_exp); }
20731
20732 @<Declare binary action...@>=
20733 static void mp_do_path_trans (MP mp,pointer p) {
20734   pointer q; /* list traverser */
20735   q=p;
20736   do { 
20737     if ( left_type(q)!=mp_endpoint ) 
20738       mp_trans(mp, q+3,q+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20739     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20740     if ( right_type(q)!=mp_endpoint ) 
20741       mp_trans(mp, q+5,q+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20742 @^data structure assumptions@>
20743     q=mp_link(q);
20744   } while (q!=p);
20745 }
20746
20747 @ Transforming a pen is very similar, except that there are no |left_type|
20748 and |right_type| fields.
20749
20750 @d pen_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20751                     mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20752                     mp_do_pen_trans(mp, mp->cur_exp); }
20753
20754 @<Declare binary action...@>=
20755 static void mp_do_pen_trans (MP mp,pointer p) {
20756   pointer q; /* list traverser */
20757   if ( pen_is_elliptical(p) ) {
20758     mp_trans(mp, p+3,p+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20759     mp_trans(mp, p+5,p+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20760   };
20761   q=p;
20762   do { 
20763     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20764 @^data structure assumptions@>
20765     q=mp_link(q);
20766   } while (q!=p);
20767 }
20768
20769 @ The next transformation procedure applies to edge structures. It will do
20770 any transformation, but the results may be substandard if the picture contains
20771 text that uses downloaded bitmap fonts.  The binary action procedure is
20772 |do_edges_trans|, but we also need a function that just scales a picture.
20773 That routine is |scale_edges|.  Both it and the underlying routine |edges_trans|
20774 should be thought of as procedures that update an edge structure |h|, except
20775 that they have to return a (possibly new) structure because of the need to call
20776 |private_edges|.
20777
20778 @<Declare binary action...@>=
20779 static pointer mp_edges_trans (MP mp, pointer h) {
20780   pointer q; /* the object being transformed */
20781   pointer r,s; /* for list manipulation */
20782   scaled sx,sy; /* saved transformation parameters */
20783   scaled sqdet; /* square root of determinant for |dash_scale| */
20784   integer sgndet; /* sign of the determinant */
20785   scaled v; /* a temporary value */
20786   h=mp_private_edges(mp, h);
20787   sqdet=mp_sqrt_det(mp, mp->txx,mp->txy,mp->tyx,mp->tyy);
20788   sgndet=mp_ab_vs_cd(mp, mp->txx,mp->tyy,mp->txy,mp->tyx);
20789   if ( dash_list(h)!=null_dash ) {
20790     @<Try to transform the dash list of |h|@>;
20791   }
20792   @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly
20793     without scanning the whole structure@>;  
20794   q=mp_link(dummy_loc(h));
20795   while ( q!=null ) { 
20796     @<Transform graphical object |q|@>;
20797     q=mp_link(q);
20798   }
20799   return h;
20800 }
20801 static void mp_do_edges_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
20802   mp_set_up_known_trans(mp, c);
20803   value(p)=mp_edges_trans(mp, value(p));
20804   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20805 }
20806 static void mp_scale_edges (MP mp) { 
20807   mp->txx=mp->se_sf; mp->tyy=mp->se_sf;
20808   mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tx=0; mp->ty=0;
20809   mp->se_pic=mp_edges_trans(mp, mp->se_pic);
20810 }
20811
20812 @ @<Try to transform the dash list of |h|@>=
20813 if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0)||
20814      (mp->ty!=0)||(abs(mp->txx)!=abs(mp->tyy))) {
20815   mp_flush_dash_list(mp, h);
20816 } else { 
20817   if ( mp->txx<0 ) { @<Reverse the dash list of |h|@>; } 
20818   @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>;
20819   dash_y(h)=mp_take_scaled(mp, dash_y(h),abs(mp->tyy));
20820 }
20821
20822 @ @<Reverse the dash list of |h|@>=
20823
20824   r=dash_list(h);
20825   dash_list(h)=null_dash;
20826   while ( r!=null_dash ) {
20827     s=r; r=mp_link(r);
20828     v=start_x(s); start_x(s)=stop_x(s); stop_x(s)=v;
20829     mp_link(s)=dash_list(h);
20830     dash_list(h)=s;
20831   }
20832 }
20833
20834 @ @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>=
20835 r=dash_list(h);
20836 while ( r!=null_dash ) {
20837   start_x(r)=mp_take_scaled(mp, start_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20838   stop_x(r)=mp_take_scaled(mp, stop_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20839   r=mp_link(r);
20840 }
20841
20842 @ @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly...@>=
20843 if ( (mp->txx==0)&&(mp->tyy==0) ) {
20844   @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>;
20845 } else if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0) ) {
20846   mp_init_bbox(mp, h);
20847   goto DONE1;
20848 }
20849 if ( minx_val(h)<=maxx_val(h) ) {
20850   @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift by
20851    |(tx,ty)|@>;
20852 }
20853 DONE1:
20854
20855
20856
20857 @ @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>=
20858
20859   v=minx_val(h); minx_val(h)=miny_val(h); miny_val(h)=v;
20860   v=maxx_val(h); maxx_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20861 }
20862
20863 @ The sum ``|txx+txy|'' is whichever of |txx| or |txy| is nonzero.  The other
20864 sum is similar.
20865
20866 @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift...@>=
20867
20868   minx_val(h)=mp_take_scaled(mp, minx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20869   maxx_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20870   miny_val(h)=mp_take_scaled(mp, miny_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20871   maxy_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxy_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20872   if ( mp->txx+mp->txy<0 ) {
20873     v=minx_val(h); minx_val(h)=maxx_val(h); maxx_val(h)=v;
20874   }
20875   if ( mp->tyx+mp->tyy<0 ) {
20876     v=miny_val(h); miny_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20877   }
20878 }
20879
20880 @ Now we ready for the main task of transforming the graphical objects in edge
20881 structure~|h|.
20882
20883 @<Transform graphical object |q|@>=
20884 switch (type(q)) {
20885 case mp_fill_code: case mp_stroked_code: 
20886   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20887   @<Transform |pen_p(q)|, making sure polygonal pens stay counter-clockwise@>;
20888   break;
20889 case mp_start_clip_code: case mp_start_bounds_code: 
20890   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20891   break;
20892 case mp_text_code: 
20893   r=text_tx_loc(q);
20894   @<Transform the compact transformation starting at |r|@>;
20895   break;
20896 case mp_stop_clip_code: case mp_stop_bounds_code: 
20897   break;
20898 } /* there are no other cases */
20899
20900 @ Note that the shift parameters |(tx,ty)| apply only to the path being stroked.
20901 The |dash_scale| has to be adjusted  to scale the dash lengths in |dash_p(q)|
20902 since the \ps\ output procedures will try to compensate for the transformation
20903 we are applying to |pen_p(q)|.  Since this compensation is based on the square
20904 root of the determinant, |sqdet| is the appropriate factor.
20905
20906 @<Transform |pen_p(q)|, making sure...@>=
20907 if ( pen_p(q)!=null ) {
20908   sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20909   mp->tx=0; mp->ty=0;
20910   mp_do_pen_trans(mp, pen_p(q));
20911   if ( ((type(q)==mp_stroked_code)&&(dash_p(q)!=null)) )
20912     dash_scale(q)=mp_take_scaled(mp, dash_scale(q),sqdet);
20913   if ( ! pen_is_elliptical(pen_p(q)) )
20914     if ( sgndet<0 )
20915       pen_p(q)=mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, pen_p(q)),true); 
20916          /* this unreverses the pen */
20917   mp->tx=sx; mp->ty=sy;
20918 }
20919
20920 @ This uses the fact that transformations are stored in the order
20921 |(tx,ty,txx,txy,tyx,tyy)|.
20922 @^data structure assumptions@>
20923
20924 @<Transform the compact transformation starting at |r|@>=
20925 mp_trans(mp, r,r+1);
20926 sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20927 mp->tx=0; mp->ty=0;
20928 mp_trans(mp, r+2,r+4);
20929 mp_trans(mp, r+3,r+5);
20930 mp->tx=sx; mp->ty=sy
20931
20932 @ The hard cases of transformation occur when big nodes are involved,
20933 and when some of their components are unknown.
20934
20935 @<Declare binary action...@>=
20936 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>
20937 static void mp_big_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) {
20938   pointer q,r,pp,qq; /* list manipulation registers */
20939   quarterword s; /* size of a big node */
20940   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=value(p); r=q+s;
20941   do {  
20942     r=r-2;
20943     if ( type(r)!=mp_known ) {
20944       @<Transform an unknown big node and |return|@>;
20945     }
20946   } while (r!=q);
20947   @<Transform a known big node@>;
20948 } /* node |p| will now be recycled by |do_binary| */
20949
20950 @ @<Transform an unknown big node and |return|@>=
20951
20952   mp_set_up_known_trans(mp, c); mp_make_exp_copy(mp, p); 
20953   r=value(mp->cur_exp);
20954   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20955     mp_bilin1(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,xy_part_loc(q),mp->tyx,0);
20956     mp_bilin1(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,xx_part_loc(q),mp->tyx,0);
20957     mp_bilin1(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,yy_part_loc(q),mp->txy,0);
20958     mp_bilin1(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,yx_part_loc(q),mp->txy,0);
20959   }
20960   mp_bilin1(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,x_part_loc(q),mp->tyx,mp->ty);
20961   mp_bilin1(mp, x_part_loc(r),mp->txx,y_part_loc(q),mp->txy,mp->tx);
20962   return;
20963 }
20964
20965 @ Let |p| point to a two-word value field inside a big node of |cur_exp|,
20966 and let |q| point to a another value field. The |bilin1| procedure
20967 replaces |p| by $p\cdot t+q\cdot u+\delta$.
20968
20969 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20970 static void mp_bilin1 (MP mp, pointer p, scaled t, pointer q, 
20971                 scaled u, scaled delta) {
20972   pointer r; /* list traverser */
20973   if ( t!=unity ) mp_dep_mult(mp, p,t,true);
20974   if ( u!=0 ) {
20975     if ( type(q)==mp_known ) {
20976       delta+=mp_take_scaled(mp, value(q),u);
20977     } else { 
20978       @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>;
20979       dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),u,dep_list(q),
20980                                mp_proto_dependent,type(q));
20981     }
20982   }
20983   if ( type(p)==mp_known ) {
20984     value(p)+=delta;
20985   } else {
20986     r=dep_list(p);
20987     while ( info(r)!=null ) r=mp_link(r);
20988     delta+=value(r);
20989     if ( r!=dep_list(p) ) value(r)=delta;
20990     else { mp_recycle_value(mp, p); type(p)=mp_known; value(p)=delta; };
20991   }
20992   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20993 }
20994
20995 @ @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>=
20996 if ( type(p)!=mp_proto_dependent ) {
20997   if ( type(p)==mp_known ) 
20998     mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, value(p)));
20999   else 
21000     dep_list(p)=mp_p_times_v(mp, dep_list(p),unity,mp_dependent,
21001                              mp_proto_dependent,true);
21002   type(p)=mp_proto_dependent;
21003 }
21004
21005 @ @<Transform a known big node@>=
21006 mp_set_up_trans(mp, c);
21007 if ( mp->cur_type==mp_known ) {
21008   @<Transform known by known@>;
21009 } else { 
21010   pp=mp_stash_cur_exp(mp); qq=value(pp);
21011   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
21012   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
21013     mp_bilin2(mp, yy_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
21014       value(xy_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
21015     mp_bilin2(mp, yx_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
21016       value(xx_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
21017     mp_bilin2(mp, xy_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
21018       value(yy_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
21019     mp_bilin2(mp, xx_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
21020       value(yx_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
21021   };
21022   mp_bilin2(mp, y_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
21023     value(x_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),y_part_loc(qq));
21024   mp_bilin2(mp, x_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
21025     value(y_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),x_part_loc(qq));
21026   mp_recycle_value(mp, pp); mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
21027 }
21028
21029 @ Let |p| be a |mp_proto_dependent| value whose dependency list ends
21030 at |dep_final|. The following procedure adds |v| times another
21031 numeric quantity to~|p|.
21032
21033 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
21034 static void mp_add_mult_dep (MP mp,pointer p, scaled v, pointer r) { 
21035   if ( type(r)==mp_known ) {
21036     value(mp->dep_final)+=mp_take_scaled(mp, value(r),v);
21037   } else  { 
21038     dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),v,dep_list(r),
21039                                                          mp_proto_dependent,type(r));
21040     if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
21041   }
21042 }
21043
21044 @ The |bilin2| procedure is something like |bilin1|, but with known
21045 and unknown quantities reversed. Parameter |p| points to a value field
21046 within the big node for |cur_exp|; and |type(p)=mp_known|. Parameters
21047 |t| and~|u| point to value fields elsewhere; so does parameter~|q|,
21048 unless it is |null| (which stands for zero). Location~|p| will be
21049 replaced by $p\cdot t+v\cdot u+q$.
21050
21051 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
21052 static void mp_bilin2 (MP mp,pointer p, pointer t, scaled v, 
21053                 pointer u, pointer q) {
21054   scaled vv; /* temporary storage for |value(p)| */
21055   vv=value(p); type(p)=mp_proto_dependent;
21056   mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, 0)); /* this sets |dep_final| */
21057   if ( vv!=0 ) 
21058     mp_add_mult_dep(mp, p,vv,t); /* |dep_final| doesn't change */
21059   if ( v!=0 ) mp_add_mult_dep(mp, p,v,u);
21060   if ( q!=null ) mp_add_mult_dep(mp, p,unity,q);
21061   if ( dep_list(p)==mp->dep_final ) {
21062     vv=value(mp->dep_final); mp_recycle_value(mp, p);
21063     type(p)=mp_known; value(p)=vv;
21064   }
21065 }
21066
21067 @ @<Transform known by known@>=
21068
21069   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
21070   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
21071     mp_bilin3(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,value(xy_part_loc(q)),mp->tyx,0);
21072     mp_bilin3(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,value(xx_part_loc(q)),mp->tyx,0);
21073     mp_bilin3(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,value(yy_part_loc(q)),mp->txy,0);
21074     mp_bilin3(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,value(yx_part_loc(q)),mp->txy,0);
21075   }
21076   mp_bilin3(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,value(x_part_loc(q)),mp->tyx,mp->ty);
21077   mp_bilin3(mp, x_part_loc(r),mp->txx,value(y_part_loc(q)),mp->txy,mp->tx);
21078 }
21079
21080 @ Finally, in |bilin3| everything is |known|.
21081
21082 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
21083 static void mp_bilin3 (MP mp,pointer p, scaled t, 
21084                scaled v, scaled u, scaled delta) { 
21085   if ( t!=unity )
21086     delta+=mp_take_scaled(mp, value(p),t);
21087   else 
21088     delta+=value(p);
21089   if ( u!=0 ) value(p)=delta+mp_take_scaled(mp, v,u);
21090   else value(p)=delta;
21091 }
21092
21093 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21094 case concatenate: 
21095   if ( (mp->cur_type==mp_string_type)&&(type(p)==mp_string_type) ) mp_cat(mp, p);
21096   else mp_bad_binary(mp, p,concatenate);
21097   break;
21098 case substring_of: 
21099   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_string_type) )
21100     mp_chop_string(mp, value(p));
21101   else mp_bad_binary(mp, p,substring_of);
21102   break;
21103 case subpath_of: 
21104   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21105   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_path_type) )
21106     mp_chop_path(mp, value(p));
21107   else mp_bad_binary(mp, p,subpath_of);
21108   break;
21109
21110 @ @<Declare binary action...@>=
21111 static void mp_cat (MP mp,pointer p) {
21112   str_number a,b; /* the strings being concatenated */
21113   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
21114   a=value(p); b=mp->cur_exp; str_room(length(a)+length(b));
21115   for (k=mp->str_start[a];k<=str_stop(a)-1;k++) {
21116     append_char(mp->str_pool[k]);
21117   }
21118   for (k=mp->str_start[b];k<=str_stop(b)-1;k++) {
21119     append_char(mp->str_pool[k]);
21120   }
21121   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(b);
21122 }
21123
21124 @ @<Declare binary action...@>=
21125 static void mp_chop_string (MP mp,pointer p) {
21126   integer a, b; /* start and stop points */
21127   integer l; /* length of the original string */
21128   integer k; /* runs from |a| to |b| */
21129   str_number s; /* the original string */
21130   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21131   a=mp_round_unscaled(mp, value(x_part_loc(p)));
21132   b=mp_round_unscaled(mp, value(y_part_loc(p)));
21133   if ( a<=b ) reversed=false;
21134   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21135   s=mp->cur_exp; l=length(s);
21136   if ( a<0 ) { 
21137     a=0;
21138     if ( b<0 ) b=0;
21139   }
21140   if ( b>l ) { 
21141     b=l;
21142     if ( a>l ) a=l;
21143   }
21144   str_room(b-a);
21145   if ( reversed ) {
21146     for (k=mp->str_start[s]+b-1;k>=mp->str_start[s]+a;k--)  {
21147       append_char(mp->str_pool[k]);
21148     }
21149   } else  {
21150     for (k=mp->str_start[s]+a;k<=mp->str_start[s]+b-1;k++)  {
21151       append_char(mp->str_pool[k]);
21152     }
21153   }
21154   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(s);
21155 }
21156
21157 @ @<Declare binary action...@>=
21158 static void mp_chop_path (MP mp,pointer p) {
21159   pointer q; /* a knot in the original path */
21160   pointer pp,qq,rr,ss; /* link variables for copies of path nodes */
21161   scaled a,b,k,l; /* indices for chopping */
21162   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21163   l=mp_path_length(mp); a=value(x_part_loc(p)); b=value(y_part_loc(p));
21164   if ( a<=b ) reversed=false;
21165   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21166   @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>;
21167   q=mp->cur_exp;
21168   while ( a>=unity ) {
21169     q=mp_link(q); a=a-unity; b=b-unity;
21170   }
21171   if ( b==a ) {
21172     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>; 
21173   } else { 
21174     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>; 
21175   }
21176   left_type(pp)=mp_endpoint; right_type(qq)=mp_endpoint; mp_link(qq)=pp;
21177   mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp);
21178   if ( reversed ) {
21179     mp->cur_exp=mp_link(mp_htap_ypoc(mp, pp)); mp_toss_knot_list(mp, pp);
21180   } else {
21181     mp->cur_exp=pp;
21182   }
21183 }
21184
21185 @ @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>=
21186 if ( a<0 ) {
21187   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21188     a=0; if ( b<0 ) b=0;
21189   } else  {
21190     do {  a=a+l; b=b+l; } while (a<0); /* a cycle always has length |l>0| */
21191   }
21192 }
21193 if ( b>l ) {
21194   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21195     b=l; if ( a>l ) a=l;
21196   } else {
21197     while ( a>=l ) { 
21198       a=a-l; b=b-l;
21199     }
21200   }
21201 }
21202
21203 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>=
21204
21205   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21206   do {  
21207     q=mp_link(q); rr=qq; qq=mp_copy_knot(mp, q); mp_link(rr)=qq; b=b-unity;
21208   } while (b>0);
21209   if ( a>0 ) {
21210     ss=pp; pp=mp_link(pp);
21211     mp_split_cubic(mp, ss,a*010000); pp=mp_link(ss);
21212     mp_free_node(mp, ss,knot_node_size);
21213     if ( rr==ss ) {
21214       b=mp_make_scaled(mp, b,unity-a); rr=pp;
21215     }
21216   }
21217   if ( b<0 ) {
21218     mp_split_cubic(mp, rr,(b+unity)*010000);
21219     mp_free_node(mp, qq,knot_node_size);
21220     qq=mp_link(rr);
21221   }
21222 }
21223
21224 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>=
21225
21226   if ( a>0 ) { mp_split_cubic(mp, q,a*010000); q=mp_link(q); };
21227   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21228 }
21229
21230 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21231 case point_of: case precontrol_of: case postcontrol_of: 
21232   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21233      mp_pair_to_path(mp);
21234   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21235     mp_find_point(mp, value(p),c);
21236   else 
21237     mp_bad_binary(mp, p,c);
21238   break;
21239 case pen_offset_of: 
21240   if ( (mp->cur_type==mp_pen_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21241     mp_set_up_offset(mp, value(p));
21242   else 
21243     mp_bad_binary(mp, p,pen_offset_of);
21244   break;
21245 case direction_time_of: 
21246   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21247   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21248     mp_set_up_direction_time(mp, value(p));
21249   else 
21250     mp_bad_binary(mp, p,direction_time_of);
21251   break;
21252 case envelope_of:
21253   if ( (type(p) != mp_pen_type) || (mp->cur_type != mp_path_type) )
21254     mp_bad_binary(mp, p,envelope_of);
21255   else
21256     mp_set_up_envelope(mp, p);
21257   break;
21258
21259 @ @<Declare binary action...@>=
21260 static void mp_set_up_offset (MP mp,pointer p) { 
21261   mp_find_offset(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp);
21262   mp_pair_value(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);
21263 }
21264 static void mp_set_up_direction_time (MP mp,pointer p) { 
21265   mp_flush_cur_exp(mp, mp_find_direction_time(mp, value(x_part_loc(p)),
21266   value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp));
21267 }
21268 static void mp_set_up_envelope (MP mp,pointer p) {
21269   quarterword ljoin, lcap;
21270   scaled miterlim;
21271   pointer q = mp_copy_path(mp, mp->cur_exp); /* the original path */
21272   /* TODO: accept elliptical pens for straight paths */
21273   if (pen_is_elliptical(value(p))) {
21274     mp_bad_envelope_pen(mp);
21275     mp->cur_exp = q;
21276     mp->cur_type = mp_path_type;
21277     return;
21278   }
21279   if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin=2;
21280   else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin=1;
21281   else ljoin=0;
21282   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap=2;
21283   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap=1;
21284   else lcap=0;
21285   if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
21286     miterlim=unity;
21287   else
21288     miterlim=mp->internal[mp_miterlimit];
21289   mp->cur_exp = mp_make_envelope(mp, q, value(p), ljoin,lcap,miterlim);
21290   mp->cur_type = mp_path_type;
21291 }
21292
21293 @ @<Declare binary action...@>=
21294 static void mp_find_point (MP mp,scaled v, quarterword c) {
21295   pointer p; /* the path */
21296   scaled n; /* its length */
21297   p=mp->cur_exp;
21298   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
21299   do {  p=mp_link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
21300   if ( n==0 ) { 
21301     v=0; 
21302   } else if ( v<0 ) {
21303     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=0;
21304     else v=n-1-((-v-1) % n);
21305   } else if ( v>n ) {
21306     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=n;
21307     else v=v % n;
21308   }
21309   p=mp->cur_exp;
21310   while ( v>=unity ) { p=mp_link(p); v=v-unity;  };
21311   if ( v!=0 ) {
21312      @<Insert a fractional node by splitting the cubic@>;
21313   }
21314   @<Set the current expression to the desired path coordinates@>;
21315 }
21316
21317 @ @<Insert a fractional node...@>=
21318 { mp_split_cubic(mp, p,v*010000); p=mp_link(p); }
21319
21320 @ @<Set the current expression to the desired path coordinates...@>=
21321 switch (c) {
21322 case point_of: 
21323   mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21324   break;
21325 case precontrol_of: 
21326   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21327   else mp_pair_value(mp, left_x(p),left_y(p));
21328   break;
21329 case postcontrol_of: 
21330   if ( right_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21331   else mp_pair_value(mp, right_x(p),right_y(p));
21332   break;
21333 } /* there are no other cases */
21334
21335 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21336 case arc_time_of: 
21337   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21338      mp_pair_to_path(mp);
21339   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21340     mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_time(mp, mp->cur_exp,value(p)));
21341   else 
21342     mp_bad_binary(mp, p,c);
21343   break;
21344
21345 @ @<Additional cases of bin...@>=
21346 case intersect: 
21347   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
21348     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p);
21349     mp_pair_to_path(mp); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
21350   };
21351   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21352   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_path_type) ) {
21353     mp_path_intersection(mp, value(p),mp->cur_exp);
21354     mp_pair_value(mp, mp->cur_t,mp->cur_tt);
21355   } else {
21356     mp_bad_binary(mp, p,intersect);
21357   }
21358   break;
21359
21360 @ @<Additional cases of bin...@>=
21361 case in_font:
21362   if ( (mp->cur_type!=mp_string_type)||(type(p)!=mp_string_type)) 
21363     mp_bad_binary(mp, p,in_font);
21364   else { mp_do_infont(mp, p); binary_return; }
21365   break;
21366
21367 @ Function |new_text_node| owns the reference count for its second argument
21368 (the text string) but not its first (the font name).
21369
21370 @<Declare binary action...@>=
21371 static void mp_do_infont (MP mp,pointer p) {
21372   pointer q;
21373   q=mp_get_node(mp, edge_header_size);
21374   mp_init_edges(mp, q);
21375   mp_link(obj_tail(q))=mp_new_text_node(mp,str(mp->cur_exp),value(p));
21376   obj_tail(q)=mp_link(obj_tail(q));
21377   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
21378   mp_flush_cur_exp(mp, q);
21379   mp->cur_type=mp_picture_type;
21380 }
21381
21382 @* \[40] Statements and commands.
21383 The chief executive of \MP\ is the |do_statement| routine, which
21384 contains the master switch that causes all the various pieces of \MP\
21385 to do their things, in the right order.
21386
21387 In a sense, this is the grand climax of the program: It applies all the
21388 tools that we have worked so hard to construct. In another sense, this is
21389 the messiest part of the program: It necessarily refers to other pieces
21390 of code all over the place, so that a person can't fully understand what is
21391 going on without paging back and forth to be reminded of conventions that
21392 are defined elsewhere. We are now at the hub of the web.
21393
21394 The structure of |do_statement| itself is quite simple.  The first token
21395 of the statement is fetched using |get_x_next|.  If it can be the first
21396 token of an expression, we look for an equation, an assignment, or a
21397 title. Otherwise we use a \&{case} construction to branch at high speed to
21398 the appropriate routine for various and sundry other types of commands,
21399 each of which has an ``action procedure'' that does the necessary work.
21400
21401 The program uses the fact that
21402 $$\hbox{|min_primary_command=max_statement_command=type_name|}$$
21403 to interpret a statement that starts with, e.g., `\&{string}',
21404 as a type declaration rather than a boolean expression.
21405
21406 @c void mp_do_statement (MP mp) { /* governs \MP's activities */
21407   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp);
21408   if ( mp->cur_cmd>max_primary_command ) {
21409     @<Worry about bad statement@>;
21410   } else if ( mp->cur_cmd>max_statement_command ) {
21411     @<Do an equation, assignment, title, or
21412      `$\langle\,$expression$\,\rangle\,$\&{endgroup}'@>;
21413   } else {
21414     @<Do a statement that doesn't begin with an expression@>;
21415   }
21416   if ( mp->cur_cmd<semicolon )
21417     @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>;
21418   mp->error_count=0;
21419 }
21420
21421 @ @<Declarations@>=
21422 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>
21423
21424 @ The only command codes |>max_primary_command| that can be present
21425 at the beginning of a statement are |semicolon| and higher; these
21426 occur when the statement is null.
21427
21428 @<Worry about bad statement@>=
21429
21430   if ( mp->cur_cmd<semicolon ) {
21431     print_err("A statement can't begin with `");
21432 @.A statement can't begin with x@>
21433     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); mp_print_char(mp, xord('\''));
21434     help5("I was looking for the beginning of a new statement.",
21435       "If you just proceed without changing anything, I'll ignore",
21436       "everything up to the next `;'. Please insert a semicolon",
21437       "now in front of anything that you don't want me to delete.",
21438       "(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21439 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21440     mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp);
21441   }
21442 }
21443
21444 @ The help message printed here says that everything is flushed up to
21445 a semicolon, but actually the commands |end_group| and |stop| will
21446 also terminate a statement.
21447
21448 @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>=
21449
21450   print_err("Extra tokens will be flushed");
21451 @.Extra tokens will be flushed@>
21452   help6("I've just read as much of that statement as I could fathom,",
21453         "so a semicolon should have been next. It's very puzzling...",
21454         "but I'll try to get myself back together, by ignoring",
21455         "everything up to the next `;'. Please insert a semicolon",
21456         "now in front of anything that you don't want me to delete.",
21457         "(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21458 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21459   mp_back_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21460   do {  
21461     get_t_next;
21462     @<Decrease the string reference count...@>;
21463   } while (! end_of_statement); /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
21464   mp->scanner_status=normal;
21465 }
21466
21467 @ If |do_statement| ends with |cur_cmd=end_group|, we should have
21468 |cur_type=mp_vacuous| unless the statement was simply an expression;
21469 in the latter case, |cur_type| and |cur_exp| should represent that
21470 expression.
21471
21472 @<Do a statement that doesn't...@>=
21473
21474   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) 
21475     show_cur_cmd_mod;
21476   switch (mp->cur_cmd ) {
21477   case type_name:mp_do_type_declaration(mp); break;
21478   case macro_def:
21479     if ( mp->cur_mod>var_def ) mp_make_op_def(mp);
21480     else if ( mp->cur_mod>end_def ) mp_scan_def(mp);
21481      break;
21482   @<Cases of |do_statement| that invoke particular commands@>;
21483   } /* there are no other cases */
21484   mp->cur_type=mp_vacuous;
21485 }
21486
21487 @ The most important statements begin with expressions.
21488
21489 @<Do an equation, assignment, title, or...@>=
21490
21491   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21492   if ( mp->cur_cmd<end_group ) {
21493     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21494     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21495     else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {@<Do a title@> ; }
21496     else if ( mp->cur_type!=mp_vacuous ){ 
21497       exp_err("Isolated expression");
21498 @.Isolated expression@>
21499       help3("I couldn't find an `=' or `:=' after the",
21500         "expression that is shown above this error message,",
21501         "so I guess I'll just ignore it and carry on.");
21502       mp_put_get_error(mp);
21503     }
21504     mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous;
21505   }
21506 }
21507
21508 @ @<Do a title@>=
21509
21510   if ( mp->internal[mp_tracing_titles]>0 ) {
21511     mp_print_nl(mp, "");  mp_print_str(mp, mp->cur_exp); update_terminal;
21512   }
21513 }
21514
21515 @ Equations and assignments are performed by the pair of mutually recursive
21516 @^recursion@>
21517 routines |do_equation| and |do_assignment|. These routines are called when
21518 |cur_cmd=equals| and when |cur_cmd=assignment|, respectively; the left-hand
21519 side is in |cur_type| and |cur_exp|, while the right-hand side is yet
21520 to be scanned. After the routines are finished, |cur_type| and |cur_exp|
21521 will be equal to the right-hand side (which will normally be equal
21522 to the left-hand side).
21523
21524 @<Declarations@>=
21525 @<Declare the procedure called |make_eq|@>
21526 static void mp_do_equation (MP mp) ;
21527
21528 @ @c
21529 void mp_do_equation (MP mp) {
21530   pointer lhs; /* capsule for the left-hand side */
21531   pointer p; /* temporary register */
21532   lhs=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); 
21533   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21534   if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21535   else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21536   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21537     @<Trace the current equation@>;
21538   if ( mp->cur_type==mp_unknown_path ) if ( type(lhs)==mp_pair_type ) {
21539     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, lhs); lhs=p;
21540   }; /* in this case |make_eq| will change the pair to a path */
21541   mp_make_eq(mp, lhs); /* equate |lhs| to |(cur_type,cur_exp)| */
21542 }
21543
21544 @ And |do_assignment| is similar to |do_equation|:
21545
21546 @<Declarations@>=
21547 static void mp_do_assignment (MP mp);
21548
21549 @ @c
21550 void mp_do_assignment (MP mp) {
21551   pointer lhs; /* token list for the left-hand side */
21552   pointer p; /* where the left-hand value is stored */
21553   pointer q; /* temporary capsule for the right-hand value */
21554   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) { 
21555     exp_err("Improper `:=' will be changed to `='");
21556 @.Improper `:='@>
21557     help2("I didn't find a variable name at the left of the `:=',",
21558           "so I'm going to pretend that you said `=' instead.");
21559     mp_error(mp); mp_do_equation(mp);
21560   } else { 
21561     lhs=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
21562     mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21563     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21564     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21565     if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21566       @<Trace the current assignment@>;
21567     if ( info(lhs)>hash_end ) {
21568       @<Assign the current expression to an internal variable@>;
21569     } else  {
21570       @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>;
21571     }
21572     mp_flush_node_list(mp, lhs);
21573   }
21574 }
21575
21576 @ @<Trace the current equation@>=
21577
21578   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_exp(mp,lhs,0);
21579   mp_print(mp,")=("); mp_print_exp(mp,null,0); 
21580   mp_print(mp,")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
21581 }
21582
21583 @ @<Trace the current assignment@>=
21584
21585   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
21586   if ( info(lhs)>hash_end ) 
21587      mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21588   else 
21589      mp_show_token_list(mp, lhs,null,1000,0);
21590   mp_print(mp, ":="); mp_print_exp(mp, null,0); 
21591   mp_print_char(mp, xord('}')); mp_end_diagnostic(mp, false);
21592 }
21593
21594 @ @<Assign the current expression to an internal variable@>=
21595 if ( mp->cur_type==mp_known )  {
21596   mp->internal[info(lhs)-(hash_end)]=mp->cur_exp;
21597 } else { 
21598   exp_err("Internal quantity `");
21599 @.Internal quantity...@>
21600   mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21601   mp_print(mp, "' must receive a known value");
21602   help2("I can\'t set an internal quantity to anything but a known",
21603         "numeric value, so I'll have to ignore this assignment.");
21604   mp_put_get_error(mp);
21605 }
21606
21607 @ @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>=
21608
21609   p=mp_find_variable(mp, lhs);
21610   if ( p!=null ) {
21611     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp->cur_type=mp_und_type(mp, p); 
21612     mp_recycle_value(mp, p);
21613     type(p)=mp->cur_type; value(p)=null; mp_make_exp_copy(mp, p);
21614     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q); mp_make_eq(mp, p);
21615   } else  { 
21616     mp_obliterated(mp, lhs); mp_put_get_error(mp);
21617   }
21618 }
21619
21620
21621 @ And now we get to the nitty-gritty. The |make_eq| procedure is given
21622 a pointer to a capsule that is to be equated to the current expression.
21623
21624 @<Declare the procedure called |make_eq|@>=
21625 static void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) ;
21626
21627
21628
21629 @c void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) {
21630   quarterword t; /* type of the left-hand side */
21631   pointer p,q; /* pointers inside of big nodes */
21632   integer v=0; /* value of the left-hand side */
21633 RESTART: 
21634   t=type(lhs);
21635   if ( t<=mp_pair_type ) v=value(lhs);
21636   switch (t) {
21637   @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless |cur_type|
21638     is incompatible with~|t|@>;
21639   } /* all cases have been listed */
21640   @<Announce that the equation cannot be performed@>;
21641 DONE:
21642   check_arith; mp_recycle_value(mp, lhs); 
21643   mp_free_node(mp, lhs,value_node_size);
21644 }
21645
21646 @ @<Announce that the equation cannot be performed@>=
21647 mp_disp_err(mp, lhs,""); 
21648 exp_err("Equation cannot be performed (");
21649 @.Equation cannot be performed@>
21650 if ( type(lhs)<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, type(lhs));
21651 else mp_print(mp, "numeric");
21652 mp_print_char(mp, xord('='));
21653 if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, mp->cur_type);
21654 else mp_print(mp, "numeric");
21655 mp_print_char(mp, xord(')'));
21656 help2("I'm sorry, but I don't know how to make such things equal.",
21657       "(See the two expressions just above the error message.)");
21658 mp_put_get_error(mp)
21659
21660 @ @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless...@>=
21661 case mp_boolean_type: case mp_string_type: case mp_pen_type:
21662 case mp_path_type: case mp_picture_type:
21663   if ( mp->cur_type==t+unknown_tag ) { 
21664     mp_nonlinear_eq(mp, v,mp->cur_exp,false); 
21665     mp_unstash_cur_exp(mp, mp->cur_exp); goto DONE;
21666   } else if ( mp->cur_type==t ) {
21667     @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>;
21668   }
21669   break;
21670 case unknown_types:
21671   if ( mp->cur_type==t-unknown_tag ) { 
21672     mp_nonlinear_eq(mp, mp->cur_exp,lhs,true); goto DONE;
21673   } else if ( mp->cur_type==t ) { 
21674     mp_ring_merge(mp, lhs,mp->cur_exp); goto DONE;
21675   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) {
21676     if ( t==mp_unknown_path ) { 
21677      mp_pair_to_path(mp); goto RESTART;
21678     };
21679   }
21680   break;
21681 case mp_transform_type: case mp_color_type:
21682 case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
21683   if ( mp->cur_type==t ) {
21684     @<Do multiple equations and |goto done|@>;
21685   }
21686   break;
21687 case mp_known: case mp_dependent:
21688 case mp_proto_dependent: case mp_independent:
21689   if ( mp->cur_type>=mp_known ) { 
21690     mp_try_eq(mp, lhs,null); goto DONE;
21691   };
21692   break;
21693 case mp_vacuous:
21694   break;
21695
21696 @ @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>=
21697
21698   if ( mp->cur_type<=mp_string_type ) {
21699     if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
21700       if ( mp_str_vs_str(mp, v,mp->cur_exp)!=0 ) {
21701         goto NOT_FOUND;
21702       }
21703     } else if ( v!=mp->cur_exp ) {
21704       goto NOT_FOUND;
21705     }
21706     @<Exclaim about a redundant equation@>; goto DONE;
21707   }
21708   print_err("Redundant or inconsistent equation");
21709 @.Redundant or inconsistent equation@>
21710   help2("An equation between already-known quantities can't help.",
21711         "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21712   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21713 NOT_FOUND: 
21714   print_err("Inconsistent equation");
21715 @.Inconsistent equation@>
21716   help2("The equation I just read contradicts what was said before.",
21717         "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21718   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21719 }
21720
21721 @ @<Do multiple equations and |goto done|@>=
21722
21723   p=v+mp->big_node_size[t]; 
21724   q=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[t];
21725   do {  
21726     p=p-2; q=q-2; mp_try_eq(mp, p,q);
21727   } while (p!=v);
21728   goto DONE;
21729 }
21730
21731 @ The first argument to |try_eq| is the location of a value node
21732 in a capsule that will soon be recycled. The second argument is
21733 either a location within a pair or transform node pointed to by
21734 |cur_exp|, or it is |null| (which means that |cur_exp| itself
21735 serves as the second argument). The idea is to leave |cur_exp| unchanged,
21736 but to equate the two operands.
21737
21738 @<Declarations@>=
21739 static void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) ;
21740
21741
21742 @c void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) {
21743   pointer p; /* dependency list for right operand minus left operand */
21744   int t; /* the type of list |p| */
21745   pointer q; /* the constant term of |p| is here */
21746   pointer pp; /* dependency list for right operand */
21747   int tt; /* the type of list |pp| */
21748   boolean copied; /* have we copied a list that ought to be recycled? */
21749   @<Remove the left operand from its container, negate it, and
21750     put it into dependency list~|p| with constant term~|q|@>;
21751   @<Add the right operand to list |p|@>;
21752   if ( info(p)==null ) {
21753     @<Deal with redundant or inconsistent equation@>;
21754   } else { 
21755     mp_linear_eq(mp, p,t);
21756     if ( r==null ) if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21757       if ( type(mp->cur_exp)==mp_known ) {
21758         pp=mp->cur_exp; mp->cur_exp=value(mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_known;
21759         mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
21760       }
21761     }
21762   }
21763 }
21764
21765 @ @<Remove the left operand from its container, negate it, and...@>=
21766 t=type(l);
21767 if ( t==mp_known ) { 
21768   t=mp_dependent; p=mp_const_dependency(mp, -value(l)); q=p;
21769 } else if ( t==mp_independent ) {
21770   t=mp_dependent; p=mp_single_dependency(mp, l); negate(value(p));
21771   q=mp->dep_final;
21772 } else { 
21773   p=dep_list(l); q=p;
21774   while (1) { 
21775     negate(value(q));
21776     if ( info(q)==null ) break;
21777     q=mp_link(q);
21778   }
21779   mp_link(prev_dep(l))=mp_link(q); prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(l);
21780   type(l)=mp_known;
21781 }
21782
21783 @ @<Deal with redundant or inconsistent equation@>=
21784
21785   if ( abs(value(p))>64 ) { /* off by .001 or more */
21786     print_err("Inconsistent equation");
21787 @.Inconsistent equation@>
21788     mp_print(mp, " (off by "); mp_print_scaled(mp, value(p)); 
21789     mp_print_char(mp, xord(')'));
21790     help2("The equation I just read contradicts what was said before.",
21791           "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21792     mp_put_get_error(mp);
21793   } else if ( r==null ) {
21794     @<Exclaim about a redundant equation@>;
21795   }
21796   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
21797 }
21798
21799 @ @<Add the right operand to list |p|@>=
21800 if ( r==null ) {
21801   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
21802     value(q)=value(q)+mp->cur_exp; goto DONE1;
21803   } else { 
21804     tt=mp->cur_type;
21805     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
21806     else pp=dep_list(mp->cur_exp);
21807   } 
21808 } else {
21809   if ( type(r)==mp_known ) {
21810     value(q)=value(q)+value(r); goto DONE1;
21811   } else { 
21812     tt=type(r);
21813     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, r);
21814     else pp=dep_list(r);
21815   }
21816 }
21817 if ( tt!=mp_independent ) copied=false;
21818 else  { copied=true; tt=mp_dependent; };
21819 @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>;
21820 if ( copied ) mp_flush_node_list(mp, pp);
21821 DONE1:
21822
21823 @ @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>=
21824 mp->watch_coefs=false;
21825 if ( t==tt ) {
21826   p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21827 } else if ( t==mp_proto_dependent ) {
21828   p=mp_p_plus_fq(mp, p,unity,pp,mp_proto_dependent,mp_dependent);
21829 } else { 
21830   q=p;
21831   while ( info(q)!=null ) {
21832     value(q)=mp_round_fraction(mp, value(q)); q=mp_link(q);
21833   }
21834   t=mp_proto_dependent; p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21835 }
21836 mp->watch_coefs=true;
21837
21838 @ Our next goal is to process type declarations. For this purpose it's
21839 convenient to have a procedure that scans a $\langle\,$declared
21840 variable$\,\rangle$ and returns the corresponding token list. After the
21841 following procedure has acted, the token after the declared variable
21842 will have been scanned, so it will appear in |cur_cmd|, |cur_mod|,
21843 and~|cur_sym|.
21844
21845 @<Declarations@>=
21846 static pointer mp_scan_declared_variable (MP mp) ;
21847
21848 @ @c
21849 pointer mp_scan_declared_variable (MP mp) {
21850   pointer x; /* hash address of the variable's root */
21851   pointer h,t; /* head and tail of the token list to be returned */
21852   pointer l; /* hash address of left bracket */
21853   mp_get_symbol(mp); x=mp->cur_sym;
21854   if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21855   h=mp_get_avail(mp); info(h)=x; t=h;
21856   while (1) { 
21857     mp_get_x_next(mp);
21858     if ( mp->cur_sym==0 ) break;
21859     if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity)  {
21860       if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
21861         @<Descend past a collective subscript@>;
21862       } else {
21863         break;
21864       }
21865     }
21866     mp_link(t)=mp_get_avail(mp); t=mp_link(t); info(t)=mp->cur_sym;
21867   }
21868   if ( (eq_type(x)%outer_tag)!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21869   if ( equiv(x)==null ) mp_new_root(mp, x);
21870   return h;
21871 }
21872
21873 @ If the subscript isn't collective, we don't accept it as part of the
21874 declared variable.
21875
21876 @<Descend past a collective subscript@>=
21877
21878   l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
21879   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
21880     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=l; mp->cur_cmd=left_bracket; break;
21881   } else {
21882     mp->cur_sym=collective_subscript;
21883   }
21884 }
21885
21886 @ Type declarations are introduced by the following primitive operations.
21887
21888 @<Put each...@>=
21889 mp_primitive(mp, "numeric",type_name,mp_numeric_type);
21890 @:numeric_}{\&{numeric} primitive@>
21891 mp_primitive(mp, "string",type_name,mp_string_type);
21892 @:string_}{\&{string} primitive@>
21893 mp_primitive(mp, "boolean",type_name,mp_boolean_type);
21894 @:boolean_}{\&{boolean} primitive@>
21895 mp_primitive(mp, "path",type_name,mp_path_type);
21896 @:path_}{\&{path} primitive@>
21897 mp_primitive(mp, "pen",type_name,mp_pen_type);
21898 @:pen_}{\&{pen} primitive@>
21899 mp_primitive(mp, "picture",type_name,mp_picture_type);
21900 @:picture_}{\&{picture} primitive@>
21901 mp_primitive(mp, "transform",type_name,mp_transform_type);
21902 @:transform_}{\&{transform} primitive@>
21903 mp_primitive(mp, "color",type_name,mp_color_type);
21904 @:color_}{\&{color} primitive@>
21905 mp_primitive(mp, "rgbcolor",type_name,mp_color_type);
21906 @:color_}{\&{rgbcolor} primitive@>
21907 mp_primitive(mp, "cmykcolor",type_name,mp_cmykcolor_type);
21908 @:color_}{\&{cmykcolor} primitive@>
21909 mp_primitive(mp, "pair",type_name,mp_pair_type);
21910 @:pair_}{\&{pair} primitive@>
21911
21912 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21913 case type_name: mp_print_type(mp, m); break;
21914
21915 @ Now we are ready to handle type declarations, assuming that a
21916 |type_name| has just been scanned.
21917
21918 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21919 static void mp_do_type_declaration (MP mp) ;
21920
21921 @ @c
21922 void mp_do_type_declaration (MP mp) {
21923   quarterword t; /* the type being declared */
21924   pointer p; /* token list for a declared variable */
21925   pointer q; /* value node for the variable */
21926   if ( mp->cur_mod>=mp_transform_type ) 
21927     t=mp->cur_mod;
21928   else 
21929     t=mp->cur_mod+unknown_tag;
21930   do {  
21931     p=mp_scan_declared_variable(mp);
21932     mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),mp_link(p),false);
21933     q=mp_find_variable(mp, p);
21934     if ( q!=null ) { 
21935       type(q)=t; value(q)=null; 
21936     } else  { 
21937       print_err("Declared variable conflicts with previous vardef");
21938 @.Declared variable conflicts...@>
21939       help2("You can't use, e.g., `numeric foo[]' after `vardef foo'.",
21940             "Proceed, and I'll ignore the illegal redeclaration.");
21941       mp_put_get_error(mp);
21942     }
21943     mp_flush_list(mp, p);
21944     if ( mp->cur_cmd<comma ) {
21945       @<Flush spurious symbols after the declared variable@>;
21946     }
21947   } while (! end_of_statement);
21948 }
21949
21950 @ @<Flush spurious symbols after the declared variable@>=
21951
21952   print_err("Illegal suffix of declared variable will be flushed");
21953 @.Illegal suffix...flushed@>
21954   help5("Variables in declarations must consist entirely of",
21955     "names and collective subscripts, e.g., `x[]a'.",
21956     "Are you trying to use a reserved word in a variable name?",
21957     "I'm going to discard the junk I found here,",
21958     "up to the next comma or the end of the declaration.");
21959   if ( mp->cur_cmd==numeric_token )
21960     mp->help_line[2]="Explicit subscripts like `x15a' aren't permitted.";
21961   mp_put_get_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21962   do {  
21963     get_t_next;
21964     @<Decrease the string reference count...@>;
21965   } while (mp->cur_cmd<comma); /* either |end_of_statement| or |cur_cmd=comma| */
21966   mp->scanner_status=normal;
21967 }
21968
21969 @ \MP's |main_control| procedure just calls |do_statement| repeatedly
21970 until coming to the end of the user's program.
21971 Each execution of |do_statement| concludes with
21972 |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop|.
21973
21974 @c 
21975 static void mp_main_control (MP mp) { 
21976   do {  
21977     mp_do_statement(mp);
21978     if ( mp->cur_cmd==end_group ) {
21979       print_err("Extra `endgroup'");
21980 @.Extra `endgroup'@>
21981       help2("I'm not currently working on a `begingroup',",
21982             "so I had better not try to end anything.");
21983       mp_flush_error(mp, 0);
21984     }
21985   } while (mp->cur_cmd!=stop);
21986 }
21987 int mp_run (MP mp) {
21988   if (mp->history < mp_fatal_error_stop ) {
21989     xfree(mp->jump_buf);
21990     mp->jump_buf = malloc(sizeof(jmp_buf));
21991     if (mp->jump_buf == NULL || setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) 
21992       return mp->history;
21993     mp_main_control(mp); /* come to life */
21994     mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
21995     mp_close_files_and_terminate(mp);
21996   }
21997   return mp->history;
21998 }
21999
22000 @ For |mp_execute|, we need to define a structure to store the
22001 redirected input and output. This structure holds the five relevant
22002 streams: the three informational output streams, the PostScript
22003 generation stream, and the input stream. These streams have many
22004 things in common, so it makes sense to give them their own structure
22005 definition. 
22006
22007 \item{fptr} is a virtual file pointer
22008 \item{data} is the data this stream holds
22009 \item{cur}  is a cursor pointing into |data| 
22010 \item{size} is the allocated length of the data stream
22011 \item{used} is the actual length of the data stream
22012
22013 There are small differences between input and output: |term_in| never
22014 uses |used|, whereas the other four never use |cur|.
22015
22016 @<Exported types@>= 
22017 typedef struct {
22018    void * fptr;
22019    char * data;
22020    char * cur;
22021    size_t size;
22022    size_t used;
22023 } mp_stream;
22024
22025 typedef struct {
22026     mp_stream term_out;
22027     mp_stream error_out;
22028     mp_stream log_out;
22029     mp_stream ps_out;
22030     mp_stream term_in;
22031     struct mp_edge_object *edges;
22032 } mp_run_data;
22033
22034 @ We need a function to clear an output stream, this is called at the
22035 beginning of |mp_execute|. We also need one for destroying an output
22036 stream, this is called just before a stream is (re)opened.
22037
22038 @c
22039 static void mp_reset_stream(mp_stream *str) {
22040    xfree(str->data); 
22041    str->cur = NULL;
22042    str->size = 0; 
22043    str->used = 0;
22044 }
22045 static void mp_free_stream(mp_stream *str) {
22046    xfree(str->fptr); 
22047    mp_reset_stream(str);
22048 }
22049
22050 @ @<Declarations@>=
22051 static void mp_reset_stream(mp_stream *str);
22052 static void mp_free_stream(mp_stream *str);
22053
22054 @ The global instance contains a pointer instead of the actual structure
22055 even though it is essentially static, because that makes it is easier to move 
22056 the object around.
22057
22058 @<Global ...@>=
22059 mp_run_data run_data;
22060
22061 @ Another type is needed: the indirection will overload some of the
22062 file pointer objects in the instance (but not all). For clarity, an
22063 indirect object is used that wraps a |FILE *|.
22064
22065 @<Types ... @>=
22066 typedef struct File {
22067     FILE *f;
22068 } File;
22069
22070 @ Here are all of the functions that need to be overloaded for |mp_execute|.
22071
22072 @<Declarations@>=
22073 static void *mplib_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype);
22074 static int mplib_get_char(void *f, mp_run_data * mplib_data);
22075 static void mplib_unget_char(void *f, mp_run_data * mplib_data, int c);
22076 static char *mplib_read_ascii_file(MP mp, void *ff, size_t * size);
22077 static void mplib_write_ascii_file(MP mp, void *ff, const char *s);
22078 static void mplib_read_binary_file(MP mp, void *ff, void **data, size_t * size);
22079 static void mplib_write_binary_file(MP mp, void *ff, void *s, size_t size);
22080 static void mplib_close_file(MP mp, void *ff);
22081 static int mplib_eof_file(MP mp, void *ff);
22082 static void mplib_flush_file(MP mp, void *ff);
22083 static void mplib_shipout_backend(MP mp, int h);
22084
22085 @ The |xmalloc(1,1)| calls make sure the stored indirection values are unique.
22086
22087 @d reset_stream(a)  do { 
22088         mp_reset_stream(&(a));
22089         if (!ff->f) {
22090           ff->f = xmalloc(1,1);
22091           (a).fptr = ff->f;
22092         } } while (0)
22093
22094 @c
22095
22096 static void *mplib_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)
22097 {
22098     File *ff = xmalloc(1, sizeof(File));
22099     mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22100     ff->f = NULL;
22101     if (ftype == mp_filetype_terminal) {
22102         if (fmode[0] == 'r') {
22103             if (!ff->f) {
22104               ff->f = xmalloc(1,1);
22105               run->term_in.fptr = ff->f;
22106             }
22107         } else {
22108             reset_stream(run->term_out);
22109         }
22110     } else if (ftype == mp_filetype_error) {
22111         reset_stream(run->error_out);
22112     } else if (ftype == mp_filetype_log) {
22113         reset_stream(run->log_out);
22114     } else if (ftype == mp_filetype_postscript) {
22115         mp_free_stream(&(run->ps_out));
22116         ff->f = xmalloc(1,1);
22117         run->ps_out.fptr = ff->f;
22118     } else {
22119         char realmode[3];
22120         char *f = (mp->find_file)(mp, fname, fmode, ftype);
22121         if (f == NULL)
22122             return NULL;
22123         realmode[0] = *fmode;
22124         realmode[1] = 'b';
22125         realmode[2] = 0;
22126         ff->f = fopen(f, realmode);
22127         free(f);
22128         if ((fmode[0] == 'r') && (ff->f == NULL)) {
22129             free(ff);
22130             return NULL;
22131         }
22132     }
22133     return ff;
22134 }
22135
22136 static int mplib_get_char(void *f, mp_run_data * run)
22137 {
22138     int c;
22139     if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.data != NULL) {
22140         if (run->term_in.size == 0) {
22141             if (run->term_in.cur  != NULL) {
22142                 run->term_in.cur = NULL;
22143             } else {
22144                 xfree(run->term_in.data);
22145             }
22146             c = EOF;
22147         } else {
22148             run->term_in.size--;
22149             c = *(run->term_in.cur)++;
22150         }
22151     } else {
22152         c = fgetc(f);
22153     }
22154     return c;
22155 }
22156
22157 static void mplib_unget_char(void *f, mp_run_data * run, int c)
22158 {
22159     if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.cur != NULL) {
22160         run->term_in.size++;
22161         run->term_in.cur--;
22162     } else {
22163         ungetc(c, f);
22164     }
22165 }
22166
22167
22168 static char *mplib_read_ascii_file(MP mp, void *ff, size_t * size)
22169 {
22170     char *s = NULL;
22171     if (ff != NULL) {
22172         int c;
22173         size_t len = 0, lim = 128;
22174         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22175         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22176         if (f == NULL)
22177             return NULL;
22178         *size = 0;
22179         c = mplib_get_char(f, run);
22180         if (c == EOF)
22181             return NULL;
22182         s = malloc(lim);
22183         if (s == NULL)
22184             return NULL;
22185         while (c != EOF && c != '\n' && c != '\r') {
22186             if (len == lim) {
22187                 s = xrealloc(s, (lim + (lim >> 2)),1);
22188                 if (s == NULL)
22189                     return NULL;
22190                 lim += (lim >> 2);
22191             }
22192             s[len++] = c;
22193             c = mplib_get_char(f, run);
22194         }
22195         if (c == '\r') {
22196             c = mplib_get_char(f, run);
22197             if (c != EOF && c != '\n')
22198                 mplib_unget_char(f, run, c);
22199         }
22200         s[len] = 0;
22201         *size = len;
22202     }
22203     return s;
22204 }
22205
22206 static void mp_append_string (MP mp, mp_stream *a,const char *b) {
22207     size_t l = strlen(b);
22208     if ((a->used+l)>=a->size) {
22209         a->size += 256+(a->size)/5+l;
22210         a->data = xrealloc(a->data,a->size,1);
22211     }
22212     (void)strcpy(a->data+a->used,b);
22213     a->used += l;
22214 }
22215
22216
22217 static void mplib_write_ascii_file(MP mp, void *ff, const char *s)
22218 {
22219     if (ff != NULL) {
22220         void *f = ((File *) ff)->f;
22221         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22222         if (f != NULL) {
22223             if (f == run->term_out.fptr) {
22224                 mp_append_string(mp,&(run->term_out), s);
22225             } else if (f == run->error_out.fptr) {
22226                 mp_append_string(mp,&(run->error_out), s);
22227             } else if (f == run->log_out.fptr) {
22228                 mp_append_string(mp,&(run->log_out), s);
22229             } else if (f == run->ps_out.fptr) {
22230                 mp_append_string(mp,&(run->ps_out), s);
22231             } else {
22232                 fprintf((FILE *) f, "%s", s);
22233             }
22234         }
22235     }
22236 }
22237
22238 static void mplib_read_binary_file(MP mp, void *ff, void **data, size_t * size)
22239 {
22240     (void) mp;
22241     if (ff != NULL) {
22242         size_t len = 0;
22243         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22244         if (f != NULL)
22245             len = fread(*data, 1, *size, f);
22246         *size = len;
22247     }
22248 }
22249
22250 static void mplib_write_binary_file(MP mp, void *ff, void *s, size_t size)
22251 {
22252     (void) mp;
22253     if (ff != NULL) {
22254         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22255         if (f != NULL)
22256             (void)fwrite(s, size, 1, f);
22257     }
22258 }
22259
22260 static void mplib_close_file(MP mp, void *ff)
22261 {
22262     if (ff != NULL) {
22263         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22264         void *f = ((File *) ff)->f;
22265         if (f != NULL) {
22266           if (f != run->term_out.fptr
22267             && f != run->error_out.fptr
22268             && f != run->log_out.fptr
22269             && f != run->ps_out.fptr
22270             && f != run->term_in.fptr) {
22271             fclose(f);
22272           }
22273         }
22274         free(ff);
22275     }
22276 }
22277
22278 static int mplib_eof_file(MP mp, void *ff)
22279 {
22280     if (ff != NULL) {
22281         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22282         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22283         if (f == NULL)
22284             return 1;
22285         if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.data != NULL) {
22286             return (run->term_in.size == 0);
22287         }
22288         return feof(f);
22289     }
22290     return 1;
22291 }
22292
22293 static void mplib_flush_file(MP mp, void *ff)
22294 {
22295     (void) mp;
22296     (void) ff;
22297     return;
22298 }
22299
22300 static void mplib_shipout_backend(MP mp, int h)
22301 {
22302     mp_edge_object *hh = mp_gr_export(mp, h);
22303     if (hh) {
22304         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22305         if (run->edges==NULL) {
22306            run->edges = hh;
22307         } else {
22308            mp_edge_object *p = run->edges; 
22309            while (p->_next!=NULL) { p = p->_next; }
22310             p->_next = hh;
22311         } 
22312     }
22313 }
22314
22315
22316 @ This is where we fill them all in.
22317 @<Prepare function pointers for non-interactive use@>=
22318 {
22319     mp->open_file         = mplib_open_file;
22320     mp->close_file        = mplib_close_file;
22321     mp->eof_file          = mplib_eof_file;
22322     mp->flush_file        = mplib_flush_file;
22323     mp->write_ascii_file  = mplib_write_ascii_file;
22324     mp->read_ascii_file   = mplib_read_ascii_file;
22325     mp->write_binary_file = mplib_write_binary_file;
22326     mp->read_binary_file  = mplib_read_binary_file;
22327     mp->shipout_backend   = mplib_shipout_backend;
22328 }
22329
22330 @ Perhaps this is the most important API function in the library.
22331
22332 @<Exported function ...@>=
22333 extern mp_run_data *mp_rundata (MP mp) ;
22334
22335 @ @c
22336 mp_run_data *mp_rundata (MP mp)  {
22337   return &(mp->run_data);
22338 }
22339
22340 @ @<Dealloc ...@>=
22341 mp_free_stream(&(mp->run_data.term_in));
22342 mp_free_stream(&(mp->run_data.term_out));
22343 mp_free_stream(&(mp->run_data.log_out));
22344 mp_free_stream(&(mp->run_data.error_out));
22345 mp_free_stream(&(mp->run_data.ps_out));
22346
22347 @ @<Finish non-interactive use@>=
22348 xfree(mp->term_out);
22349 xfree(mp->term_in);
22350 xfree(mp->err_out);
22351
22352 @ @<Start non-interactive work@>=
22353 @<Initialize the output routines@>;
22354 mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
22355 mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
22356 mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
22357 start = loc = iindex = 0; mp->first = 0;
22358 line=0; name=is_term;
22359 mp->mpx_name[0]=absent;
22360 mp->force_eof=false;
22361 t_open_in; 
22362 mp->scanner_status=normal;
22363 if (mp->mem_ident==NULL) {
22364   if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
22365     (mp->close_file)(mp, mp->mem_file); 
22366      mp->history  = mp_fatal_error_stop;
22367      return mp->history;
22368   }
22369   (mp->close_file)(mp, mp->mem_file);
22370 }
22371 mp_fix_date_and_time(mp);
22372 if (mp->random_seed==0)
22373   mp->random_seed = (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
22374 mp_init_randoms(mp, mp->random_seed);
22375 @<Initialize the print |selector|...@>;
22376 mp_open_log_file(mp);
22377 mp_set_job_id(mp);
22378 mp_init_map_file(mp, mp->troff_mode);
22379 mp->history=mp_spotless; /* ready to go! */
22380 if (mp->troff_mode) {
22381   mp->internal[mp_gtroffmode]=unity; 
22382   mp->internal[mp_prologues]=unity; 
22383 }
22384 if ( mp->start_sym>0 ) { /* insert the `\&{everyjob}' symbol */
22385   mp->cur_sym=mp->start_sym; mp_back_input(mp);
22386 }
22387
22388 @ @c
22389 int mp_execute (MP mp, char *s, size_t l) {
22390   mp_reset_stream(&(mp->run_data.term_out));
22391   mp_reset_stream(&(mp->run_data.log_out));
22392   mp_reset_stream(&(mp->run_data.error_out));
22393   mp_reset_stream(&(mp->run_data.ps_out));
22394   if (mp->finished) {
22395       return mp->history;
22396   } else if (!mp->noninteractive) {
22397       mp->history = mp_fatal_error_stop ;
22398       return mp->history;
22399   }
22400   if (mp->history < mp_fatal_error_stop ) {
22401     xfree(mp->jump_buf);
22402     mp->jump_buf = malloc(sizeof(jmp_buf));
22403     if (mp->jump_buf == NULL || setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) {   
22404        return mp->history; 
22405     }
22406     if (s==NULL) { /* this signals EOF */
22407       mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
22408       mp_close_files_and_terminate(mp);
22409       return mp->history;
22410     } 
22411     mp->tally=0; 
22412     mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
22413     /* Perhaps some sort of warning here when |data| is not 
22414      * yet exhausted would be nice ...  this happens after errors
22415      */
22416     if (mp->run_data.term_in.data)
22417       xfree(mp->run_data.term_in.data);
22418     mp->run_data.term_in.data = xstrdup(s);
22419     mp->run_data.term_in.cur = mp->run_data.term_in.data;
22420     mp->run_data.term_in.size = l;
22421     if (mp->run_state == 0) {
22422       mp->selector=term_only; 
22423       @<Start non-interactive work@>; 
22424     }
22425     mp->run_state =1;    
22426     (void)mp_input_ln(mp,mp->term_in);
22427     mp_firm_up_the_line(mp);    
22428     mp->buffer[limit]=xord('%');
22429     mp->first=(size_t)(limit+1); 
22430     loc=start;
22431         do {  
22432       mp_do_statement(mp);
22433     } while (mp->cur_cmd!=stop);
22434     mp_final_cleanup(mp); 
22435     mp_close_files_and_terminate(mp);
22436   }
22437   return mp->history;
22438 }
22439
22440 @ This function cleans up
22441 @c
22442 int mp_finish (MP mp) {
22443   int history = 0;
22444   if (mp->finished || mp->history >= mp_fatal_error_stop) {
22445     history = mp->history;
22446     mp_free(mp);
22447     return history;
22448   }
22449   xfree(mp->jump_buf);
22450   mp->jump_buf = malloc(sizeof(jmp_buf));
22451   if (mp->jump_buf == NULL || setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) { 
22452     history = mp->history;
22453   } else {
22454     history = mp->history;
22455     mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
22456   }
22457   mp_close_files_and_terminate(mp);
22458   mp_free(mp);
22459   return history;
22460 }
22461
22462 @ People may want to know the library version
22463 @c 
22464 char * mp_metapost_version (void) {
22465   return mp_strdup(metapost_version);
22466 }
22467
22468 @ @<Exported function headers@>=
22469 int mp_run (MP mp);
22470 int mp_execute (MP mp, char *s, size_t l);
22471 int mp_finish (MP mp);
22472 char * mp_metapost_version (void);
22473
22474 @ @<Put each...@>=
22475 mp_primitive(mp, "end",stop,0);
22476 @:end_}{\&{end} primitive@>
22477 mp_primitive(mp, "dump",stop,1);
22478 @:dump_}{\&{dump} primitive@>
22479
22480 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22481 case stop:
22482   if ( m==0 ) mp_print(mp, "end");
22483   else mp_print(mp, "dump");
22484   break;
22485
22486 @* \[41] Commands.
22487 Let's turn now to statements that are classified as ``commands'' because
22488 of their imperative nature. We'll begin with simple ones, so that it
22489 will be clear how to hook command processing into the |do_statement| routine;
22490 then we'll tackle the tougher commands.
22491
22492 Here's one of the simplest:
22493
22494 @<Cases of |do_statement|...@>=
22495 case mp_random_seed: mp_do_random_seed(mp);  break;
22496
22497 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22498 static void mp_do_random_seed (MP mp) ;
22499
22500 @ @c void mp_do_random_seed (MP mp) { 
22501   mp_get_x_next(mp);
22502   if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22503     mp_missing_err(mp, ":=");
22504 @.Missing `:='@>
22505     help1("Always say `randomseed:=<numeric expression>'.");
22506     mp_back_error(mp);
22507   };
22508   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22509   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
22510     exp_err("Unknown value will be ignored");
22511 @.Unknown value...ignored@>
22512     help2("Your expression was too random for me to handle,",
22513           "so I won't change the random seed just now.");
22514     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22515   } else {
22516    @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>;
22517   }
22518 }
22519
22520 @ @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>=
22521
22522   mp_init_randoms(mp, mp->cur_exp);
22523   if ( mp->selector>=log_only && mp->selector<write_file) {
22524     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=log_only;
22525     mp_print_nl(mp, "{randomseed:="); 
22526     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); 
22527     mp_print_char(mp, xord('}'));
22528     mp_print_nl(mp, ""); mp->selector=mp->old_setting;
22529   }
22530 }
22531
22532 @ And here's another simple one (somewhat different in flavor):
22533
22534 @<Cases of |do_statement|...@>=
22535 case mode_command: 
22536   mp_print_ln(mp); mp->interaction=mp->cur_mod;
22537   @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>;
22538   if ( mp->log_opened ) mp->selector=mp->selector+2;
22539   mp_get_x_next(mp);
22540   break;
22541
22542 @ @<Put each...@>=
22543 mp_primitive(mp, "batchmode",mode_command,mp_batch_mode);
22544 @:mp_batch_mode_}{\&{batchmode} primitive@>
22545 mp_primitive(mp, "nonstopmode",mode_command,mp_nonstop_mode);
22546 @:mp_nonstop_mode_}{\&{nonstopmode} primitive@>
22547 mp_primitive(mp, "scrollmode",mode_command,mp_scroll_mode);
22548 @:mp_scroll_mode_}{\&{scrollmode} primitive@>
22549 mp_primitive(mp, "errorstopmode",mode_command,mp_error_stop_mode);
22550 @:mp_error_stop_mode_}{\&{errorstopmode} primitive@>
22551
22552 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
22553 case mode_command: 
22554   switch (m) {
22555   case mp_batch_mode: mp_print(mp, "batchmode"); break;
22556   case mp_nonstop_mode: mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
22557   case mp_scroll_mode: mp_print(mp, "scrollmode"); break;
22558   default: mp_print(mp, "errorstopmode"); break;
22559   }
22560   break;
22561
22562 @ The `\&{inner}' and `\&{outer}' commands are only slightly harder.
22563
22564 @<Cases of |do_statement|...@>=
22565 case protection_command: mp_do_protection(mp); break;
22566
22567 @ @<Put each...@>=
22568 mp_primitive(mp, "inner",protection_command,0);
22569 @:inner_}{\&{inner} primitive@>
22570 mp_primitive(mp, "outer",protection_command,1);
22571 @:outer_}{\&{outer} primitive@>
22572
22573 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22574 case protection_command: 
22575   if ( m==0 ) mp_print(mp, "inner");
22576   else mp_print(mp, "outer");
22577   break;
22578
22579 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22580 static void mp_do_protection (MP mp) ;
22581
22582 @ @c void mp_do_protection (MP mp) {
22583   int m; /* 0 to unprotect, 1 to protect */
22584   halfword t; /* the |eq_type| before we change it */
22585   m=mp->cur_mod;
22586   do {  
22587     mp_get_symbol(mp); t=eq_type(mp->cur_sym);
22588     if ( m==0 ) { 
22589       if ( t>=outer_tag ) 
22590         eq_type(mp->cur_sym)=t-outer_tag;
22591     } else if ( t<outer_tag ) {
22592       eq_type(mp->cur_sym)=t+outer_tag;
22593     }
22594     mp_get_x_next(mp);
22595   } while (mp->cur_cmd==comma);
22596 }
22597
22598 @ \MP\ never defines the tokens `\.(' and `\.)' to be primitives, but
22599 plain \MP\ begins with the declaration `\&{delimiters} \.{()}'. Such a
22600 declaration assigns the command code |left_delimiter| to `\.{(}' and
22601 |right_delimiter| to `\.{)}'; the |equiv| of each delimiter is the
22602 hash address of its mate.
22603
22604 @<Cases of |do_statement|...@>=
22605 case delimiters: mp_def_delims(mp); break;
22606
22607 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22608 static void mp_def_delims (MP mp) ;
22609
22610 @ @c void mp_def_delims (MP mp) {
22611   pointer l_delim,r_delim; /* the new delimiter pair */
22612   mp_get_clear_symbol(mp); l_delim=mp->cur_sym;
22613   mp_get_clear_symbol(mp); r_delim=mp->cur_sym;
22614   eq_type(l_delim)=left_delimiter; equiv(l_delim)=r_delim;
22615   eq_type(r_delim)=right_delimiter; equiv(r_delim)=l_delim;
22616   mp_get_x_next(mp);
22617 }
22618
22619 @ Here is a procedure that is called when \MP\ has reached a point
22620 where some right delimiter is mandatory.
22621
22622 @<Declarations@>=
22623 static void mp_check_delimiter (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim);
22624
22625 @ @c
22626 void mp_check_delimiter (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
22627   if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) 
22628     if ( mp->cur_mod==l_delim ) 
22629       return;
22630   if ( mp->cur_sym!=r_delim ) {
22631      mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
22632 @.Missing `)'@>
22633     help2("I found no right delimiter to match a left one. So I've",
22634           "put one in, behind the scenes; this may fix the problem.");
22635     mp_back_error(mp);
22636   } else { 
22637     print_err("The token `"); mp_print_text(r_delim);
22638 @.The token...delimiter@>
22639     mp_print(mp, "' is no longer a right delimiter");
22640     help3("Strange: This token has lost its former meaning!",
22641       "I'll read it as a right delimiter this time;",
22642       "but watch out, I'll probably miss it later.");
22643     mp_error(mp);
22644   }
22645 }
22646
22647 @ The next four commands save or change the values associated with tokens.
22648
22649 @<Cases of |do_statement|...@>=
22650 case save_command: 
22651   do {  
22652     mp_get_symbol(mp); mp_save_variable(mp, mp->cur_sym); mp_get_x_next(mp);
22653   } while (mp->cur_cmd==comma);
22654   break;
22655 case interim_command: mp_do_interim(mp); break;
22656 case let_command: mp_do_let(mp); break;
22657 case new_internal: mp_do_new_internal(mp); break;
22658
22659 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22660 static void mp_do_statement (MP mp);
22661 static void mp_do_interim (MP mp);
22662
22663 @ @c void mp_do_interim (MP mp) { 
22664   mp_get_x_next(mp);
22665   if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity ) {
22666      print_err("The token `");
22667 @.The token...quantity@>
22668     if ( mp->cur_sym==0 ) mp_print(mp, "(%CAPSULE)");
22669     else mp_print_text(mp->cur_sym);
22670     mp_print(mp, "' isn't an internal quantity");
22671     help1("Something like `tracingonline' should follow `interim'.");
22672     mp_back_error(mp);
22673   } else { 
22674     mp_save_internal(mp, mp->cur_mod); mp_back_input(mp);
22675   }
22676   mp_do_statement(mp);
22677 }
22678
22679 @ The following procedure is careful not to undefine the left-hand symbol
22680 too soon, lest commands like `{\tt let x=x}' have a surprising effect.
22681
22682 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22683 static void mp_do_let (MP mp) ;
22684
22685 @ @c void mp_do_let (MP mp) {
22686   pointer l; /* hash location of the left-hand symbol */
22687   mp_get_symbol(mp); l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
22688   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22689      mp_missing_err(mp, "=");
22690 @.Missing `='@>
22691     help3("You should have said `let symbol = something'.",
22692       "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
22693       "was present. The next token I read will be `something'.");
22694     mp_back_error(mp);
22695   }
22696   mp_get_symbol(mp);
22697   switch (mp->cur_cmd) {
22698   case defined_macro: case secondary_primary_macro:
22699   case tertiary_secondary_macro: case expression_tertiary_macro: 
22700     add_mac_ref(mp->cur_mod);
22701     break;
22702   default: 
22703     break;
22704   }
22705   mp_clear_symbol(mp, l,false); eq_type(l)=mp->cur_cmd;
22706   if ( mp->cur_cmd==tag_token ) equiv(l)=null;
22707   else equiv(l)=mp->cur_mod;
22708   mp_get_x_next(mp);
22709 }
22710
22711 @ @<Declarations@>=
22712 static void mp_grow_internals (MP mp, int l);
22713 static void mp_do_new_internal (MP mp) ;
22714
22715 @ @c
22716 void mp_grow_internals (MP mp, int l) {
22717   scaled *internal;
22718   char * *int_name; 
22719   int k;
22720   if ( hash_end+l>max_halfword ) {
22721     mp_confusion(mp, "out of memory space"); /* can't be reached */
22722   }
22723   int_name = xmalloc ((l+1),sizeof(char *));
22724   internal = xmalloc ((l+1),sizeof(scaled));
22725   for (k=0;k<=l; k++ ) { 
22726     if (k<=mp->max_internal) {
22727       internal[k]=mp->internal[k]; 
22728       int_name[k]=mp->int_name[k]; 
22729     } else {
22730       internal[k]=0; 
22731       int_name[k]=NULL; 
22732     }
22733   }
22734   xfree(mp->internal); xfree(mp->int_name);
22735   mp->int_name = int_name;
22736   mp->internal = internal;
22737   mp->max_internal = l;
22738 }
22739
22740 void mp_do_new_internal (MP mp) { 
22741   do {  
22742     if ( mp->int_ptr==mp->max_internal ) {
22743       mp_grow_internals(mp, (mp->max_internal + (mp->max_internal/4)));
22744     }
22745     mp_get_clear_symbol(mp); incr(mp->int_ptr);
22746     eq_type(mp->cur_sym)=internal_quantity; 
22747     equiv(mp->cur_sym)=mp->int_ptr;
22748     if(mp->int_name[mp->int_ptr]!=NULL)
22749       xfree(mp->int_name[mp->int_ptr]);
22750     mp->int_name[mp->int_ptr]=str(text(mp->cur_sym)); 
22751     mp->internal[mp->int_ptr]=0;
22752     mp_get_x_next(mp);
22753   } while (mp->cur_cmd==comma);
22754 }
22755
22756 @ @<Dealloc variables@>=
22757 for (k=0;k<=mp->max_internal;k++) {
22758    xfree(mp->int_name[k]);
22759 }
22760 xfree(mp->internal); 
22761 xfree(mp->int_name); 
22762
22763
22764 @ The various `\&{show}' commands are distinguished by modifier fields
22765 in the usual way.
22766
22767 @d show_token_code 0 /* show the meaning of a single token */
22768 @d show_stats_code 1 /* show current memory and string usage */
22769 @d show_code 2 /* show a list of expressions */
22770 @d show_var_code 3 /* show a variable and its descendents */
22771 @d show_dependencies_code 4 /* show dependent variables in terms of independents */
22772
22773 @<Put each...@>=
22774 mp_primitive(mp, "showtoken",show_command,show_token_code);
22775 @:show_token_}{\&{showtoken} primitive@>
22776 mp_primitive(mp, "showstats",show_command,show_stats_code);
22777 @:show_stats_}{\&{showstats} primitive@>
22778 mp_primitive(mp, "show",show_command,show_code);
22779 @:show_}{\&{show} primitive@>
22780 mp_primitive(mp, "showvariable",show_command,show_var_code);
22781 @:show_var_}{\&{showvariable} primitive@>
22782 mp_primitive(mp, "showdependencies",show_command,show_dependencies_code);
22783 @:show_dependencies_}{\&{showdependencies} primitive@>
22784
22785 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22786 case show_command: 
22787   switch (m) {
22788   case show_token_code:mp_print(mp, "showtoken"); break;
22789   case show_stats_code:mp_print(mp, "showstats"); break;
22790   case show_code:mp_print(mp, "show"); break;
22791   case show_var_code:mp_print(mp, "showvariable"); break;
22792   default: mp_print(mp, "showdependencies"); break;
22793   }
22794   break;
22795
22796 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22797 case show_command:mp_do_show_whatever(mp); break;
22798
22799 @ The value of |cur_mod| controls the |verbosity| in the |print_exp| routine:
22800 if it's |show_code|, complicated structures are abbreviated, otherwise
22801 they aren't.
22802
22803 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22804 static void mp_do_show (MP mp) ;
22805
22806 @ @c void mp_do_show (MP mp) { 
22807   do {  
22808     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22809     mp_print_nl(mp, ">> ");
22810 @.>>@>
22811     mp_print_exp(mp, null,2); mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22812   } while (mp->cur_cmd==comma);
22813 }
22814
22815 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22816 static void mp_disp_token (MP mp) ;
22817
22818 @ @c void mp_disp_token (MP mp) { 
22819   mp_print_nl(mp, "> ");
22820 @.>\relax@>
22821   if ( mp->cur_sym==0 ) {
22822     @<Show a numeric or string or capsule token@>;
22823   } else { 
22824     mp_print_text(mp->cur_sym); mp_print_char(mp, xord('='));
22825     if ( eq_type(mp->cur_sym)>=outer_tag ) mp_print(mp, "(outer) ");
22826     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod);
22827     if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) {
22828       mp_print_ln(mp); mp_show_macro(mp, mp->cur_mod,null,100000);
22829     } /* this avoids recursion between |show_macro| and |print_cmd_mod| */
22830 @^recursion@>
22831   }
22832 }
22833
22834 @ @<Show a numeric or string or capsule token@>=
22835
22836   if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
22837     mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
22838   } else if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
22839     mp_print_capsule(mp,mp->cur_mod);
22840   } else  { 
22841     mp_print_char(mp, xord('"')); 
22842     mp_print_str(mp, mp->cur_mod); mp_print_char(mp, xord('"'));
22843     delete_str_ref(mp->cur_mod);
22844   }
22845 }
22846
22847 @ The following cases of |print_cmd_mod| might arise in connection
22848 with |disp_token|, although they don't necessarily correspond to
22849 primitive tokens.
22850
22851 @<Cases of |print_cmd_...@>=
22852 case left_delimiter:
22853 case right_delimiter: 
22854   if ( c==left_delimiter ) mp_print(mp, "left");
22855   else mp_print(mp, "right");
22856   mp_print(mp, " delimiter that matches "); 
22857   mp_print_text(m);
22858   break;
22859 case tag_token:
22860   if ( m==null ) mp_print(mp, "tag");
22861    else mp_print(mp, "variable");
22862    break;
22863 case defined_macro: 
22864    mp_print(mp, "macro:");
22865    break;
22866 case secondary_primary_macro:
22867 case tertiary_secondary_macro:
22868 case expression_tertiary_macro:
22869   mp_print_cmd_mod(mp, macro_def,c); 
22870   mp_print(mp, "'d macro:");
22871   mp_print_ln(mp); mp_show_token_list(mp, mp_link(mp_link(m)),null,1000,0);
22872   break;
22873 case repeat_loop:
22874   mp_print(mp, "[repeat the loop]");
22875   break;
22876 case internal_quantity:
22877   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
22878   break;
22879
22880 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22881 static void mp_do_show_token (MP mp) ;
22882
22883 @ @c void mp_do_show_token (MP mp) { 
22884   do {  
22885     get_t_next; mp_disp_token(mp);
22886     mp_get_x_next(mp);
22887   } while (mp->cur_cmd==comma);
22888 }
22889
22890 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22891 static void mp_do_show_stats (MP mp) ;
22892
22893 @ @c void mp_do_show_stats (MP mp) { 
22894   mp_print_nl(mp, "Memory usage ");
22895 @.Memory usage...@>
22896   mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->dyn_used);
22897   mp_print(mp, " ("); mp_print_int(mp, mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max-1);
22898   mp_print(mp, " still untouched)"); mp_print_ln(mp);
22899   mp_print_nl(mp, "String usage ");
22900   mp_print_int(mp, mp->strs_in_use-mp->init_str_use);
22901   mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->pool_in_use-mp->init_pool_ptr);
22902   mp_print(mp, " (");
22903   mp_print_int(mp, mp->max_strings-1-mp->strs_used_up); mp_print_char(mp, xord('&'));
22904   mp_print_int(mp, mp->pool_size-mp->pool_ptr); 
22905   mp_print(mp, " now untouched)"); mp_print_ln(mp);
22906   mp_get_x_next(mp);
22907 }
22908
22909 @ Here's a recursive procedure that gives an abbreviated account
22910 of a variable, for use by |do_show_var|.
22911
22912 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22913 static void mp_disp_var (MP mp,pointer p) ;
22914
22915 @ @c void mp_disp_var (MP mp,pointer p) {
22916   pointer q; /* traverses attributes and subscripts */
22917   int n; /* amount of macro text to show */
22918   if ( type(p)==mp_structured )  {
22919     @<Descend the structure@>;
22920   } else if ( type(p)>=mp_unsuffixed_macro ) {
22921     @<Display a variable macro@>;
22922   } else if ( type(p)!=undefined ){ 
22923     mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p); 
22924     mp_print_char(mp, xord('='));
22925     mp_print_exp(mp, p,0);
22926   }
22927 }
22928
22929 @ @<Descend the structure@>=
22930
22931   q=attr_head(p);
22932   do {  mp_disp_var(mp, q); q=mp_link(q); } while (q!=end_attr);
22933   q=subscr_head(p);
22934   while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
22935     mp_disp_var(mp, q); q=mp_link(q);
22936   }
22937 }
22938
22939 @ @<Display a variable macro@>=
22940
22941   mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22942   if ( type(p)>mp_unsuffixed_macro ) 
22943     mp_print(mp, "@@#"); /* |suffixed_macro| */
22944   mp_print(mp, "=macro:");
22945   if ( (int)mp->file_offset>=mp->max_print_line-20 ) n=5;
22946   else n=mp->max_print_line-mp->file_offset-15;
22947   mp_show_macro(mp, value(p),null,n);
22948 }
22949
22950 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22951 static void mp_do_show_var (MP mp) ;
22952
22953 @ @c void mp_do_show_var (MP mp) { 
22954   do {  
22955     get_t_next;
22956     if ( mp->cur_sym>0 ) if ( mp->cur_sym<=hash_end )
22957       if ( mp->cur_cmd==tag_token ) if ( mp->cur_mod!=null ) {
22958       mp_disp_var(mp, mp->cur_mod); goto DONE;
22959     }
22960    mp_disp_token(mp);
22961   DONE:
22962    mp_get_x_next(mp);
22963   } while (mp->cur_cmd==comma);
22964 }
22965
22966 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22967 static void mp_do_show_dependencies (MP mp) ;
22968
22969 @ @c void mp_do_show_dependencies (MP mp) {
22970   pointer p; /* link that runs through all dependencies */
22971   p=mp_link(dep_head);
22972   while ( p!=dep_head ) {
22973     if ( mp_interesting(mp, p) ) {
22974       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22975       if ( type(p)==mp_dependent ) mp_print_char(mp, xord('='));
22976       else mp_print(mp, " = "); /* extra spaces imply proto-dependency */
22977       mp_print_dependency(mp, dep_list(p),type(p));
22978     }
22979     p=dep_list(p);
22980     while ( info(p)!=null ) p=mp_link(p);
22981     p=mp_link(p);
22982   }
22983   mp_get_x_next(mp);
22984 }
22985
22986 @ Finally we are ready for the procedure that governs all of the
22987 show commands.
22988
22989 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22990 static void mp_do_show_whatever (MP mp) ;
22991
22992 @ @c void mp_do_show_whatever (MP mp) { 
22993   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
22994   switch (mp->cur_mod) {
22995   case show_token_code:mp_do_show_token(mp); break;
22996   case show_stats_code:mp_do_show_stats(mp); break;
22997   case show_code:mp_do_show(mp); break;
22998   case show_var_code:mp_do_show_var(mp); break;
22999   case show_dependencies_code:mp_do_show_dependencies(mp); break;
23000   } /* there are no other cases */
23001   if ( mp->internal[mp_showstopping]>0 ){ 
23002     print_err("OK");
23003 @.OK@>
23004     if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) { 
23005       help0; decr(mp->error_count);
23006     } else {
23007       help1("This isn't an error message; I'm just showing something.");
23008     }
23009     if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp);
23010      else mp_put_get_error(mp);
23011   }
23012 }
23013
23014 @ The `\&{addto}' command needs the following additional primitives:
23015
23016 @d double_path_code 0 /* command modifier for `\&{doublepath}' */
23017 @d contour_code 1 /* command modifier for `\&{contour}' */
23018 @d also_code 2 /* command modifier for `\&{also}' */
23019
23020 @ Pre and postscripts need two new identifiers:
23021
23022 @d with_pre_script 11
23023 @d with_post_script 13
23024
23025 @<Put each...@>=
23026 mp_primitive(mp, "doublepath",thing_to_add,double_path_code);
23027 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
23028 mp_primitive(mp, "contour",thing_to_add,contour_code);
23029 @:contour_}{\&{contour} primitive@>
23030 mp_primitive(mp, "also",thing_to_add,also_code);
23031 @:also_}{\&{also} primitive@>
23032 mp_primitive(mp, "withpen",with_option,mp_pen_type);
23033 @:with_pen_}{\&{withpen} primitive@>
23034 mp_primitive(mp, "dashed",with_option,mp_picture_type);
23035 @:dashed_}{\&{dashed} primitive@>
23036 mp_primitive(mp, "withprescript",with_option,with_pre_script);
23037 @:with_pre_script_}{\&{withprescript} primitive@>
23038 mp_primitive(mp, "withpostscript",with_option,with_post_script);
23039 @:with_post_script_}{\&{withpostscript} primitive@>
23040 mp_primitive(mp, "withoutcolor",with_option,mp_no_model);
23041 @:with_color_}{\&{withoutcolor} primitive@>
23042 mp_primitive(mp, "withgreyscale",with_option,mp_grey_model);
23043 @:with_color_}{\&{withgreyscale} primitive@>
23044 mp_primitive(mp, "withcolor",with_option,mp_uninitialized_model);
23045 @:with_color_}{\&{withcolor} primitive@>
23046 /*  \&{withrgbcolor} is an alias for \&{withcolor} */
23047 mp_primitive(mp, "withrgbcolor",with_option,mp_rgb_model);
23048 @:with_color_}{\&{withrgbcolor} primitive@>
23049 mp_primitive(mp, "withcmykcolor",with_option,mp_cmyk_model);
23050 @:with_color_}{\&{withcmykcolor} primitive@>
23051
23052 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23053 case thing_to_add:
23054   if ( m==contour_code ) mp_print(mp, "contour");
23055   else if ( m==double_path_code ) mp_print(mp, "doublepath");
23056   else mp_print(mp, "also");
23057   break;
23058 case with_option:
23059   if ( m==mp_pen_type ) mp_print(mp, "withpen");
23060   else if ( m==with_pre_script ) mp_print(mp, "withprescript");
23061   else if ( m==with_post_script ) mp_print(mp, "withpostscript");
23062   else if ( m==mp_no_model ) mp_print(mp, "withoutcolor");
23063   else if ( m==mp_rgb_model ) mp_print(mp, "withrgbcolor");
23064   else if ( m==mp_uninitialized_model ) mp_print(mp, "withcolor");
23065   else if ( m==mp_cmyk_model ) mp_print(mp, "withcmykcolor");
23066   else if ( m==mp_grey_model ) mp_print(mp, "withgreyscale");
23067   else mp_print(mp, "dashed");
23068   break;
23069
23070 @ The |scan_with_list| procedure parses a $\langle$with list$\rangle$ and
23071 updates the list of graphical objects starting at |p|.  Each $\langle$with
23072 clause$\rangle$ updates all graphical objects whose |type| is compatible.
23073 Other objects are ignored.
23074
23075 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23076 static void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) ;
23077
23078 @ @c void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) {
23079   quarterword t; /* |cur_mod| of the |with_option| (should match |cur_type|) */
23080   pointer q; /* for list manipulation */
23081   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
23082   pointer k; /* for finding the near-last item in a list  */
23083   str_number s; /* for string cleanup after combining  */
23084   pointer cp,pp,dp,ap,bp;
23085     /* objects being updated; |void| initially; |null| to suppress update */
23086   cp=mp_void; pp=mp_void; dp=mp_void; ap=mp_void; bp=mp_void;
23087   k=0;
23088   while ( mp->cur_cmd==with_option ){ 
23089     t=mp->cur_mod;
23090     mp_get_x_next(mp);
23091     if ( t!=mp_no_model ) mp_scan_expression(mp);
23092     if (((t==with_pre_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
23093      ((t==with_post_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
23094      ((t==mp_uninitialized_model)&&
23095         ((mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type)&&(mp->cur_type!=mp_color_type)
23096           &&(mp->cur_type!=mp_known)&&(mp->cur_type!=mp_boolean_type)))||
23097      ((t==mp_cmyk_model)&&(mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type))||
23098      ((t==mp_rgb_model)&&(mp->cur_type!=mp_color_type))||
23099      ((t==mp_grey_model)&&(mp->cur_type!=mp_known))||
23100      ((t==mp_pen_type)&&(mp->cur_type!=t))||
23101      ((t==mp_picture_type)&&(mp->cur_type!=t)) ) {
23102       @<Complain about improper type@>;
23103     } else if ( t==mp_uninitialized_model ) {
23104       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
23105       if ( cp!=null )
23106         @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>;
23107       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23108     } else if ( t==mp_rgb_model ) {
23109       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
23110       if ( cp!=null )
23111         @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>;
23112       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23113     } else if ( t==mp_cmyk_model ) {
23114       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
23115       if ( cp!=null )
23116         @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>;
23117       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23118     } else if ( t==mp_grey_model ) {
23119       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
23120       if ( cp!=null )
23121         @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>;
23122       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23123     } else if ( t==mp_no_model ) {
23124       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
23125       if ( cp!=null )
23126         @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
23127     } else if ( t==mp_pen_type ) {
23128       if ( pp==mp_void ) @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>;
23129       if ( pp!=null ) {
23130         if ( pen_p(pp)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(pp));
23131         pen_p(pp)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
23132       }
23133     } else if ( t==with_pre_script ) {
23134       if ( ap==mp_void )
23135         ap=p;
23136       while ( (ap!=null)&&(! has_color(ap)) )
23137          ap=mp_link(ap);
23138       if ( ap!=null ) {
23139         if ( pre_script(ap)!=null ) { /*  build a new,combined string  */
23140           s=pre_script(ap);
23141           old_setting=mp->selector;
23142               mp->selector=new_string;
23143           str_room(length(pre_script(ap))+length(mp->cur_exp)+2);
23144               mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23145           append_char(13);  /* a forced \ps\ newline  */
23146           mp_print_str(mp, pre_script(ap));
23147           pre_script(ap)=mp_make_string(mp);
23148           delete_str_ref(s);
23149           mp->selector=old_setting;
23150         } else {
23151           pre_script(ap)=mp->cur_exp;
23152         }
23153         mp->cur_type=mp_vacuous;
23154       }
23155     } else if ( t==with_post_script ) {
23156       if ( bp==mp_void )
23157         k=p; 
23158       bp=k;
23159       while ( mp_link(k)!=null ) {
23160         k=mp_link(k);
23161         if ( has_color(k) ) bp=k;
23162       }
23163       if ( bp!=null ) {
23164          if ( post_script(bp)!=null ) {
23165            s=post_script(bp);
23166            old_setting=mp->selector;
23167                mp->selector=new_string;
23168            str_room(length(post_script(bp))+length(mp->cur_exp)+2);
23169            mp_print_str(mp, post_script(bp));
23170            append_char(13); /* a forced \ps\ newline  */
23171            mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23172            post_script(bp)=mp_make_string(mp);
23173            delete_str_ref(s);
23174            mp->selector=old_setting;
23175          } else {
23176            post_script(bp)=mp->cur_exp;
23177          }
23178          mp->cur_type=mp_vacuous;
23179        }
23180     } else { 
23181       if ( dp==mp_void ) {
23182         @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>;
23183       }
23184       if ( dp!=null ) {
23185         if ( dash_p(dp)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(dp));
23186         dash_p(dp)=mp_make_dashes(mp, mp->cur_exp);
23187         dash_scale(dp)=unity;
23188         mp->cur_type=mp_vacuous;
23189       }
23190     }
23191   }
23192   @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into the rest
23193     of the list@>;
23194 }
23195
23196 @ @<Complain about improper type@>=
23197 { exp_err("Improper type");
23198 @.Improper type@>
23199 help2("Next time say `withpen <known pen expression>';",
23200       "I'll ignore the bad `with' clause and look for another.");
23201 if ( t==with_pre_script )
23202   mp->help_line[1]="Next time say `withprescript <known string expression>';";
23203 else if ( t==with_post_script )
23204   mp->help_line[1]="Next time say `withpostscript <known string expression>';";
23205 else if ( t==mp_picture_type )
23206   mp->help_line[1]="Next time say `dashed <known picture expression>';";
23207 else if ( t==mp_uninitialized_model )
23208   mp->help_line[1]="Next time say `withcolor <known color expression>';";
23209 else if ( t==mp_rgb_model )
23210   mp->help_line[1]="Next time say `withrgbcolor <known color expression>';";
23211 else if ( t==mp_cmyk_model )
23212   mp->help_line[1]="Next time say `withcmykcolor <known cmykcolor expression>';";
23213 else if ( t==mp_grey_model )
23214   mp->help_line[1]="Next time say `withgreyscale <known numeric expression>';";;
23215 mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23216 }
23217
23218 @ Forcing the color to be between |0| and |unity| here guarantees that no
23219 picture will ever contain a color outside the legal range for \ps\ graphics.
23220
23221 @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>=
23222 { if ( mp->cur_type==mp_color_type )
23223    @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>
23224 else if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type )
23225    @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>
23226 else if ( mp->cur_type==mp_known )
23227    @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>
23228 else if ( mp->cur_exp==false_code )
23229    @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
23230 }
23231
23232 @ @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>=
23233 { q=value(mp->cur_exp);
23234 cyan_val(cp)=0;
23235 magenta_val(cp)=0;
23236 yellow_val(cp)=0;
23237 black_val(cp)=0;
23238 red_val(cp)=value(red_part_loc(q));
23239 green_val(cp)=value(green_part_loc(q));
23240 blue_val(cp)=value(blue_part_loc(q));
23241 color_model(cp)=mp_rgb_model;
23242 if ( red_val(cp)<0 ) red_val(cp)=0;
23243 if ( green_val(cp)<0 ) green_val(cp)=0;
23244 if ( blue_val(cp)<0 ) blue_val(cp)=0;
23245 if ( red_val(cp)>unity ) red_val(cp)=unity;
23246 if ( green_val(cp)>unity ) green_val(cp)=unity;
23247 if ( blue_val(cp)>unity ) blue_val(cp)=unity;
23248 }
23249
23250 @ @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>=
23251 { q=value(mp->cur_exp);
23252 cyan_val(cp)=value(cyan_part_loc(q));
23253 magenta_val(cp)=value(magenta_part_loc(q));
23254 yellow_val(cp)=value(yellow_part_loc(q));
23255 black_val(cp)=value(black_part_loc(q));
23256 color_model(cp)=mp_cmyk_model;
23257 if ( cyan_val(cp)<0 ) cyan_val(cp)=0;
23258 if ( magenta_val(cp)<0 ) magenta_val(cp)=0;
23259 if ( yellow_val(cp)<0 ) yellow_val(cp)=0;
23260 if ( black_val(cp)<0 ) black_val(cp)=0;
23261 if ( cyan_val(cp)>unity ) cyan_val(cp)=unity;
23262 if ( magenta_val(cp)>unity ) magenta_val(cp)=unity;
23263 if ( yellow_val(cp)>unity ) yellow_val(cp)=unity;
23264 if ( black_val(cp)>unity ) black_val(cp)=unity;
23265 }
23266
23267 @ @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>=
23268 { q=mp->cur_exp;
23269 cyan_val(cp)=0;
23270 magenta_val(cp)=0;
23271 yellow_val(cp)=0;
23272 black_val(cp)=0;
23273 grey_val(cp)=q;
23274 color_model(cp)=mp_grey_model;
23275 if ( grey_val(cp)<0 ) grey_val(cp)=0;
23276 if ( grey_val(cp)>unity ) grey_val(cp)=unity;
23277 }
23278
23279 @ @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>=
23280 {
23281 cyan_val(cp)=0;
23282 magenta_val(cp)=0;
23283 yellow_val(cp)=0;
23284 black_val(cp)=0;
23285 grey_val(cp)=0;
23286 color_model(cp)=mp_no_model;
23287 }
23288
23289 @ @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>=
23290 { cp=p;
23291   while ( cp!=null ){ 
23292     if ( has_color(cp) ) break;
23293     cp=mp_link(cp);
23294   }
23295 }
23296
23297 @ @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>=
23298 { pp=p;
23299   while ( pp!=null ) {
23300     if ( has_pen(pp) ) break;
23301     pp=mp_link(pp);
23302   }
23303 }
23304
23305 @ @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>=
23306 { dp=p;
23307   while ( dp!=null ) {
23308     if ( type(dp)==mp_stroked_code ) break;
23309     dp=mp_link(dp);
23310   }
23311 }
23312
23313 @ @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into...@>=
23314 @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>;
23315 if ( pp>mp_void ) {
23316   @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>;
23317 }
23318 if ( dp>mp_void ) {
23319   @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>;
23320 }
23321
23322
23323 @ @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>=
23324 { q=mp_link(cp);
23325   while ( q!=null ) { 
23326     if ( has_color(q) ) {
23327       red_val(q)=red_val(cp);
23328       green_val(q)=green_val(cp);
23329       blue_val(q)=blue_val(cp);
23330       black_val(q)=black_val(cp);
23331       color_model(q)=color_model(cp);
23332     }
23333     q=mp_link(q);
23334   }
23335 }
23336
23337 @ @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>=
23338 { q=mp_link(pp);
23339   while ( q!=null ) {
23340     if ( has_pen(q) ) {
23341       if ( pen_p(q)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(q));
23342       pen_p(q)=copy_pen(pen_p(pp));
23343     }
23344     q=mp_link(q);
23345   }
23346 }
23347
23348 @ @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>=
23349 { q=mp_link(dp);
23350   while ( q!=null ) {
23351     if ( type(q)==mp_stroked_code ) {
23352       if ( dash_p(q)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(q));
23353       dash_p(q)=dash_p(dp);
23354       dash_scale(q)=unity;
23355       if ( dash_p(q)!=null ) add_edge_ref(dash_p(q));
23356     }
23357     q=mp_link(q);
23358   }
23359 }
23360
23361 @ One of the things we need to do when we've parsed an \&{addto} or
23362 similar command is find the header of a supposed \&{picture} variable, given
23363 a token list for that variable.  Since the edge structure is about to be
23364 updated, we use |private_edges| to make sure that this is possible.
23365
23366 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23367 static pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) ;
23368
23369 @ @c pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) {
23370   pointer p;
23371   pointer cur_edges; /* the return value */
23372   p=mp_find_variable(mp, t); cur_edges=null;
23373   if ( p==null ) { 
23374     mp_obliterated(mp, t); mp_put_get_error(mp);
23375   } else if ( type(p)!=mp_picture_type )  { 
23376     print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, t,null,1000,0);
23377 @.Variable x is the wrong type@>
23378     mp_print(mp, " is the wrong type ("); 
23379     mp_print_type(mp, type(p)); mp_print_char(mp, xord(')'));
23380     help2("I was looking for a \"known\" picture variable.",
23381           "So I'll not change anything just now."); 
23382     mp_put_get_error(mp);
23383   } else { 
23384     value(p)=mp_private_edges(mp, value(p));
23385     cur_edges=value(p);
23386   }
23387   mp_flush_node_list(mp, t);
23388   return cur_edges;
23389 }
23390
23391 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23392 case add_to_command: mp_do_add_to(mp); break;
23393 case bounds_command:mp_do_bounds(mp); break;
23394
23395 @ @<Put each...@>=
23396 mp_primitive(mp, "clip",bounds_command,mp_start_clip_code);
23397 @:clip_}{\&{clip} primitive@>
23398 mp_primitive(mp, "setbounds",bounds_command,mp_start_bounds_code);
23399 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
23400
23401 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23402 case bounds_command: 
23403   if ( m==mp_start_clip_code ) mp_print(mp, "clip");
23404   else mp_print(mp, "setbounds");
23405   break;
23406
23407 @ The following function parses the beginning of an \&{addto} or \&{clip}
23408 command: it expects a variable name followed by a token with |cur_cmd=sep|
23409 and then an expression.  The function returns the token list for the variable
23410 and stores the command modifier for the separator token in the global variable
23411 |last_add_type|.  We must be careful because this variable might get overwritten
23412 any time we call |get_x_next|.
23413
23414 @<Glob...@>=
23415 quarterword last_add_type;
23416   /* command modifier that identifies the last \&{addto} command */
23417
23418 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23419 static pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) ;
23420
23421 @ @c pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) {
23422   pointer lhv; /* variable to add to left */
23423   quarterword add_type=0; /* value to be returned in |last_add_type| */
23424   lhv=null;
23425   mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=sep; mp_scan_primary(mp);
23426   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) {
23427     @<Abandon edges command because there's no variable@>;
23428   } else  { 
23429     lhv=mp->cur_exp; add_type=mp->cur_mod;
23430     mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23431   }
23432   mp->last_add_type=add_type;
23433   return lhv;
23434 }
23435
23436 @ @<Abandon edges command because there's no variable@>=
23437 { exp_err("Not a suitable variable");
23438 @.Not a suitable variable@>
23439   help4("At this point I needed to see the name of a picture variable.",
23440     "(Or perhaps you have indeed presented me with one; I might",
23441     "have missed it, if it wasn't followed by the proper token.)",
23442     "So I'll not change anything just now.");
23443   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23444 }
23445
23446 @ Here is an example of how to use |start_draw_cmd|.
23447
23448 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23449 static void mp_do_bounds (MP mp) ;
23450
23451 @ @c void mp_do_bounds (MP mp) {
23452   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
23453   pointer p; /* for list manipulation */
23454   integer m; /* initial value of |cur_mod| */
23455   m=mp->cur_mod;
23456   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, to_token);
23457   if ( lhv!=null ) {
23458     lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
23459     if ( lhe==null ) {
23460       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23461     } else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
23462       exp_err("Improper `clip'");
23463 @.Improper `addto'@>
23464       help2("This expression should have specified a known path.",
23465             "So I'll not change anything just now."); 
23466       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23467     } else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
23468       @<Complain about a non-cycle@>;
23469     } else {
23470       @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add it to |lhe|@>;
23471     }
23472   }
23473 }
23474
23475 @ @<Complain about a non-cycle@>=
23476 { print_err("Not a cycle");
23477 @.Not a cycle@>
23478   help2("That contour should have ended with `..cycle' or `&cycle'.",
23479         "So I'll not change anything just now."); mp_put_get_error(mp);
23480 }
23481
23482 @ @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add...@>=
23483 { p=mp_new_bounds_node(mp, mp->cur_exp,m);
23484   mp_link(p)=mp_link(dummy_loc(lhe));
23485   mp_link(dummy_loc(lhe))=p;
23486   if ( obj_tail(lhe)==dummy_loc(lhe) ) obj_tail(lhe)=p;
23487   p=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[stop_type(m)]);
23488   type(p)=stop_type(m);
23489   mp_link(obj_tail(lhe))=p;
23490   obj_tail(lhe)=p;
23491   mp_init_bbox(mp, lhe);
23492 }
23493
23494 @ The |do_add_to| procedure is a little like |do_clip| but there are a lot more
23495 cases to deal with.
23496
23497 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23498 static void mp_do_add_to (MP mp) ;
23499
23500 @ @c void mp_do_add_to (MP mp) {
23501   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
23502   pointer p; /* the graphical object or list for |scan_with_list| to update */
23503   pointer e; /* an edge structure to be merged */
23504   quarterword add_type; /* |also_code|, |contour_code|, or |double_path_code| */
23505   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, thing_to_add); add_type=mp->last_add_type;
23506   if ( lhv!=null ) {
23507     if ( add_type==also_code ) {
23508       @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e| and |p|
23509        appropriately@>;
23510     } else {
23511       @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current
23512         expression@>;
23513     }
23514     mp_scan_with_list(mp, p);
23515     @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>;
23516   }
23517 }
23518
23519 @ Setting |p:=null| causes the $\langle$with list$\rangle$ to be ignored;
23520 setting |e:=null| prevents anything from being added to |lhe|.
23521
23522 @ @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e|...@>=
23523
23524   p=null; e=null;
23525   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23526     exp_err("Improper `addto'");
23527 @.Improper `addto'@>
23528     help2("This expression should have specified a known picture.",
23529           "So I'll not change anything just now."); 
23530     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23531   } else { 
23532     e=mp_private_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_vacuous;
23533     p=mp_link(dummy_loc(e));
23534   }
23535 }
23536
23537 @ In this case |add_type<>also_code| so setting |p:=null| suppresses future
23538 attempts to add to the edge structure.
23539
23540 @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current...@>=
23541 { e=null; p=null;
23542   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
23543   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
23544     exp_err("Improper `addto'");
23545 @.Improper `addto'@>
23546     help2("This expression should have specified a known path.",
23547           "So I'll not change anything just now."); 
23548     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23549   } else if ( add_type==contour_code ) {
23550     if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
23551       @<Complain about a non-cycle@>;
23552     } else { 
23553       p=mp_new_fill_node(mp, mp->cur_exp);
23554       mp->cur_type=mp_vacuous;
23555     }
23556   } else { 
23557     p=mp_new_stroked_node(mp, mp->cur_exp);
23558     mp->cur_type=mp_vacuous;
23559   }
23560 }
23561
23562 @ @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>=
23563 lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
23564 if ( lhe==null ) {
23565   if ( (e==null)&&(p!=null) ) e=mp_toss_gr_object(mp, p);
23566   if ( e!=null ) delete_edge_ref(e);
23567 } else if ( add_type==also_code ) {
23568   if ( e!=null ) {
23569     @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>;
23570   } else { 
23571     do_nothing;
23572   }
23573 } else if ( p!=null ) {
23574   mp_link(obj_tail(lhe))=p;
23575   obj_tail(lhe)=p;
23576   if ( add_type==double_path_code )
23577     if ( pen_p(p)==null ) 
23578       pen_p(p)=mp_get_pen_circle(mp, 0);
23579 }
23580
23581 @ @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>=
23582 { if ( mp_link(dummy_loc(e))!=null ) {
23583     mp_link(obj_tail(lhe))=mp_link(dummy_loc(e));
23584     obj_tail(lhe)=obj_tail(e);
23585     obj_tail(e)=dummy_loc(e);
23586     mp_link(dummy_loc(e))=null;
23587     mp_flush_dash_list(mp, lhe);
23588   }
23589   mp_toss_edges(mp, e);
23590 }
23591
23592 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23593 case ship_out_command: mp_do_ship_out(mp); break;
23594
23595 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23596 @<Declare the \ps\ output procedures@>
23597 static void mp_do_ship_out (MP mp) ;
23598
23599 @ @c void mp_do_ship_out (MP mp) {
23600   integer c; /* the character code */
23601   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23602   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23603     @<Complain that it's not a known picture@>;
23604   } else { 
23605     c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]) % 256;
23606     if ( c<0 ) c=c+256;
23607     @<Store the width information for character code~|c|@>;
23608     mp_ship_out(mp, mp->cur_exp);
23609     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23610   }
23611 }
23612
23613 @ @<Complain that it's not a known picture@>=
23614
23615   exp_err("Not a known picture");
23616   help1("I can only output known pictures.");
23617   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23618 }
23619
23620 @ The \&{everyjob} command simply assigns a nonzero value to the global variable
23621 |start_sym|.
23622
23623 @<Cases of |do_statement|...@>=
23624 case every_job_command: 
23625   mp_get_symbol(mp); mp->start_sym=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
23626   break;
23627
23628 @ @<Glob...@>=
23629 halfword start_sym; /* a symbolic token to insert at beginning of job */
23630
23631 @ @<Set init...@>=
23632 mp->start_sym=0;
23633
23634 @ Finally, we have only the ``message'' commands remaining.
23635
23636 @d message_code 0
23637 @d err_message_code 1
23638 @d err_help_code 2
23639 @d filename_template_code 3
23640 @d print_with_leading_zeroes(A)  g = mp->pool_ptr;
23641               mp_print_int(mp, (A)); g = mp->pool_ptr-g;
23642               if ( f>g ) {
23643                 mp->pool_ptr = mp->pool_ptr - g;
23644                 while ( f>g ) {
23645                   mp_print_char(mp, xord('0'));
23646                   decr(f);
23647                   };
23648                 mp_print_int(mp, (A));
23649               };
23650               f = 0
23651
23652 @<Put each...@>=
23653 mp_primitive(mp, "message",message_command,message_code);
23654 @:message_}{\&{message} primitive@>
23655 mp_primitive(mp, "errmessage",message_command,err_message_code);
23656 @:err_message_}{\&{errmessage} primitive@>
23657 mp_primitive(mp, "errhelp",message_command,err_help_code);
23658 @:err_help_}{\&{errhelp} primitive@>
23659 mp_primitive(mp, "filenametemplate",message_command,filename_template_code);
23660 @:filename_template_}{\&{filenametemplate} primitive@>
23661
23662 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23663 case message_command: 
23664   if ( m<err_message_code ) mp_print(mp, "message");
23665   else if ( m==err_message_code ) mp_print(mp, "errmessage");
23666   else if ( m==filename_template_code ) mp_print(mp, "filenametemplate");
23667   else mp_print(mp, "errhelp");
23668   break;
23669
23670 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23671 case message_command: mp_do_message(mp); break;
23672
23673 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23674 @<Declare a procedure called |no_string_err|@>
23675 static void mp_do_message (MP mp) ;
23676
23677
23678 @c void mp_do_message (MP mp) {
23679   int m; /* the type of message */
23680   m=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23681   if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23682     mp_no_string_err(mp, "A message should be a known string expression.");
23683   else {
23684     switch (m) {
23685     case message_code: 
23686       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23687       break;
23688     case err_message_code:
23689       @<Print string |cur_exp| as an error message@>;
23690       break;
23691     case err_help_code:
23692       @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>;
23693       break;
23694     case filename_template_code:
23695       @<Save the filename template@>;
23696       break;
23697     } /* there are no other cases */
23698   }
23699   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23700 }
23701
23702 @ @<Declare a procedure called |no_string_err|@>=
23703 static void mp_no_string_err (MP mp, const char *s) { 
23704    exp_err("Not a string");
23705 @.Not a string@>
23706   help1(s);
23707   mp_put_get_error(mp);
23708 }
23709
23710 @ The global variable |err_help| is zero when the user has most recently
23711 given an empty help string, or if none has ever been given.
23712
23713 @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>=
23714
23715   if ( mp->err_help!=0 ) delete_str_ref(mp->err_help);
23716   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->err_help=0;
23717   else  { mp->err_help=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->err_help); }
23718 }
23719
23720 @ If \&{errmessage} occurs often in |mp_scroll_mode|, without user-defined
23721 \&{errhelp}, we don't want to give a long help message each time. So we
23722 give a verbose explanation only once.
23723
23724 @<Glob...@>=
23725 boolean long_help_seen; /* has the long \.{\\errmessage} help been used? */
23726
23727 @ @<Set init...@>=mp->long_help_seen=false;
23728
23729 @ @<Print string |cur_exp| as an error message@>=
23730
23731   print_err(""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23732   if ( mp->err_help!=0 ) {
23733     mp->use_err_help=true;
23734   } else if ( mp->long_help_seen ) { 
23735     help1("(That was another `errmessage'.)") ; 
23736   } else  { 
23737    if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) mp->long_help_seen=true;
23738     help4("This error message was generated by an `errmessage'",
23739      "command, so I can\'t give any explicit help.",
23740      "Pretend that you're Miss Marple: Examine all clues,",
23741 @^Marple, Jane@>
23742      "and deduce the truth by inspired guesses.");
23743   }
23744   mp_put_get_error(mp); mp->use_err_help=false;
23745 }
23746
23747 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23748 case write_command: mp_do_write(mp); break;
23749
23750 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23751 static void mp_do_write (MP mp) ;
23752
23753 @ @c void mp_do_write (MP mp) {
23754   str_number t; /* the line of text to be written */
23755   write_index n,n0; /* for searching |wr_fname| and |wr_file| arrays */
23756   unsigned old_setting; /* for saving |selector| during output */
23757   mp_get_x_next(mp);
23758   mp_scan_expression(mp);
23759   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
23760     mp_no_string_err(mp, "The text to be written should be a known string expression");
23761   } else if ( mp->cur_cmd!=to_token ) { 
23762     print_err("Missing `to' clause");
23763     help1("A write command should end with `to <filename>'");
23764     mp_put_get_error(mp);
23765   } else { 
23766     t=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
23767     mp_get_x_next(mp);
23768     mp_scan_expression(mp);
23769     if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23770       mp_no_string_err(mp, "I can\'t write to that file name.  It isn't a known string");
23771     else {
23772       @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>;
23773     }
23774     delete_str_ref(t);
23775   }
23776   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23777 }
23778
23779 @ @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>=
23780
23781   @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if
23782     |cur_exp| must be inserted@>;
23783   if ( mp_str_vs_str(mp, t,mp->eof_line)==0 ) {
23784     @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>;
23785   } else { 
23786     old_setting=mp->selector;
23787     mp->selector=n+write_file;
23788     mp_print_str(mp, t); mp_print_ln(mp);
23789     mp->selector = old_setting;
23790   }
23791 }
23792
23793 @ @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if...@>=
23794 {
23795   char *fn = str(mp->cur_exp);
23796   n=mp->write_files;
23797   n0=mp->write_files;
23798   while (mp_xstrcmp(fn,mp->wr_fname[n])!=0) { 
23799     if ( n==0 ) { /* bottom reached */
23800           if ( n0==mp->write_files ) {
23801         if ( mp->write_files<mp->max_write_files ) {
23802           incr(mp->write_files);
23803         } else {
23804           void **wr_file;
23805           char **wr_fname;
23806               write_index l,k;
23807           l = mp->max_write_files + (mp->max_write_files/4);
23808           wr_file = xmalloc((l+1),sizeof(void *));
23809           wr_fname = xmalloc((l+1),sizeof(char *));
23810               for (k=0;k<=l;k++) {
23811             if (k<=mp->max_write_files) {
23812                   wr_file[k]=mp->wr_file[k]; 
23813               wr_fname[k]=mp->wr_fname[k];
23814             } else {
23815                   wr_file[k]=0; 
23816               wr_fname[k]=NULL;
23817             }
23818           }
23819               xfree(mp->wr_file); xfree(mp->wr_fname);
23820           mp->max_write_files = l;
23821           mp->wr_file = wr_file;
23822           mp->wr_fname = wr_fname;
23823         }
23824       }
23825       n=n0;
23826       mp_open_write_file(mp, fn ,n);
23827     } else { 
23828       decr(n);
23829           if ( mp->wr_fname[n]==NULL )  n0=n; 
23830     }
23831   }
23832 }
23833
23834 @ @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>=
23835 { (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[n]);
23836   xfree(mp->wr_fname[n]);
23837   if ( n==mp->write_files-1 ) mp->write_files=n;
23838 }
23839
23840
23841 @* \[42] Writing font metric data.
23842 \TeX\ gets its knowledge about fonts from font metric files, also called
23843 \.{TFM} files; the `\.T' in `\.{TFM}' stands for \TeX,
23844 but other programs know about them too. One of \MP's duties is to
23845 write \.{TFM} files so that the user's fonts can readily be
23846 applied to typesetting.
23847 @:TFM files}{\.{TFM} files@>
23848 @^font metric files@>
23849
23850 The information in a \.{TFM} file appears in a sequence of 8-bit bytes.
23851 Since the number of bytes is always a multiple of~4, we could
23852 also regard the file as a sequence of 32-bit words, but \MP\ uses the
23853 byte interpretation. The format of \.{TFM} files was designed by
23854 Lyle Ramshaw in 1980. The intent is to convey a lot of different kinds
23855 @^Ramshaw, Lyle Harold@>
23856 of information in a compact but useful form.
23857
23858 @<Glob...@>=
23859 void * tfm_file; /* the font metric output goes here */
23860 char * metric_file_name; /* full name of the font metric file */
23861
23862 @ The first 24 bytes (6 words) of a \.{TFM} file contain twelve 16-bit
23863 integers that give the lengths of the various subsequent portions
23864 of the file. These twelve integers are, in order:
23865 $$\vbox{\halign{\hfil#&$\null=\null$#\hfil\cr
23866 |lf|&length of the entire file, in words;\cr
23867 |lh|&length of the header data, in words;\cr
23868 |bc|&smallest character code in the font;\cr
23869 |ec|&largest character code in the font;\cr
23870 |nw|&number of words in the width table;\cr
23871 |nh|&number of words in the height table;\cr
23872 |nd|&number of words in the depth table;\cr
23873 |ni|&number of words in the italic correction table;\cr
23874 |nl|&number of words in the lig/kern table;\cr
23875 |nk|&number of words in the kern table;\cr
23876 |ne|&number of words in the extensible character table;\cr
23877 |np|&number of font parameter words.\cr}}$$
23878 They are all nonnegative and less than $2^{15}$. We must have |bc-1<=ec<=255|,
23879 |ne<=256|, and
23880 $$\hbox{|lf=6+lh+(ec-bc+1)+nw+nh+nd+ni+nl+nk+ne+np|.}$$
23881 Note that a font may contain as many as 256 characters (if |bc=0| and |ec=255|),
23882 and as few as 0 characters (if |bc=ec+1|).
23883
23884 Incidentally, when two or more 8-bit bytes are combined to form an integer of
23885 16 or more bits, the most significant bytes appear first in the file.
23886 This is called BigEndian order.
23887 @^BigEndian order@>
23888
23889 @ The rest of the \.{TFM} file may be regarded as a sequence of ten data
23890 arrays.
23891
23892 The most important data type used here is a |fix_word|, which is
23893 a 32-bit representation of a binary fraction. A |fix_word| is a signed
23894 quantity, with the two's complement of the entire word used to represent
23895 negation. Of the 32 bits in a |fix_word|, exactly 12 are to the left of the
23896 binary point; thus, the largest |fix_word| value is $2048-2^{-20}$, and
23897 the smallest is $-2048$. We will see below, however, that all but two of
23898 the |fix_word| values must lie between $-16$ and $+16$.
23899
23900 @ The first data array is a block of header information, which contains
23901 general facts about the font. The header must contain at least two words,
23902 |header[0]| and |header[1]|, whose meaning is explained below.  Additional
23903 header information of use to other software routines might also be
23904 included, and \MP\ will generate it if the \.{headerbyte} command occurs.
23905 For example, 16 more words of header information are in use at the Xerox
23906 Palo Alto Research Center; the first ten specify the character coding
23907 scheme used (e.g., `\.{XEROX TEXT}' or `\.{TEX MATHSY}'), the next five
23908 give the font family name (e.g., `\.{HELVETICA}' or `\.{CMSY}'), and the
23909 last gives the ``face byte.''
23910
23911 \yskip\hang|header[0]| is a 32-bit check sum that \MP\ will copy into
23912 the \.{GF} output file. This helps ensure consistency between files,
23913 since \TeX\ records the check sums from the \.{TFM}'s it reads, and these
23914 should match the check sums on actual fonts that are used.  The actual
23915 relation between this check sum and the rest of the \.{TFM} file is not
23916 important; the check sum is simply an identification number with the
23917 property that incompatible fonts almost always have distinct check sums.
23918 @^check sum@>
23919
23920 \yskip\hang|header[1]| is a |fix_word| containing the design size of the
23921 font, in units of \TeX\ points. This number must be at least 1.0; it is
23922 fairly arbitrary, but usually the design size is 10.0 for a ``10 point''
23923 font, i.e., a font that was designed to look best at a 10-point size,
23924 whatever that really means. When a \TeX\ user asks for a font `\.{at}
23925 $\delta$ \.{pt}', the effect is to override the design size and replace it
23926 by $\delta$, and to multiply the $x$ and~$y$ coordinates of the points in
23927 the font image by a factor of $\delta$ divided by the design size.  {\sl
23928 All other dimensions in the\/ \.{TFM} file are |fix_word|\kern-1pt\
23929 numbers in design-size units.} Thus, for example, the value of |param[6]|,
23930 which defines the \.{em} unit, is often the |fix_word| value $2^{20}=1.0$,
23931 since many fonts have a design size equal to one em.  The other dimensions
23932 must be less than 16 design-size units in absolute value; thus,
23933 |header[1]| and |param[1]| are the only |fix_word| entries in the whole
23934 \.{TFM} file whose first byte might be something besides 0 or 255.
23935 @^design size@>
23936
23937 @ Next comes the |char_info| array, which contains one |char_info_word|
23938 per character. Each word in this part of the file contains six fields
23939 packed into four bytes as follows.
23940
23941 \yskip\hang first byte: |width_index| (8 bits)\par
23942 \hang second byte: |height_index| (4 bits) times 16, plus |depth_index|
23943   (4~bits)\par
23944 \hang third byte: |italic_index| (6 bits) times 4, plus |tag|
23945   (2~bits)\par
23946 \hang fourth byte: |remainder| (8 bits)\par
23947 \yskip\noindent
23948 The actual width of a character is \\{width}|[width_index]|, in design-size
23949 units; this is a device for compressing information, since many characters
23950 have the same width. Since it is quite common for many characters
23951 to have the same height, depth, or italic correction, the \.{TFM} format
23952 imposes a limit of 16 different heights, 16 different depths, and
23953 64 different italic corrections.
23954
23955 Incidentally, the relation $\\{width}[0]=\\{height}[0]=\\{depth}[0]=
23956 \\{italic}[0]=0$ should always hold, so that an index of zero implies a
23957 value of zero.  The |width_index| should never be zero unless the
23958 character does not exist in the font, since a character is valid if and
23959 only if it lies between |bc| and |ec| and has a nonzero |width_index|.
23960
23961 @ The |tag| field in a |char_info_word| has four values that explain how to
23962 interpret the |remainder| field.
23963
23964 \yskip\hang|tag=0| (|no_tag|) means that |remainder| is unused.\par
23965 \hang|tag=1| (|lig_tag|) means that this character has a ligature/kerning
23966 program starting at location |remainder| in the |lig_kern| array.\par
23967 \hang|tag=2| (|list_tag|) means that this character is part of a chain of
23968 characters of ascending sizes, and not the largest in the chain.  The
23969 |remainder| field gives the character code of the next larger character.\par
23970 \hang|tag=3| (|ext_tag|) means that this character code represents an
23971 extensible character, i.e., a character that is built up of smaller pieces
23972 so that it can be made arbitrarily large. The pieces are specified in
23973 |exten[remainder]|.\par
23974 \yskip\noindent
23975 Characters with |tag=2| and |tag=3| are treated as characters with |tag=0|
23976 unless they are used in special circumstances in math formulas. For example,
23977 \TeX's \.{\\sum} operation looks for a |list_tag|, and the \.{\\left}
23978 operation looks for both |list_tag| and |ext_tag|.
23979
23980 @d no_tag 0 /* vanilla character */
23981 @d lig_tag 1 /* character has a ligature/kerning program */
23982 @d list_tag 2 /* character has a successor in a charlist */
23983 @d ext_tag 3 /* character is extensible */
23984
23985 @ The |lig_kern| array contains instructions in a simple programming language
23986 that explains what to do for special letter pairs. Each word in this array is a
23987 |lig_kern_command| of four bytes.
23988
23989 \yskip\hang first byte: |skip_byte|, indicates that this is the final program
23990   step if the byte is 128 or more, otherwise the next step is obtained by
23991   skipping this number of intervening steps.\par
23992 \hang second byte: |next_char|, ``if |next_char| follows the current character,
23993   then perform the operation and stop, otherwise continue.''\par
23994 \hang third byte: |op_byte|, indicates a ligature step if less than~128,
23995   a kern step otherwise.\par
23996 \hang fourth byte: |remainder|.\par
23997 \yskip\noindent
23998 In a kern step, an
23999 additional space equal to |kern[256*(op_byte-128)+remainder]| is inserted
24000 between the current character and |next_char|. This amount is
24001 often negative, so that the characters are brought closer together
24002 by kerning; but it might be positive.
24003
24004 There are eight kinds of ligature steps, having |op_byte| codes $4a+2b+c$ where
24005 $0\le a\le b+c$ and $0\le b,c\le1$. The character whose code is
24006 |remainder| is inserted between the current character and |next_char|;
24007 then the current character is deleted if $b=0$, and |next_char| is
24008 deleted if $c=0$; then we pass over $a$~characters to reach the next
24009 current character (which may have a ligature/kerning program of its own).
24010
24011 If the very first instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
24012 the |next_char| byte is the so-called right boundary character of this font;
24013 the value of |next_char| need not lie between |bc| and~|ec|.
24014 If the very last instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
24015 there is a special ligature/kerning program for a left boundary character,
24016 beginning at location |256*op_byte+remainder|.
24017 The interpretation is that \TeX\ puts implicit boundary characters
24018 before and after each consecutive string of characters from the same font.
24019 These implicit characters do not appear in the output, but they can affect
24020 ligatures and kerning.
24021
24022 If the very first instruction of a character's |lig_kern| program has
24023 |skip_byte>128|, the program actually begins in location
24024 |256*op_byte+remainder|. This feature allows access to large |lig_kern|
24025 arrays, because the first instruction must otherwise
24026 appear in a location |<=255|.
24027
24028 Any instruction with |skip_byte>128| in the |lig_kern| array must satisfy
24029 the condition
24030 $$\hbox{|256*op_byte+remainder<nl|.}$$
24031 If such an instruction is encountered during
24032 normal program execution, it denotes an unconditional halt; no ligature
24033 command is performed.
24034
24035 @d stop_flag (128)
24036   /* value indicating `\.{STOP}' in a lig/kern program */
24037 @d kern_flag (128) /* op code for a kern step */
24038 @d skip_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b0
24039 @d next_char(A) mp->lig_kern[(A)].b1
24040 @d op_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b2
24041 @d rem_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b3
24042
24043 @ Extensible characters are specified by an |extensible_recipe|, which
24044 consists of four bytes called |top|, |mid|, |bot|, and |rep| (in this
24045 order). These bytes are the character codes of individual pieces used to
24046 build up a large symbol.  If |top|, |mid|, or |bot| are zero, they are not
24047 present in the built-up result. For example, an extensible vertical line is
24048 like an extensible bracket, except that the top and bottom pieces are missing.
24049
24050 Let $T$, $M$, $B$, and $R$ denote the respective pieces, or an empty box
24051 if the piece isn't present. Then the extensible characters have the form
24052 $TR^kMR^kB$ from top to bottom, for some |k>=0|, unless $M$ is absent;
24053 in the latter case we can have $TR^kB$ for both even and odd values of~|k|.
24054 The width of the extensible character is the width of $R$; and the
24055 height-plus-depth is the sum of the individual height-plus-depths of the
24056 components used, since the pieces are butted together in a vertical list.
24057
24058 @d ext_top(A) mp->exten[(A)].b0 /* |top| piece in a recipe */
24059 @d ext_mid(A) mp->exten[(A)].b1 /* |mid| piece in a recipe */
24060 @d ext_bot(A) mp->exten[(A)].b2 /* |bot| piece in a recipe */
24061 @d ext_rep(A) mp->exten[(A)].b3 /* |rep| piece in a recipe */
24062
24063 @ The final portion of a \.{TFM} file is the |param| array, which is another
24064 sequence of |fix_word| values.
24065
24066 \yskip\hang|param[1]=slant| is the amount of italic slant, which is used
24067 to help position accents. For example, |slant=.25| means that when you go
24068 up one unit, you also go .25 units to the right. The |slant| is a pure
24069 number; it is the only |fix_word| other than the design size itself that is
24070 not scaled by the design size.
24071 @^design size@>
24072
24073 \hang|param[2]=space| is the normal spacing between words in text.
24074 Note that character 040 in the font need not have anything to do with
24075 blank spaces.
24076
24077 \hang|param[3]=space_stretch| is the amount of glue stretching between words.
24078
24079 \hang|param[4]=space_shrink| is the amount of glue shrinking between words.
24080
24081 \hang|param[5]=x_height| is the size of one ex in the font; it is also
24082 the height of letters for which accents don't have to be raised or lowered.
24083
24084 \hang|param[6]=quad| is the size of one em in the font.
24085
24086 \hang|param[7]=extra_space| is the amount added to |param[2]| at the
24087 ends of sentences.
24088
24089 \yskip\noindent
24090 If fewer than seven parameters are present, \TeX\ sets the missing parameters
24091 to zero.
24092
24093 @d slant_code 1
24094 @d space_code 2
24095 @d space_stretch_code 3
24096 @d space_shrink_code 4
24097 @d x_height_code 5
24098 @d quad_code 6
24099 @d extra_space_code 7
24100
24101 @ So that is what \.{TFM} files hold. One of \MP's duties is to output such
24102 information, and it does this all at once at the end of a job.
24103 In order to prepare for such frenetic activity, it squirrels away the
24104 necessary facts in various arrays as information becomes available.
24105
24106 Character dimensions (\&{charwd}, \&{charht}, \&{chardp}, and \&{charic})
24107 are stored respectively in |tfm_width|, |tfm_height|, |tfm_depth|, and
24108 |tfm_ital_corr|. Other information about a character (e.g., about
24109 its ligatures or successors) is accessible via the |char_tag| and
24110 |char_remainder| arrays. Other information about the font as a whole
24111 is kept in additional arrays called |header_byte|, |lig_kern|,
24112 |kern|, |exten|, and |param|.
24113
24114 @d max_tfm_int 32510
24115 @d undefined_label max_tfm_int /* an undefined local label */
24116
24117 @<Glob...@>=
24118 #define TFM_ITEMS 257
24119 eight_bits bc;
24120 eight_bits ec; /* smallest and largest character codes shipped out */
24121 scaled tfm_width[TFM_ITEMS]; /* \&{charwd} values */
24122 scaled tfm_height[TFM_ITEMS]; /* \&{charht} values */
24123 scaled tfm_depth[TFM_ITEMS]; /* \&{chardp} values */
24124 scaled tfm_ital_corr[TFM_ITEMS]; /* \&{charic} values */
24125 boolean char_exists[TFM_ITEMS]; /* has this code been shipped out? */
24126 int char_tag[TFM_ITEMS]; /* |remainder| category */
24127 int char_remainder[TFM_ITEMS]; /* the |remainder| byte */
24128 char *header_byte; /* bytes of the \.{TFM} header */
24129 int header_last; /* last initialized \.{TFM} header byte */
24130 int header_size; /* size of the \.{TFM} header */
24131 four_quarters *lig_kern; /* the ligature/kern table */
24132 short nl; /* the number of ligature/kern steps so far */
24133 scaled *kern; /* distinct kerning amounts */
24134 short nk; /* the number of distinct kerns so far */
24135 four_quarters exten[TFM_ITEMS]; /* extensible character recipes */
24136 short ne; /* the number of extensible characters so far */
24137 scaled *param; /* \&{fontinfo} parameters */
24138 short np; /* the largest \&{fontinfo} parameter specified so far */
24139 short nw;short nh;short nd;short ni; /* sizes of \.{TFM} subtables */
24140 short skip_table[TFM_ITEMS]; /* local label status */
24141 boolean lk_started; /* has there been a lig/kern step in this command yet? */
24142 integer bchar; /* right boundary character */
24143 short bch_label; /* left boundary starting location */
24144 short ll;short lll; /* registers used for lig/kern processing */
24145 short label_loc[257]; /* lig/kern starting addresses */
24146 eight_bits label_char[257]; /* characters for |label_loc| */
24147 short label_ptr; /* highest position occupied in |label_loc| */
24148
24149 @ @<Allocate or initialize ...@>=
24150 mp->header_size = 128; /* just for init */
24151 mp->header_byte = xmalloc(mp->header_size, sizeof(char));
24152
24153 @ @<Dealloc variables@>=
24154 xfree(mp->header_byte);
24155 xfree(mp->lig_kern);
24156 xfree(mp->kern);
24157 xfree(mp->param);
24158
24159 @ @<Set init...@>=
24160 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24161   mp->tfm_width[k]=0; mp->tfm_height[k]=0; mp->tfm_depth[k]=0; mp->tfm_ital_corr[k]=0;
24162   mp->char_exists[k]=false; mp->char_tag[k]=no_tag; mp->char_remainder[k]=0;
24163   mp->skip_table[k]=undefined_label;
24164 }
24165 memset(mp->header_byte,0,(size_t)mp->header_size);
24166 mp->bc=255; mp->ec=0; mp->nl=0; mp->nk=0; mp->ne=0; mp->np=0;
24167 mp->internal[mp_boundary_char]=-unity;
24168 mp->bch_label=undefined_label;
24169 mp->label_loc[0]=-1; mp->label_ptr=0;
24170
24171 @ @<Declarations@>=
24172 static scaled mp_tfm_check (MP mp,quarterword m) ;
24173
24174 @ @c
24175 static scaled mp_tfm_check (MP mp,quarterword m) {
24176   if ( abs(mp->internal[m])>=fraction_half ) {
24177     print_err("Enormous "); mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24178 @.Enormous charwd...@>
24179 @.Enormous chardp...@>
24180 @.Enormous charht...@>
24181 @.Enormous charic...@>
24182 @.Enormous designsize...@>
24183     mp_print(mp, " has been reduced");
24184     help1("Font metric dimensions must be less than 2048pt.");
24185     mp_put_get_error(mp);
24186     if ( mp->internal[m]>0 ) return (fraction_half-1);
24187     else return (1-fraction_half);
24188   } else {
24189     return mp->internal[m];
24190   }
24191 }
24192
24193 @ @<Store the width information for character code~|c|@>=
24194 if ( c<mp->bc ) mp->bc=(eight_bits)c;
24195 if ( c>mp->ec ) mp->ec=(eight_bits)c;
24196 mp->char_exists[c]=true;
24197 mp->tfm_width[c]=mp_tfm_check(mp,mp_char_wd);
24198 mp->tfm_height[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ht);
24199 mp->tfm_depth[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_dp);
24200 mp->tfm_ital_corr[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ic)
24201
24202 @ Now let's consider \MP's special \.{TFM}-oriented commands.
24203
24204 @<Cases of |do_statement|...@>=
24205 case tfm_command: mp_do_tfm_command(mp); break;
24206
24207 @ @d char_list_code 0
24208 @d lig_table_code 1
24209 @d extensible_code 2
24210 @d header_byte_code 3
24211 @d font_dimen_code 4
24212
24213 @<Put each...@>=
24214 mp_primitive(mp, "charlist",tfm_command,char_list_code);
24215 @:char_list_}{\&{charlist} primitive@>
24216 mp_primitive(mp, "ligtable",tfm_command,lig_table_code);
24217 @:lig_table_}{\&{ligtable} primitive@>
24218 mp_primitive(mp, "extensible",tfm_command,extensible_code);
24219 @:extensible_}{\&{extensible} primitive@>
24220 mp_primitive(mp, "headerbyte",tfm_command,header_byte_code);
24221 @:header_byte_}{\&{headerbyte} primitive@>
24222 mp_primitive(mp, "fontdimen",tfm_command,font_dimen_code);
24223 @:font_dimen_}{\&{fontdimen} primitive@>
24224
24225 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
24226 case tfm_command: 
24227   switch (m) {
24228   case char_list_code:mp_print(mp, "charlist"); break;
24229   case lig_table_code:mp_print(mp, "ligtable"); break;
24230   case extensible_code:mp_print(mp, "extensible"); break;
24231   case header_byte_code:mp_print(mp, "headerbyte"); break;
24232   default: mp_print(mp, "fontdimen"); break;
24233   }
24234   break;
24235
24236 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24237 static eight_bits mp_get_code (MP mp) ;
24238
24239 @ @c eight_bits mp_get_code (MP mp) { /* scans a character code value */
24240   integer c; /* the code value found */
24241   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24242   if ( mp->cur_type==mp_known ) { 
24243     c=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
24244     if ( c>=0 ) if ( c<256 ) return (eight_bits)c;
24245   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
24246     if ( length(mp->cur_exp)==1 )  { 
24247       c=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
24248       return (eight_bits)c;
24249     }
24250   }
24251   exp_err("Invalid code has been replaced by 0");
24252 @.Invalid code...@>
24253   help2("I was looking for a number between 0 and 255, or for a",
24254         "string of length 1. Didn't find it; will use 0 instead.");
24255   mp_put_get_flush_error(mp, 0); c=0;
24256   return (eight_bits)c;
24257 }
24258
24259 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24260 static void mp_set_tag (MP mp,halfword c, quarterword t, halfword r) ;
24261
24262 @ @c void mp_set_tag (MP mp,halfword c, quarterword t, halfword r) { 
24263   if ( mp->char_tag[c]==no_tag ) {
24264     mp->char_tag[c]=t; mp->char_remainder[c]=r;
24265     if ( t==lig_tag ){ 
24266       incr(mp->label_ptr); mp->label_loc[mp->label_ptr]=r; 
24267       mp->label_char[mp->label_ptr]=(eight_bits)c;
24268     }
24269   } else {
24270     @<Complain about a character tag conflict@>;
24271   }
24272 }
24273
24274 @ @<Complain about a character tag conflict@>=
24275
24276   print_err("Character ");
24277   if ( (c>' ')&&(c<127) ) mp_print_char(mp,xord(c));
24278   else if ( c==256 ) mp_print(mp, "||");
24279   else  { mp_print(mp, "code "); mp_print_int(mp, c); };
24280   mp_print(mp, " is already ");
24281 @.Character c is already...@>
24282   switch (mp->char_tag[c]) {
24283   case lig_tag: mp_print(mp, "in a ligtable"); break;
24284   case list_tag: mp_print(mp, "in a charlist"); break;
24285   case ext_tag: mp_print(mp, "extensible"); break;
24286   } /* there are no other cases */
24287   help2("It's not legal to label a character more than once.",
24288         "So I'll not change anything just now.");
24289   mp_put_get_error(mp); 
24290 }
24291
24292 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24293 static void mp_do_tfm_command (MP mp) ;
24294
24295 @ @c void mp_do_tfm_command (MP mp) {
24296   int c,cc; /* character codes */
24297   int k; /* index into the |kern| array */
24298   int j; /* index into |header_byte| or |param| */
24299   switch (mp->cur_mod) {
24300   case char_list_code: 
24301     c=mp_get_code(mp);
24302      /* we will store a list of character successors */
24303     while ( mp->cur_cmd==colon )   { 
24304       cc=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,list_tag,cc); c=cc;
24305     };
24306     break;
24307   case lig_table_code: 
24308     if (mp->lig_kern==NULL) 
24309        mp->lig_kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(four_quarters));
24310     if (mp->kern==NULL) 
24311        mp->kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
24312     @<Store a list of ligature/kern steps@>;
24313     break;
24314   case extensible_code: 
24315     @<Define an extensible recipe@>;
24316     break;
24317   case header_byte_code: 
24318   case font_dimen_code: 
24319     c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
24320     mp_scan_expression(mp);
24321     if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<half_unit) ) {
24322       exp_err("Improper location");
24323 @.Improper location@>
24324       help2("I was looking for a known, positive number.",
24325             "For safety's sake I'll ignore the present command.");
24326       mp_put_get_error(mp);
24327     } else  { 
24328       j=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
24329       if ( mp->cur_cmd!=colon ) {
24330         mp_missing_err(mp, ":");
24331 @.Missing `:'@>
24332         help1("A colon should follow a headerbyte or fontinfo location.");
24333         mp_back_error(mp);
24334       }
24335       if ( c==header_byte_code ) { 
24336         @<Store a list of header bytes@>;
24337       } else {     
24338         if (mp->param==NULL) 
24339           mp->param = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
24340         @<Store a list of font dimensions@>;
24341       }
24342     }
24343     break;
24344   } /* there are no other cases */
24345 }
24346
24347 @ @<Store a list of ligature/kern steps@>=
24348
24349   mp->lk_started=false;
24350 CONTINUE: 
24351   mp_get_x_next(mp);
24352   if ((mp->cur_cmd==skip_to)&& mp->lk_started )
24353     @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>;
24354   if ( mp->cur_cmd==bchar_label ) { c=256; mp->cur_cmd=colon; }
24355   else { mp_back_input(mp); c=mp_get_code(mp); };
24356   if ((mp->cur_cmd==colon)||(mp->cur_cmd==double_colon)) {
24357     @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>;
24358   }
24359   if ( mp->cur_cmd==lig_kern_token ) { 
24360     @<Compile a ligature/kern command@>; 
24361   } else  { 
24362     print_err("Illegal ligtable step");
24363 @.Illegal ligtable step@>
24364     help1("I was looking for `=:' or `kern' here.");
24365     mp_back_error(mp); next_char(mp->nl)=qi(0); 
24366     op_byte(mp->nl)=qi(0); rem_byte(mp->nl)=qi(0);
24367     skip_byte(mp->nl)=stop_flag+1; /* this specifies an unconditional stop */
24368   }
24369   if ( mp->nl==max_tfm_int) mp_fatal_error(mp, "ligtable too large");
24370   incr(mp->nl);
24371   if ( mp->cur_cmd==comma ) goto CONTINUE;
24372   if ( skip_byte(mp->nl-1)<stop_flag ) skip_byte(mp->nl-1)=stop_flag;
24373 }
24374 DONE:
24375
24376 @ @<Put each...@>=
24377 mp_primitive(mp, "=:",lig_kern_token,0);
24378 @:=:_}{\.{=:} primitive@>
24379 mp_primitive(mp, "=:|",lig_kern_token,1);
24380 @:=:/_}{\.{=:\char'174} primitive@>
24381 mp_primitive(mp, "=:|>",lig_kern_token,5);
24382 @:=:/>_}{\.{=:\char'174>} primitive@>
24383 mp_primitive(mp, "|=:",lig_kern_token,2);
24384 @:=:/_}{\.{\char'174=:} primitive@>
24385 mp_primitive(mp, "|=:>",lig_kern_token,6);
24386 @:=:/>_}{\.{\char'174=:>} primitive@>
24387 mp_primitive(mp, "|=:|",lig_kern_token,3);
24388 @:=:/_}{\.{\char'174=:\char'174} primitive@>
24389 mp_primitive(mp, "|=:|>",lig_kern_token,7);
24390 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>} primitive@>
24391 mp_primitive(mp, "|=:|>>",lig_kern_token,11);
24392 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>>} primitive@>
24393 mp_primitive(mp, "kern",lig_kern_token,128);
24394 @:kern_}{\&{kern} primitive@>
24395
24396 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
24397 case lig_kern_token: 
24398   switch (m) {
24399   case 0:mp_print(mp, "=:"); break;
24400   case 1:mp_print(mp, "=:|"); break;
24401   case 2:mp_print(mp, "|=:"); break;
24402   case 3:mp_print(mp, "|=:|"); break;
24403   case 5:mp_print(mp, "=:|>"); break;
24404   case 6:mp_print(mp, "|=:>"); break;
24405   case 7:mp_print(mp, "|=:|>"); break;
24406   case 11:mp_print(mp, "|=:|>>"); break;
24407   default: mp_print(mp, "kern"); break;
24408   }
24409   break;
24410
24411 @ Local labels are implemented by maintaining the |skip_table| array,
24412 where |skip_table[c]| is either |undefined_label| or the address of the
24413 most recent lig/kern instruction that skips to local label~|c|. In the
24414 latter case, the |skip_byte| in that instruction will (temporarily)
24415 be zero if there were no prior skips to this label, or it will be the
24416 distance to the prior skip.
24417
24418 We may need to cancel skips that span more than 127 lig/kern steps.
24419
24420 @d cancel_skips(A) mp->ll=(A);
24421   do {  
24422     mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll)); 
24423     skip_byte(mp->ll)=stop_flag; mp->ll=mp->ll-mp->lll;
24424   } while (mp->lll!=0)
24425 @d skip_error(A) { print_err("Too far to skip");
24426 @.Too far to skip@>
24427   help1("At most 127 lig/kern steps can separate skipto1 from 1::.");
24428   mp_error(mp); cancel_skips((A));
24429   }
24430
24431 @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>=
24432
24433   c=mp_get_code(mp);
24434   if ( mp->nl-mp->skip_table[c]>128 ) {
24435     skip_error(mp->skip_table[c]); mp->skip_table[c]=undefined_label;
24436   }
24437   if ( mp->skip_table[c]==undefined_label ) skip_byte(mp->nl-1)=qi(0);
24438   else skip_byte(mp->nl-1)=qi(mp->nl-mp->skip_table[c]-1);
24439   mp->skip_table[c]=mp->nl-1; goto DONE;
24440 }
24441
24442 @ @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>=
24443
24444   if ( mp->cur_cmd==colon ) {
24445     if ( c==256 ) mp->bch_label=mp->nl;
24446     else mp_set_tag(mp, c,lig_tag,mp->nl);
24447   } else if ( mp->skip_table[c]<undefined_label ) {
24448     mp->ll=mp->skip_table[c]; mp->skip_table[c]=undefined_label;
24449     do {  
24450       mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll));
24451       if ( mp->nl-mp->ll>128 ) {
24452         skip_error(mp->ll); goto CONTINUE;
24453       }
24454       skip_byte(mp->ll)=qi(mp->nl-mp->ll-1); mp->ll=mp->ll-mp->lll;
24455     } while (mp->lll!=0);
24456   }
24457   goto CONTINUE;
24458 }
24459
24460 @ @<Compile a ligature/kern...@>=
24461
24462   next_char(mp->nl)=qi(c); skip_byte(mp->nl)=qi(0);
24463   if ( mp->cur_mod<128 ) { /* ligature op */
24464     op_byte(mp->nl)=qi(mp->cur_mod); rem_byte(mp->nl)=qi(mp_get_code(mp));
24465   } else { 
24466     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24467     if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
24468       exp_err("Improper kern");
24469 @.Improper kern@>
24470       help2("The amount of kern should be a known numeric value.",
24471             "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
24472       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
24473     }
24474     mp->kern[mp->nk]=mp->cur_exp;
24475     k=0; 
24476     while ( mp->kern[k]!=mp->cur_exp ) incr(k);
24477     if ( k==mp->nk ) {
24478       if ( mp->nk==max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many TFM kerns");
24479       incr(mp->nk);
24480     }
24481     op_byte(mp->nl)=kern_flag+(k / 256);
24482     rem_byte(mp->nl)=qi((k % 256));
24483   }
24484   mp->lk_started=true;
24485 }
24486
24487 @ @d missing_extensible_punctuation(A) 
24488   { mp_missing_err(mp, (A));
24489 @.Missing `\char`\#'@>
24490   help1("I'm processing `extensible c: t,m,b,r'."); mp_back_error(mp);
24491   }
24492
24493 @<Define an extensible recipe@>=
24494
24495   if ( mp->ne==256 ) mp_fatal_error(mp, "too many extensible recipies");
24496   c=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,ext_tag,mp->ne);
24497   if ( mp->cur_cmd!=colon ) missing_extensible_punctuation(":");
24498   ext_top(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24499   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24500   ext_mid(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24501   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24502   ext_bot(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24503   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24504   ext_rep(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24505   incr(mp->ne);
24506 }
24507
24508 @ The header could contain ASCII zeroes, so can't use |strdup|.
24509
24510 @<Store a list of header bytes@>=
24511 do {  
24512   if ( j>=mp->header_size ) {
24513     size_t l = (size_t)(mp->header_size + (mp->header_size/4));
24514     char *t = xmalloc(l,1);
24515     memset(t,0,l); 
24516     memcpy(t,mp->header_byte,(size_t)mp->header_size);
24517     xfree (mp->header_byte);
24518     mp->header_byte = t;
24519     mp->header_size = (int)l;
24520   }
24521   mp->header_byte[j]=(char)mp_get_code(mp); 
24522   incr(j); incr(mp->header_last);
24523 } while (mp->cur_cmd==comma)
24524
24525 @ @<Store a list of font dimensions@>=
24526 do {  
24527   if ( j>max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many fontdimens");
24528   while ( j>mp->np ) { incr(mp->np); mp->param[mp->np]=0; };
24529   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24530   if ( mp->cur_type!=mp_known ){ 
24531     exp_err("Improper font parameter");
24532 @.Improper font parameter@>
24533     help1("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
24534     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
24535   }
24536   mp->param[j]=mp->cur_exp; incr(j);
24537 } while (mp->cur_cmd==comma)
24538
24539 @ OK: We've stored all the data that is needed for the \.{TFM} file.
24540 All that remains is to output it in the correct format.
24541
24542 An interesting problem needs to be solved in this connection, because
24543 the \.{TFM} format allows at most 256~widths, 16~heights, 16~depths,
24544 and 64~italic corrections. If the data has more distinct values than
24545 this, we want to meet the necessary restrictions by perturbing the
24546 given values as little as possible.
24547
24548 \MP\ solves this problem in two steps. First the values of a given
24549 kind (widths, heights, depths, or italic corrections) are sorted;
24550 then the list of sorted values is perturbed, if necessary.
24551
24552 The sorting operation is facilitated by having a special node of
24553 essentially infinite |value| at the end of the current list.
24554
24555 @<Initialize table entries...@>=
24556 value(inf_val)=fraction_four;
24557
24558 @ Straight linear insertion is good enough for sorting, since the lists
24559 are usually not terribly long. As we work on the data, the current list
24560 will start at |mp_link(temp_head)| and end at |inf_val|; the nodes in this
24561 list will be in increasing order of their |value| fields.
24562
24563 Given such a list, the |sort_in| function takes a value and returns a pointer
24564 to where that value can be found in the list. The value is inserted in
24565 the proper place, if necessary.
24566
24567 At the time we need to do these operations, most of \MP's work has been
24568 completed, so we will have plenty of memory to play with. The value nodes
24569 that are allocated for sorting will never be returned to free storage.
24570
24571 @d clear_the_list mp_link(temp_head)=inf_val
24572
24573 @c 
24574 static pointer mp_sort_in (MP mp,scaled v) {
24575   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24576   p=temp_head;
24577   while (1) { 
24578     q=mp_link(p);
24579     if ( v<=value(q) ) break;
24580     p=q;
24581   }
24582   if ( v<value(q) ) {
24583     r=mp_get_node(mp, value_node_size); value(r)=v; mp_link(r)=q; mp_link(p)=r;
24584   }
24585   return mp_link(p);
24586 }
24587
24588 @ Now we come to the interesting part, where we reduce the list if necessary
24589 until it has the required size. The |min_cover| routine is basic to this
24590 process; it computes the minimum number~|m| such that the values of the
24591 current sorted list can be covered by |m|~intervals of width~|d|. It
24592 also sets the global value |perturbation| to the smallest value $d'>d$
24593 such that the covering found by this algorithm would be different.
24594
24595 In particular, |min_cover(0)| returns the number of distinct values in the
24596 current list and sets |perturbation| to the minimum distance between
24597 adjacent values.
24598
24599 @c 
24600 static integer mp_min_cover (MP mp,scaled d) {
24601   pointer p; /* runs through the current list */
24602   scaled l; /* the least element covered by the current interval */
24603   integer m; /* lower bound on the size of the minimum cover */
24604   m=0; p=mp_link(temp_head); mp->perturbation=el_gordo;
24605   while ( p!=inf_val ){ 
24606     incr(m); l=value(p);
24607     do {  p=mp_link(p); } while (value(p)<=l+d);
24608     if ( value(p)-l<mp->perturbation ) 
24609       mp->perturbation=value(p)-l;
24610   }
24611   return m;
24612 }
24613
24614 @ @<Glob...@>=
24615 scaled perturbation; /* quantity related to \.{TFM} rounding */
24616 integer excess; /* the list is this much too long */
24617
24618 @ The smallest |d| such that a given list can be covered with |m| intervals
24619 is determined by the |threshold| routine, which is sort of an inverse
24620 to |min_cover|. The idea is to increase the interval size rapidly until
24621 finding the range, then to go sequentially until the exact borderline has
24622 been discovered.
24623
24624 @c 
24625 static scaled mp_threshold (MP mp,integer m) {
24626   scaled d; /* lower bound on the smallest interval size */
24627   mp->excess=mp_min_cover(mp, 0)-m;
24628   if ( mp->excess<=0 ) {
24629     return 0;
24630   } else  { 
24631     do {  
24632       d=mp->perturbation;
24633     } while (mp_min_cover(mp, d+d)>m);
24634     while ( mp_min_cover(mp, d)>m ) 
24635       d=mp->perturbation;
24636     return d;
24637   }
24638 }
24639
24640 @ The |skimp| procedure reduces the current list to at most |m| entries,
24641 by changing values if necessary. It also sets |info(p):=k| if |value(p)|
24642 is the |k|th distinct value on the resulting list, and it sets
24643 |perturbation| to the maximum amount by which a |value| field has
24644 been changed. The size of the resulting list is returned as the
24645 value of |skimp|.
24646
24647 @c 
24648 static integer mp_skimp (MP mp,integer m) {
24649   scaled d; /* the size of intervals being coalesced */
24650   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24651   scaled l; /* the least value in the current interval */
24652   scaled v; /* a compromise value */
24653   d=mp_threshold(mp, m); mp->perturbation=0;
24654   q=temp_head; m=0; p=mp_link(temp_head);
24655   while ( p!=inf_val ) {
24656     incr(m); l=value(p); info(p)=m;
24657     if ( value(mp_link(p))<=l+d ) {
24658       @<Replace an interval of values by its midpoint@>;
24659     }
24660     q=p; p=mp_link(p);
24661   }
24662   return m;
24663 }
24664
24665 @ @<Replace an interval...@>=
24666
24667   do {  
24668     p=mp_link(p); info(p)=m;
24669     decr(mp->excess); if ( mp->excess==0 ) d=0;
24670   } while (value(mp_link(p))<=l+d);
24671   v=l+halfp(value(p)-l);
24672   if ( value(p)-v>mp->perturbation ) 
24673     mp->perturbation=value(p)-v;
24674   r=q;
24675   do {  
24676     r=mp_link(r); value(r)=v;
24677   } while (r!=p);
24678   mp_link(q)=p; /* remove duplicate values from the current list */
24679 }
24680
24681 @ A warning message is issued whenever something is perturbed by
24682 more than 1/16\thinspace pt.
24683
24684 @c 
24685 static void mp_tfm_warning (MP mp,quarterword m) { 
24686   mp_print_nl(mp, "(some "); 
24687   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24688 @.some charwds...@>
24689 @.some chardps...@>
24690 @.some charhts...@>
24691 @.some charics...@>
24692   mp_print(mp, " values had to be adjusted by as much as ");
24693   mp_print_scaled(mp, mp->perturbation); mp_print(mp, "pt)");
24694 }
24695
24696 @ Here's an example of how we use these routines.
24697 The width data needs to be perturbed only if there are 256 distinct
24698 widths, but \MP\ must check for this case even though it is
24699 highly unusual.
24700
24701 An integer variable |k| will be defined when we use this code.
24702 The |dimen_head| array will contain pointers to the sorted
24703 lists of dimensions.
24704
24705 @<Massage the \.{TFM} widths@>=
24706 clear_the_list;
24707 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++)  {
24708   if ( mp->char_exists[k] )
24709     mp->tfm_width[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_width[k]);
24710 }
24711 mp->nw=mp_skimp(mp, 255)+1; mp->dimen_head[1]=mp_link(temp_head);
24712 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_wd)
24713
24714 @ @<Glob...@>=
24715 pointer dimen_head[5]; /* lists of \.{TFM} dimensions */
24716
24717 @ Heights, depths, and italic corrections are different from widths
24718 not only because their list length is more severely restricted, but
24719 also because zero values do not need to be put into the lists.
24720
24721 @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>=
24722 clear_the_list;
24723 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24724   if ( mp->char_exists[k] ) {
24725     if ( mp->tfm_height[k]==0 ) mp->tfm_height[k]=zero_val;
24726     else mp->tfm_height[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_height[k]);
24727   }
24728 }
24729 mp->nh=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[2]=mp_link(temp_head);
24730 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ht);
24731 clear_the_list;
24732 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24733   if ( mp->char_exists[k] ) {
24734     if ( mp->tfm_depth[k]==0 ) mp->tfm_depth[k]=zero_val;
24735     else mp->tfm_depth[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_depth[k]);
24736   }
24737 }
24738 mp->nd=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[3]=mp_link(temp_head);
24739 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_dp);
24740 clear_the_list;
24741 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24742   if ( mp->char_exists[k] ) {
24743     if ( mp->tfm_ital_corr[k]==0 ) mp->tfm_ital_corr[k]=zero_val;
24744     else mp->tfm_ital_corr[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_ital_corr[k]);
24745   }
24746 }
24747 mp->ni=mp_skimp(mp, 63)+1; mp->dimen_head[4]=mp_link(temp_head);
24748 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ic)
24749
24750 @ @<Initialize table entries...@>=
24751 value(zero_val)=0; info(zero_val)=0;
24752
24753 @ Bytes 5--8 of the header are set to the design size, unless the user has
24754 some crazy reason for specifying them differently.
24755 @^design size@>
24756
24757 Error messages are not allowed at the time this procedure is called,
24758 so a warning is printed instead.
24759
24760 The value of |max_tfm_dimen| is calculated so that
24761 $$\hbox{|make_scaled(16*max_tfm_dimen,internal[mp_design_size])|}
24762  < \\{three\_bytes}.$$
24763
24764 @d three_bytes 0100000000 /* $2^{24}$ */
24765
24766 @c 
24767 static void mp_fix_design_size (MP mp) {
24768   scaled d; /* the design size */
24769   d=mp->internal[mp_design_size];
24770   if ( (d<unity)||(d>=fraction_half) ) {
24771     if ( d!=0 )
24772       mp_print_nl(mp, "(illegal design size has been changed to 128pt)");
24773 @.illegal design size...@>
24774     d=040000000; mp->internal[mp_design_size]=d;
24775   }
24776   if ( mp->header_byte[4]<0 ) if ( mp->header_byte[5]<0 )
24777     if ( mp->header_byte[6]<0 ) if ( mp->header_byte[7]<0 ) {
24778      mp->header_byte[4]=d / 04000000;
24779      mp->header_byte[5]=(d / 4096) % 256;
24780      mp->header_byte[6]=(d / 16) % 256;
24781      mp->header_byte[7]=(d % 16)*16;
24782   };
24783   mp->max_tfm_dimen=16*mp->internal[mp_design_size]-1-mp->internal[mp_design_size] / 010000000;
24784   if ( mp->max_tfm_dimen>=fraction_half ) mp->max_tfm_dimen=fraction_half-1;
24785 }
24786
24787 @ The |dimen_out| procedure computes a |fix_word| relative to the
24788 design size. If the data was out of range, it is corrected and the
24789 global variable |tfm_changed| is increased by~one.
24790
24791 @c 
24792 static integer mp_dimen_out (MP mp,scaled x) { 
24793   if ( abs(x)>mp->max_tfm_dimen ) {
24794     incr(mp->tfm_changed);
24795     if ( x>0 ) x=mp->max_tfm_dimen; else x=-mp->max_tfm_dimen;
24796   }
24797   x=mp_make_scaled(mp, x*16,mp->internal[mp_design_size]);
24798   return x;
24799 }
24800
24801 @ @<Glob...@>=
24802 scaled max_tfm_dimen; /* bound on widths, heights, kerns, etc. */
24803 integer tfm_changed; /* the number of data entries that were out of bounds */
24804
24805 @ If the user has not specified any of the first four header bytes,
24806 the |fix_check_sum| procedure replaces them by a ``check sum'' computed
24807 from the |tfm_width| data relative to the design size.
24808 @^check sum@>
24809
24810 @c 
24811 static void mp_fix_check_sum (MP mp) {
24812   eight_bits k; /* runs through character codes */
24813   eight_bits B1,B2,B3,B4; /* bytes of the check sum */
24814   integer x;  /* hash value used in check sum computation */
24815   if ( mp->header_byte[0]==0 && mp->header_byte[1]==0 &&
24816        mp->header_byte[2]==0 && mp->header_byte[3]==0 ) {
24817     @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>;
24818     mp->header_byte[0]=(char)B1; mp->header_byte[1]=(char)B2;
24819     mp->header_byte[2]=(char)B3; mp->header_byte[3]=(char)B4; 
24820     return;
24821   }
24822 }
24823
24824 @ @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>=
24825 B1=mp->bc; B2=mp->ec; B3=mp->bc; B4=mp->ec; mp->tfm_changed=0;
24826 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) { 
24827   if ( mp->char_exists[k] ) {
24828     x=mp_dimen_out(mp, value(mp->tfm_width[k]))+(k+4)*020000000; /* this is positive */
24829     B1=(eight_bits)((B1+B1+x) % 255);
24830     B2=(eight_bits)((B2+B2+x) % 253);
24831     B3=(eight_bits)((B3+B3+x) % 251);
24832     B4=(eight_bits)((B4+B4+x) % 247);
24833   }
24834 }
24835
24836 @ Finally we're ready to actually write the \.{TFM} information.
24837 Here are some utility routines for this purpose.
24838
24839 @d tfm_out(A) do { /* output one byte to |tfm_file| */
24840   unsigned char s=(unsigned char)(A); 
24841   (mp->write_binary_file)(mp,mp->tfm_file,(void *)&s,1); 
24842   } while (0)
24843
24844 @c 
24845 static void mp_tfm_two (MP mp,integer x) { /* output two bytes to |tfm_file| */
24846   tfm_out(x / 256); tfm_out(x % 256);
24847 }
24848 static void mp_tfm_four (MP mp,integer x) { /* output four bytes to |tfm_file| */
24849   if ( x>=0 ) tfm_out(x / three_bytes);
24850   else { 
24851     x=x+010000000000; /* use two's complement for negative values */
24852     x=x+010000000000;
24853     tfm_out((x / three_bytes) + 128);
24854   };
24855   x=x % three_bytes; tfm_out(x / unity);
24856   x=x % unity; tfm_out(x / 0400);
24857   tfm_out(x % 0400);
24858 }
24859 static void mp_tfm_qqqq (MP mp,four_quarters x) { /* output four quarterwords to |tfm_file| */
24860   tfm_out(qo(x.b0)); tfm_out(qo(x.b1)); 
24861   tfm_out(qo(x.b2)); tfm_out(qo(x.b3));
24862 }
24863
24864 @ @<Finish the \.{TFM} file@>=
24865 if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24866 mp_pack_job_name(mp, ".tfm");
24867 while ( ! mp_b_open_out(mp, &mp->tfm_file, mp_filetype_metrics) )
24868   mp_prompt_file_name(mp, "file name for font metrics",".tfm");
24869 mp->metric_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
24870 @<Output the subfile sizes and header bytes@>;
24871 @<Output the character information bytes, then
24872   output the dimensions themselves@>;
24873 @<Output the ligature/kern program@>;
24874 @<Output the extensible character recipes and the font metric parameters@>;
24875   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
24876   @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>;
24877 mp_print_nl(mp, "Font metrics written on "); 
24878 mp_print(mp, mp->metric_file_name); mp_print_char(mp, xord('.'));
24879 @.Font metrics written...@>
24880 (mp->close_file)(mp,mp->tfm_file)
24881
24882 @ Integer variables |lh|, |k|, and |lk_offset| will be defined when we use
24883 this code.
24884
24885 @<Output the subfile sizes and header bytes@>=
24886 k=mp->header_last;
24887 LH=(k+3) / 4; /* this is the number of header words */
24888 if ( mp->bc>mp->ec ) mp->bc=1; /* if there are no characters, |ec=0| and |bc=1| */
24889 @<Compute the ligature/kern program offset and implant the
24890   left boundary label@>;
24891 mp_tfm_two(mp,6+LH+(mp->ec-mp->bc+1)+mp->nw+mp->nh+mp->nd+mp->ni+mp->nl
24892      +lk_offset+mp->nk+mp->ne+mp->np);
24893   /* this is the total number of file words that will be output */
24894 mp_tfm_two(mp, LH); mp_tfm_two(mp, mp->bc); mp_tfm_two(mp, mp->ec); 
24895 mp_tfm_two(mp, mp->nw); mp_tfm_two(mp, mp->nh);
24896 mp_tfm_two(mp, mp->nd); mp_tfm_two(mp, mp->ni); mp_tfm_two(mp, mp->nl+lk_offset); 
24897 mp_tfm_two(mp, mp->nk); mp_tfm_two(mp, mp->ne);
24898 mp_tfm_two(mp, mp->np);
24899 for (k=0;k< 4*LH;k++)   { 
24900   tfm_out(mp->header_byte[k]);
24901 }
24902
24903 @ @<Output the character information bytes...@>=
24904 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24905   if ( ! mp->char_exists[k] ) {
24906     mp_tfm_four(mp, 0);
24907   } else { 
24908     tfm_out(info(mp->tfm_width[k])); /* the width index */
24909     tfm_out((info(mp->tfm_height[k]))*16+info(mp->tfm_depth[k]));
24910     tfm_out((info(mp->tfm_ital_corr[k]))*4+mp->char_tag[k]);
24911     tfm_out(mp->char_remainder[k]);
24912   };
24913 }
24914 mp->tfm_changed=0;
24915 for (k=1;k<=4;k++) { 
24916   mp_tfm_four(mp, 0); p=mp->dimen_head[k];
24917   while ( p!=inf_val ) {
24918     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, value(p))); p=mp_link(p);
24919   }
24920 }
24921
24922
24923 @ We need to output special instructions at the beginning of the
24924 |lig_kern| array in order to specify the right boundary character
24925 and/or to handle starting addresses that exceed 255. The |label_loc|
24926 and |label_char| arrays have been set up to record all the
24927 starting addresses; we have $-1=|label_loc|[0]<|label_loc|[1]\le\cdots
24928 \le|label_loc|[|label_ptr]|$.
24929
24930 @<Compute the ligature/kern program offset...@>=
24931 mp->bchar=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_boundary_char]);
24932 if ((mp->bchar<0)||(mp->bchar>255))
24933   { mp->bchar=-1; mp->lk_started=false; lk_offset=0; }
24934 else { mp->lk_started=true; lk_offset=1; };
24935 @<Find the minimum |lk_offset| and adjust all remainders@>;
24936 if ( mp->bch_label<undefined_label )
24937   { skip_byte(mp->nl)=qi(255); next_char(mp->nl)=qi(0);
24938   op_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)/ 256));
24939   rem_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)% 256));
24940   incr(mp->nl); /* possibly |nl=lig_table_size+1| */
24941   }
24942
24943 @ @<Find the minimum |lk_offset|...@>=
24944 k=mp->label_ptr; /* pointer to the largest unallocated label */
24945 if ( mp->label_loc[k]+lk_offset>255 ) {
24946   lk_offset=0; mp->lk_started=false; /* location 0 can do double duty */
24947   do {  
24948     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24949     while ( mp->label_loc[k-1]==mp->label_loc[k] ) {
24950        decr(k); mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24951     }
24952     incr(lk_offset); decr(k);
24953   } while (! (lk_offset+mp->label_loc[k]<256));
24954     /* N.B.: |lk_offset=256| satisfies this when |k=0| */
24955 }
24956 if ( lk_offset>0 ) {
24957   while ( k>0 ) {
24958     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]
24959      =mp->char_remainder[mp->label_char[k]]+lk_offset;
24960     decr(k);
24961   }
24962 }
24963
24964 @ @<Output the ligature/kern program@>=
24965 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24966   if ( mp->skip_table[k]<undefined_label ) {
24967      mp_print_nl(mp, "(local label "); mp_print_int(mp, k); mp_print(mp, ":: was missing)");
24968 @.local label l:: was missing@>
24969     cancel_skips(mp->skip_table[k]);
24970   }
24971 }
24972 if ( mp->lk_started ) { /* |lk_offset=1| for the special |bchar| */
24973   tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar); mp_tfm_two(mp, 0);
24974 } else {
24975   for (k=1;k<=lk_offset;k++) {/* output the redirection specs */
24976     mp->ll=mp->label_loc[mp->label_ptr];
24977     if ( mp->bchar<0 ) { tfm_out(254); tfm_out(0);   }
24978     else { tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar);   };
24979     mp_tfm_two(mp, mp->ll+lk_offset);
24980     do {  
24981       decr(mp->label_ptr);
24982     } while (! (mp->label_loc[mp->label_ptr]<mp->ll));
24983   }
24984 }
24985 for (k=0;k<=mp->nl-1;k++) mp_tfm_qqqq(mp, mp->lig_kern[k]);
24986 for (k=0;k<=mp->nk-1;k++) mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->kern[k]))
24987
24988 @ @<Output the extensible character recipes...@>=
24989 for (k=0;k<=mp->ne-1;k++) 
24990   mp_tfm_qqqq(mp, mp->exten[k]);
24991 for (k=1;k<=mp->np;k++) {
24992   if ( k==1 ) {
24993     if ( abs(mp->param[1])<fraction_half ) {
24994       mp_tfm_four(mp, mp->param[1]*16);
24995     } else  { 
24996       incr(mp->tfm_changed);
24997       if ( mp->param[1]>0 ) mp_tfm_four(mp, el_gordo);
24998       else mp_tfm_four(mp, -el_gordo);
24999     }
25000   } else {
25001     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->param[k]));
25002   }
25003 }
25004 if ( mp->tfm_changed>0 )  { 
25005   if ( mp->tfm_changed==1 ) mp_print_nl(mp, "(a font metric dimension");
25006 @.a font metric dimension...@>
25007   else  { 
25008     mp_print_nl(mp, "("); mp_print_int(mp, mp->tfm_changed);
25009 @.font metric dimensions...@>
25010     mp_print(mp, " font metric dimensions");
25011   }
25012   mp_print(mp, " had to be decreased)");
25013 }
25014
25015 @ @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>=
25016
25017   char s[200];
25018   wlog_ln(" ");
25019   if ( mp->bch_label<undefined_label ) decr(mp->nl);
25020   mp_snprintf(s,128,"(You used %iw,%ih,%id,%ii,%il,%ik,%ie,%ip metric file positions)",
25021                  mp->nw, mp->nh, mp->nd, mp->ni, mp->nl, mp->nk, mp->ne,mp->np);
25022   wlog_ln(s);
25023 }
25024
25025 @* \[43] Reading font metric data.
25026
25027 \MP\ isn't a typesetting program but it does need to find the bounding box
25028 of a sequence of typeset characters.  Thus it needs to read \.{TFM} files as
25029 well as write them.
25030
25031 @<Glob...@>=
25032 void * tfm_infile;
25033
25034 @ All the width, height, and depth information is stored in an array called
25035 |font_info|.  This array is allocated sequentially and each font is stored
25036 as a series of |char_info| words followed by the width, height, and depth
25037 tables.  Since |font_name| entries are permanent, their |str_ref| values are
25038 set to |max_str_ref|.
25039
25040 @<Types...@>=
25041 typedef unsigned int font_number; /* |0..font_max| */
25042
25043 @ The |font_info| array is indexed via a group directory arrays.
25044 For example, the |char_info| data for character~|c| in font~|f| will be
25045 in |font_info[char_base[f]+c].qqqq|.
25046
25047 @<Glob...@>=
25048 font_number font_max; /* maximum font number for included text fonts */
25049 size_t      font_mem_size; /* number of words for \.{TFM} information for text fonts */
25050 memory_word *font_info; /* height, width, and depth data */
25051 char        **font_enc_name; /* encoding names, if any */
25052 boolean     *font_ps_name_fixed; /* are the postscript names fixed already?  */
25053 size_t      next_fmem; /* next unused entry in |font_info| */
25054 font_number last_fnum; /* last font number used so far */
25055 scaled      *font_dsize;  /* 16 times the ``design'' size in \ps\ points */
25056 char        **font_name;  /* name as specified in the \&{infont} command */
25057 char        **font_ps_name;  /* PostScript name for use when |internal[mp_prologues]>0| */
25058 font_number last_ps_fnum; /* last valid |font_ps_name| index */
25059 eight_bits  *font_bc;
25060 eight_bits  *font_ec;  /* first and last character code */
25061 int         *char_base;  /* base address for |char_info| */
25062 int         *width_base; /* index for zeroth character width */
25063 int         *height_base; /* index for zeroth character height */
25064 int         *depth_base; /* index for zeroth character depth */
25065 pointer     *font_sizes;
25066
25067 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25068 mp->font_mem_size = 10000; 
25069 mp->font_info = xmalloc ((mp->font_mem_size+1),sizeof(memory_word));
25070 memset (mp->font_info,0,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
25071 mp->last_fnum = null_font;
25072
25073 @ @<Dealloc variables@>=
25074 for (k=1;k<=(int)mp->last_fnum;k++) {
25075   xfree(mp->font_enc_name[k]);
25076   xfree(mp->font_name[k]);
25077   xfree(mp->font_ps_name[k]);
25078 }
25079 xfree(mp->font_info);
25080 xfree(mp->font_enc_name);
25081 xfree(mp->font_ps_name_fixed);
25082 xfree(mp->font_dsize);
25083 xfree(mp->font_name);
25084 xfree(mp->font_ps_name);
25085 xfree(mp->font_bc);
25086 xfree(mp->font_ec);
25087 xfree(mp->char_base);
25088 xfree(mp->width_base);
25089 xfree(mp->height_base);
25090 xfree(mp->depth_base);
25091 xfree(mp->font_sizes);
25092
25093
25094 @c 
25095 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l) {
25096   font_number f;
25097   XREALLOC(mp->font_enc_name,      l, char *);
25098   XREALLOC(mp->font_ps_name_fixed, l, boolean);
25099   XREALLOC(mp->font_dsize,         l, scaled);
25100   XREALLOC(mp->font_name,          l, char *);
25101   XREALLOC(mp->font_ps_name,       l, char *);
25102   XREALLOC(mp->font_bc,            l, eight_bits);
25103   XREALLOC(mp->font_ec,            l, eight_bits);
25104   XREALLOC(mp->char_base,          l, int);
25105   XREALLOC(mp->width_base,         l, int);
25106   XREALLOC(mp->height_base,        l, int);
25107   XREALLOC(mp->depth_base,         l, int);
25108   XREALLOC(mp->font_sizes,         l, pointer);
25109   for (f=(mp->last_fnum+1);f<=l;f++) {
25110     mp->font_enc_name[f]=NULL;
25111     mp->font_ps_name_fixed[f] = false;
25112     mp->font_name[f]=NULL;
25113     mp->font_ps_name[f]=NULL;
25114     mp->font_sizes[f]=null;
25115   }
25116   mp->font_max = l;
25117 }
25118
25119 @ @<Internal library declarations@>=
25120 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l);
25121
25122
25123 @ A |null_font| containing no characters is useful for error recovery.  Its
25124 |font_name| entry starts out empty but is reset each time an erroneous font is
25125 found.  This helps to cut down on the number of duplicate error messages without
25126 wasting a lot of space.
25127
25128 @d null_font 0 /* the |font_number| for an empty font */
25129
25130 @<Set initial...@>=
25131 mp->font_dsize[null_font]=0;
25132 mp->font_bc[null_font]=1;
25133 mp->font_ec[null_font]=0;
25134 mp->char_base[null_font]=0;
25135 mp->width_base[null_font]=0;
25136 mp->height_base[null_font]=0;
25137 mp->depth_base[null_font]=0;
25138 mp->next_fmem=0;
25139 mp->last_fnum=null_font;
25140 mp->last_ps_fnum=null_font;
25141 mp->font_name[null_font]=(char *)"nullfont";
25142 mp->font_ps_name[null_font]=(char *)"";
25143 mp->font_ps_name_fixed[null_font] = false;
25144 mp->font_enc_name[null_font]=NULL;
25145 mp->font_sizes[null_font]=null;
25146
25147 @ Each |char_info| word is of type |four_quarters|.  The |b0| field contains
25148 the |width index|; the |b1| field contains the height
25149 index; the |b2| fields contains the depth index, and the |b3| field used only
25150 for temporary storage. (It is used to keep track of which characters occur in
25151 an edge structure that is being shipped out.)
25152 The corresponding words in the width, height, and depth tables are stored as
25153 |scaled| values in units of \ps\ points.
25154
25155 With the macros below, the |char_info| word for character~|c| in font~|f| is
25156 |char_info(f,c)| and the width is
25157 $$\hbox{|char_width(f,char_info(f,c)).sc|.}$$
25158
25159 @d char_info(A,B) mp->font_info[mp->char_base[(A)]+(B)].qqqq
25160 @d char_width(A,B) mp->font_info[mp->width_base[(A)]+(B).b0].sc
25161 @d char_height(A,B) mp->font_info[mp->height_base[(A)]+(B).b1].sc
25162 @d char_depth(A,B) mp->font_info[mp->depth_base[(A)]+(B).b2].sc
25163 @d ichar_exists(A) ((A).b0>0)
25164
25165 @ When we have a font name and we don't know whether it has been loaded yet,
25166 we scan the |font_name| array before calling |read_font_info|.
25167
25168 @<Declarations@>=
25169 static font_number mp_find_font (MP mp, char *f) ;
25170
25171 @ @c
25172 font_number mp_find_font (MP mp, char *f) {
25173   font_number n;
25174   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
25175     if (mp_xstrcmp(f,mp->font_name[n])==0 ) {
25176       mp_xfree(f);
25177       return n;
25178     }
25179   }
25180   n = mp_read_font_info(mp, f);
25181   mp_xfree(f);
25182   return n;
25183 }
25184
25185 @ This is an interface function for getting the width of character,
25186 as a double in ps units
25187
25188 @c double mp_get_char_dimension (MP mp, char *fname, int c, int t) {
25189   unsigned n;
25190   four_quarters cc;
25191   font_number f = 0;
25192   double w = -1.0;
25193   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
25194     if (mp_xstrcmp(fname,mp->font_name[n])==0 ) {
25195       f = n;
25196       break;
25197     }
25198   }
25199   if (f==0)
25200     return 0.0;
25201   cc = char_info(f,c);
25202   if (! ichar_exists(cc) )
25203     return 0.0;
25204   if (t=='w')
25205     w = (double)char_width(f,cc);
25206   else if (t=='h')
25207     w = (double)char_height(f,cc);
25208   else if (t=='d')
25209     w = (double)char_depth(f,cc);
25210   return w/655.35*(72.27/72);
25211 }
25212
25213 @ @<Exported function ...@>=
25214 double mp_get_char_dimension (MP mp, char *fname, int n, int t);
25215
25216
25217 @ One simple application of |find_font| is the implementation of the |font_size|
25218 operator that gets the design size for a given font name.
25219
25220 @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>=
25221 mp_flush_cur_exp(mp, (mp->font_dsize[mp_find_font(mp, str(mp->cur_exp))]+8) / 16)
25222
25223 @ If we discover that the font doesn't have a requested character, we omit it
25224 from the bounding box computation and expect the \ps\ interpreter to drop it.
25225 This routine issues a warning message if the user has asked for it.
25226
25227 @<Declarations@>=
25228 static void mp_lost_warning (MP mp,font_number f, pool_pointer k);
25229
25230 @ @c 
25231 void mp_lost_warning (MP mp,font_number f, pool_pointer k) { 
25232   if ( mp->internal[mp_tracing_lost_chars]>0 ) { 
25233     mp_begin_diagnostic(mp);
25234     if ( mp->selector==log_only ) incr(mp->selector);
25235     mp_print_nl(mp, "Missing character: There is no ");
25236 @.Missing character@>
25237     mp_print_str(mp, mp->str_pool[k]); 
25238     mp_print(mp, " in font ");
25239     mp_print(mp, mp->font_name[f]); mp_print_char(mp, xord('!')); 
25240     mp_end_diagnostic(mp, false);
25241   }
25242 }
25243
25244 @ The whole purpose of saving the height, width, and depth information is to be
25245 able to find the bounding box of an item of text in an edge structure.  The
25246 |set_text_box| procedure takes a text node and adds this information.
25247
25248 @<Declarations@>=
25249 static void mp_set_text_box (MP mp,pointer p); 
25250
25251 @ @c 
25252 void mp_set_text_box (MP mp,pointer p) {
25253   font_number f; /* |font_n(p)| */
25254   ASCII_code bc,ec; /* range of valid characters for font |f| */
25255   pool_pointer k,kk; /* current character and character to stop at */
25256   four_quarters cc; /* the |char_info| for the current character */
25257   scaled h,d; /* dimensions of the current character */
25258   width_val(p)=0;
25259   height_val(p)=-el_gordo;
25260   depth_val(p)=-el_gordo;
25261   f=(font_number)font_n(p);
25262   bc=mp->font_bc[f];
25263   ec=mp->font_ec[f];
25264   kk=str_stop(text_p(p));
25265   k=mp->str_start[text_p(p)];
25266   while ( k<kk ) {
25267     @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>;
25268   }
25269   @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>;
25270 }
25271
25272 @ @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>=
25273
25274   if ( (mp->str_pool[k]<bc)||(mp->str_pool[k]>ec) ) {
25275     mp_lost_warning(mp, f,k);
25276   } else { 
25277     cc=char_info(f,mp->str_pool[k]);
25278     if ( ! ichar_exists(cc) ) {
25279       mp_lost_warning(mp, f,k);
25280     } else { 
25281       width_val(p)=width_val(p)+char_width(f,cc);
25282       h=char_height(f,cc);
25283       d=char_depth(f,cc);
25284       if ( h>height_val(p) ) height_val(p)=h;
25285       if ( d>depth_val(p) ) depth_val(p)=d;
25286     }
25287   }
25288   incr(k);
25289 }
25290
25291 @ Let's hope modern compilers do comparisons correctly when the difference would
25292 overflow.
25293
25294 @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>=
25295 if ( height_val(p)<-depth_val(p) ) { 
25296   height_val(p)=0;
25297   depth_val(p)=0;
25298 }
25299
25300 @ The new primitives fontmapfile and fontmapline.
25301
25302 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25303 static void mp_do_mapfile (MP mp) ;
25304 static void mp_do_mapline (MP mp) ;
25305
25306 @ @c 
25307 static void mp_do_mapfile (MP mp) { 
25308   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25309   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25310     @<Complain about improper map operation@>;
25311   } else {
25312     mp_map_file(mp,mp->cur_exp);
25313   }
25314 }
25315 static void mp_do_mapline (MP mp) { 
25316   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25317   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25318      @<Complain about improper map operation@>;
25319   } else { 
25320      mp_map_line(mp,mp->cur_exp);
25321   }
25322 }
25323
25324 @ @<Complain about improper map operation@>=
25325
25326   exp_err("Unsuitable expression");
25327   help1("Only known strings can be map files or map lines.");
25328   mp_put_get_error(mp);
25329 }
25330
25331 @ To print |scaled| value to PDF output we need some subroutines to ensure
25332 accurary.
25333
25334 @d max_integer   0x7FFFFFFF /* $2^{31}-1$ */
25335
25336 @<Glob...@>=
25337 scaled one_bp; /* scaled value corresponds to 1bp */
25338 scaled one_hundred_bp; /* scaled value corresponds to 100bp */
25339 scaled one_hundred_inch; /* scaled value corresponds to 100in */
25340 integer ten_pow[10]; /* $10^0..10^9$ */
25341 integer scaled_out; /* amount of |scaled| that was taken out in |divide_scaled| */
25342
25343 @ @<Set init...@>=
25344 mp->one_bp = 65782; /* 65781.76 */
25345 mp->one_hundred_bp = 6578176;
25346 mp->one_hundred_inch = 473628672;
25347 mp->ten_pow[0] = 1;
25348 for (i = 1;i<= 9; i++ ) {
25349   mp->ten_pow[i] = 10*mp->ten_pow[i - 1];
25350 }
25351
25352 @ The following function divides |s| by |m|. |dd| is number of decimal digits.
25353
25354 @c scaled mp_divide_scaled (MP mp,scaled s, scaled m, integer  dd) {
25355   scaled q,r;
25356   integer sign,i;
25357   sign = 1;
25358   if ( s < 0 ) { sign = -sign; s = -s; }
25359   if ( m < 0 ) { sign = -sign; m = -m; }
25360   if ( m == 0 )
25361     mp_confusion(mp, "arithmetic: divided by zero");
25362   else if ( m >= (max_integer / 10) )
25363     mp_confusion(mp, "arithmetic: number too big");
25364   q = s / m;
25365   r = s % m;
25366   for (i = 1;i<=dd;i++) {
25367     q = 10*q + (10*r) / m;
25368     r = (10*r) % m;
25369   }
25370   if ( 2*r >= m ) { incr(q); r = r - m; }
25371   mp->scaled_out = sign*(s - (r / mp->ten_pow[dd]));
25372   return (sign*q);
25373 }
25374
25375 @* \[44] Shipping pictures out.
25376 The |ship_out| procedure, to be described below, is given a pointer to
25377 an edge structure. Its mission is to output a file containing the \ps\
25378 description of an edge structure.
25379
25380 @ Each time an edge structure is shipped out we write a new \ps\ output
25381 file named according to the current \&{charcode}.
25382 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25383
25384 This is the only backend function that remains in the main |mpost.w| file. 
25385 There are just too many variable accesses needed for status reporting 
25386 etcetera to make it worthwile to move the code to |psout.w|.
25387
25388 @<Internal library declarations@>=
25389 void mp_open_output_file (MP mp) ;
25390
25391 @ @c 
25392 static char *mp_set_output_file_name (MP mp, integer c) {
25393   char *ss = NULL; /* filename extension proposal */  
25394   char *nn = NULL; /* temp string  for str() */
25395   unsigned old_setting; /* previous |selector| setting */
25396   pool_pointer i; /*  indexes into |filename_template|  */
25397   integer cc; /* a temporary integer for template building  */
25398   integer f,g=0; /* field widths */
25399   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
25400   if ( mp->filename_template==0 ) {
25401     char *s; /* a file extension derived from |c| */
25402     if ( c<0 ) 
25403       s=xstrdup(".ps");
25404     else 
25405       @<Use |c| to compute the file extension |s|@>;
25406     mp_pack_job_name(mp, s);
25407     free(s);
25408     ss = xstrdup(mp->name_of_file);
25409   } else { /* initializations */
25410     str_number s, n; /* a file extension derived from |c| */
25411     old_setting=mp->selector; 
25412     mp->selector=new_string;
25413     f = 0;
25414     i = mp->str_start[mp->filename_template];
25415     n = null_str; /* initialize */
25416     while ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
25417        if ( mp->str_pool[i]=='%' ) {
25418       CONTINUE:
25419         incr(i);
25420         if ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
25421           if ( mp->str_pool[i]=='j' ) {
25422             mp_print(mp, mp->job_name);
25423           } else if ( mp->str_pool[i]=='d' ) {
25424              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]);
25425              print_with_leading_zeroes(cc);
25426           } else if ( mp->str_pool[i]=='m' ) {
25427              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
25428              print_with_leading_zeroes(cc);
25429           } else if ( mp->str_pool[i]=='y' ) {
25430              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]);
25431              print_with_leading_zeroes(cc);
25432           } else if ( mp->str_pool[i]=='H' ) {
25433              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) / 60;
25434              print_with_leading_zeroes(cc);
25435           }  else if ( mp->str_pool[i]=='M' ) {
25436              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) % 60;
25437              print_with_leading_zeroes(cc);
25438           } else if ( mp->str_pool[i]=='c' ) {
25439             if ( c<0 ) mp_print(mp, "ps");
25440             else print_with_leading_zeroes(c);
25441           } else if ( (mp->str_pool[i]>='0') && 
25442                       (mp->str_pool[i]<='9') ) {
25443             if ( (f<10)  )
25444               f = (f*10) + mp->str_pool[i]-'0';
25445             goto CONTINUE;
25446           } else {
25447             mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25448           }
25449         }
25450       } else {
25451         if ( mp->str_pool[i]=='.' )
25452           if (length(n)==0)
25453             n = mp_make_string(mp);
25454         mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25455       };
25456       incr(i);
25457     }
25458     s = mp_make_string(mp);
25459     mp->selector= old_setting;
25460     if (length(n)==0) {
25461        n=s;
25462        s=null_str;
25463     }
25464     ss = str(s);
25465     nn = str(n);
25466     mp_pack_file_name(mp, nn,"",ss);
25467     free(nn);
25468     delete_str_ref(n);
25469     delete_str_ref(s);
25470   }
25471   return ss;
25472 }
25473
25474 static char * mp_get_output_file_name (MP mp) {
25475   char *f;
25476   char *saved_name;  /* saved |name_of_file| */
25477   saved_name = xstrdup(mp->name_of_file);
25478   f = xstrdup(mp_set_output_file_name(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code])));
25479   mp_pack_file_name(mp, saved_name,NULL,NULL);
25480   free(saved_name);
25481   return f;
25482 }
25483
25484 void mp_open_output_file (MP mp) {
25485   char *ss; /* filename extension proposal */
25486   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
25487   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
25488   ss = mp_set_output_file_name(mp, c);
25489   while ( ! mp_a_open_out(mp, (void *)&mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
25490     mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",ss);
25491   xfree(ss);
25492   @<Store the true output file name if appropriate@>;
25493 }
25494
25495 @ The file extension created here could be up to five characters long in
25496 extreme cases so it may have to be shortened on some systems.
25497 @^system dependencies@>
25498
25499 @<Use |c| to compute the file extension |s|@>=
25500
25501   s = xmalloc(7,1);
25502   mp_snprintf(s,7,".%i",(int)c);
25503 }
25504
25505 @ The user won't want to see all the output file names so we only save the
25506 first and last ones and a count of how many there were.  For this purpose
25507 files are ordered primarily by \&{charcode} and secondarily by order of
25508 creation.
25509 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25510
25511 @<Store the true output file name if appropriate@>=
25512 if ((c<mp->first_output_code)&&(mp->first_output_code>=0)) {
25513   mp->first_output_code=c;
25514   xfree(mp->first_file_name);
25515   mp->first_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25516 }
25517 if ( c>=mp->last_output_code ) {
25518   mp->last_output_code=c;
25519   xfree(mp->last_file_name);
25520   mp->last_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25521 }
25522
25523 @ @<Glob...@>=
25524 char * first_file_name;
25525 char * last_file_name; /* full file names */
25526 integer first_output_code;integer last_output_code; /* rounded \&{charcode} values */
25527 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25528 integer total_shipped; /* total number of |ship_out| operations completed */
25529
25530 @ @<Set init...@>=
25531 mp->first_file_name=xstrdup("");
25532 mp->last_file_name=xstrdup("");
25533 mp->first_output_code=32768;
25534 mp->last_output_code=-32768;
25535 mp->total_shipped=0;
25536
25537 @ @<Dealloc variables@>=
25538 xfree(mp->first_file_name);
25539 xfree(mp->last_file_name);
25540
25541 @ @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>=
25542 if ( (int)mp->term_offset>mp->max_print_line-6 ) mp_print_ln(mp);
25543 else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, xord(' '));
25544 mp_print_char(mp, xord('['));
25545 if ( c>=0 ) mp_print_int(mp, c)
25546
25547 @ @<End progress report@>=
25548 mp_print_char(mp, xord(']'));
25549 update_terminal;
25550 incr(mp->total_shipped)
25551
25552 @ @<Explain what output files were written@>=
25553 if ( mp->total_shipped>0 ) { 
25554   mp_print_nl(mp, "");
25555   mp_print_int(mp, mp->total_shipped);
25556   if (mp->noninteractive) {
25557     mp_print(mp, " figure");
25558     if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, xord('s'));
25559     mp_print(mp, " created.");
25560   } else {
25561     mp_print(mp, " output file");
25562     if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, xord('s'));
25563     mp_print(mp, " written: ");
25564     mp_print(mp, mp->first_file_name);
25565     if ( mp->total_shipped>1 ) {
25566       if ( 31+strlen(mp->first_file_name)+
25567          strlen(mp->last_file_name)> (unsigned)mp->max_print_line) 
25568         mp_print_ln(mp);
25569       mp_print(mp, " .. ");
25570       mp_print(mp, mp->last_file_name);
25571     }
25572   }
25573 }
25574
25575 @ @<Internal library declarations@>=
25576 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f );
25577
25578 @ @c 
25579 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f ) {
25580   return (mp->font_sizes[f]!=null);
25581 }
25582
25583 @ The \&{special} command saves up lines of text to be printed during the next
25584 |ship_out| operation.  The saved items are stored as a list of capsule tokens.
25585
25586 @<Glob...@>=
25587 pointer last_pending; /* the last token in a list of pending specials */
25588
25589 @ @<Set init...@>=
25590 mp->last_pending=spec_head;
25591
25592 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
25593 case special_command: 
25594   if ( mp->cur_mod==0 ) mp_do_special(mp); else 
25595   if ( mp->cur_mod==1 ) mp_do_mapfile(mp); else 
25596   mp_do_mapline(mp);
25597   break;
25598
25599 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25600 static void mp_do_special (MP mp) ;
25601
25602 @ @c void mp_do_special (MP mp) { 
25603   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25604   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25605     @<Complain about improper special operation@>;
25606   } else { 
25607     mp_link(mp->last_pending)=mp_stash_cur_exp(mp);
25608     mp->last_pending=mp_link(mp->last_pending);
25609     mp_link(mp->last_pending)=null;
25610   }
25611 }
25612
25613 @ @<Complain about improper special operation@>=
25614
25615   exp_err("Unsuitable expression");
25616   help1("Only known strings are allowed for output as specials.");
25617   mp_put_get_error(mp);
25618 }
25619
25620 @ On the export side, we need an extra object type for special strings.
25621
25622 @<Graphical object codes@>=
25623 mp_special_code=8, 
25624
25625 @ @<Export pending specials@>=
25626 p=mp_link(spec_head);
25627 while ( p!=null ) {
25628   mp_special_object *tp;
25629   tp = (mp_special_object *)mp_new_graphic_object(mp,mp_special_code);  
25630   gr_pre_script(tp)  = str(value(p));
25631   if (hh->body==NULL) hh->body = (mp_graphic_object *)tp; 
25632   else gr_link(hp) = (mp_graphic_object *)tp;
25633   hp = (mp_graphic_object *)tp;
25634   p=mp_link(p);
25635 }
25636 mp_flush_token_list(mp, mp_link(spec_head));
25637 mp_link(spec_head)=null;
25638 mp->last_pending=spec_head
25639
25640 @ We are now ready for the main output procedure.  Note that the |selector|
25641 setting is saved in a global variable so that |begin_diagnostic| can access it.
25642
25643 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25644 static void mp_ship_out (MP mp, pointer h) ;
25645
25646 @ Once again, the |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|
25647
25648 @d export_color(q,p) 
25649   if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model ) {
25650     gr_color_model(q)  = (unsigned char)(mp->internal[mp_default_color_model]/65536);
25651     gr_cyan_val(q)     = 0;
25652         gr_magenta_val(q)  = 0;
25653         gr_yellow_val(q)   = 0;
25654         gr_black_val(q)    = (gr_color_model(q)==mp_cmyk_model ? unity : 0);
25655   } else {
25656     gr_color_model(q)  = (unsigned char)color_model(p);
25657     gr_cyan_val(q)     = cyan_val(p);
25658     gr_magenta_val(q)  = magenta_val(p);
25659     gr_yellow_val(q)   = yellow_val(p);
25660     gr_black_val(q)    = black_val(p);
25661   }
25662
25663 @d export_scripts(q,p)
25664   if (pre_script(p)!=null)  gr_pre_script(q)   = str(pre_script(p));
25665   if (post_script(p)!=null) gr_post_script(q)  = str(post_script(p));
25666
25667 @c
25668 struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, pointer h) {
25669   pointer p; /* the current graphical object */
25670   integer t; /* a temporary value */
25671   integer c; /* a rounded charcode */
25672   scaled d_width; /* the current pen width */
25673   mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25674   mp_graphic_object *hq; /* something |hp| points to  */
25675   mp_text_object    *tt;
25676   mp_fill_object    *tf;
25677   mp_stroked_object *ts;
25678   mp_clip_object    *tc;
25679   mp_bounds_object  *tb;
25680   mp_graphic_object *hp = NULL; /* the current graphical object */
25681   mp_set_bbox(mp, h, true);
25682   hh = xmalloc(1,sizeof(mp_edge_object));
25683   hh->body = NULL;
25684   hh->_next = NULL;
25685   hh->_parent = mp;
25686   hh->_minx = minx_val(h);
25687   hh->_miny = miny_val(h);
25688   hh->_maxx = maxx_val(h);
25689   hh->_maxy = maxy_val(h);
25690   hh->_filename = mp_get_output_file_name(mp);
25691   c = mp_round_unscaled(mp,mp->internal[mp_char_code]);
25692   hh->_charcode = c;
25693   hh->_width = mp->internal[mp_char_wd];
25694   hh->_height = mp->internal[mp_char_ht];
25695   hh->_depth = mp->internal[mp_char_dp];
25696   hh->_ital_corr = mp->internal[mp_char_ic];
25697   @<Export pending specials@>;
25698   p=mp_link(dummy_loc(h));
25699   while ( p!=null ) { 
25700     hq = mp_new_graphic_object(mp,type(p));
25701     switch (type(p)) {
25702     case mp_fill_code:
25703       tf = (mp_fill_object *)hq;
25704       gr_pen_p(tf)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25705       d_width = mp_get_pen_scale(mp, pen_p(p));
25706       if ((pen_p(p)==null) || pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25707             gr_path_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25708       } else {
25709         pointer pc, pp;
25710         pc = mp_copy_path(mp, path_p(p));
25711         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25712         gr_path_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25713         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25714         pc = mp_htap_ypoc(mp, path_p(p));
25715         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25716         gr_htap_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25717         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25718       }
25719       export_color(tf,p) ;
25720       export_scripts(tf,p);
25721       gr_ljoin_val(tf)    = (unsigned char)ljoin_val(p);
25722       gr_miterlim_val(tf) = miterlim_val(p);
25723       break;
25724     case mp_stroked_code:
25725       ts = (mp_stroked_object *)hq;
25726       gr_pen_p(ts)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25727       d_width = mp_get_pen_scale(mp, pen_p(p));
25728       if (pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25729               gr_path_p(ts)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25730       } else {
25731         pointer pc;
25732         pc=mp_copy_path(mp, path_p(p));
25733         t=lcap_val(p);
25734         if ( left_type(pc)!=mp_endpoint ) { 
25735           left_type(mp_insert_knot(mp, pc,x_coord(pc),y_coord(pc)))=mp_endpoint;
25736           right_type(pc)=mp_endpoint;
25737           pc=mp_link(pc);
25738           t=1;
25739         }
25740         pc=mp_make_envelope(mp,pc,pen_p(p),ljoin_val(p),t,miterlim_val(p));
25741         gr_path_p(ts)       = mp_export_knot_list(mp,pc);
25742         mp_toss_knot_list(mp, pc);
25743       }
25744       export_color(ts,p) ;
25745       export_scripts(ts,p);
25746       gr_ljoin_val(ts)    = (unsigned char)ljoin_val(p);
25747       gr_miterlim_val(ts) = miterlim_val(p);
25748       gr_lcap_val(ts)     = (unsigned char)lcap_val(p);
25749       gr_dash_p(ts)       = mp_export_dashes(mp,p,&d_width);
25750       break;
25751     case mp_text_code:
25752       tt = (mp_text_object *)hq;
25753       gr_text_p(tt)       = str(text_p(p));
25754       gr_font_n(tt)       = (unsigned int)font_n(p);
25755       gr_font_name(tt)    = mp_xstrdup(mp,mp->font_name[font_n(p)]);
25756       gr_font_dsize(tt)   = (unsigned int)mp->font_dsize[font_n(p)];
25757       export_color(tt,p) ;
25758       export_scripts(tt,p);
25759       gr_width_val(tt)    = width_val(p);
25760       gr_height_val(tt)   = height_val(p);
25761       gr_depth_val(tt)    = depth_val(p);
25762       gr_tx_val(tt)       = tx_val(p);
25763       gr_ty_val(tt)       = ty_val(p);
25764       gr_txx_val(tt)      = txx_val(p);
25765       gr_txy_val(tt)      = txy_val(p);
25766       gr_tyx_val(tt)      = tyx_val(p);
25767       gr_tyy_val(tt)      = tyy_val(p);
25768       break;
25769     case mp_start_clip_code: 
25770       tc = (mp_clip_object *)hq;
25771       gr_path_p(tc) = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25772       break;
25773     case mp_start_bounds_code:
25774       tb = (mp_bounds_object *)hq;
25775       gr_path_p(tb) = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25776       break;
25777     case mp_stop_clip_code: 
25778     case mp_stop_bounds_code:
25779       /* nothing to do here */
25780       break;
25781     } 
25782     if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else  gr_link(hp) = hq;
25783     hp = hq;
25784     p=mp_link(p);
25785   }
25786   return hh;
25787 }
25788
25789 @ @<Declarations@>=
25790 static struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, int h);
25791
25792 @ This function is now nearly trivial.
25793
25794 @c
25795 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) { /* output edge structure |h| */
25796   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
25797   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
25798   @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>;
25799   (mp->shipout_backend) (mp, h);
25800   @<End progress report@>;
25801   if ( mp->internal[mp_tracing_output]>0 ) 
25802    mp_print_edges(mp, h," (just shipped out)",true);
25803 }
25804
25805 @ @<Declarations@>=
25806 static void mp_shipout_backend (MP mp, pointer h);
25807
25808 @ @c
25809 void mp_shipout_backend (MP mp, pointer h) {
25810   mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25811   hh = mp_gr_export(mp,h);
25812   (void)mp_gr_ship_out (hh,
25813                  (mp->internal[mp_prologues]/65536),
25814                  (mp->internal[mp_procset]/65536), 
25815                  false);
25816   mp_gr_toss_objects(hh);
25817 }
25818
25819 @ @<Exported types@>=
25820 typedef void (*mp_backend_writer)(MP, int);
25821
25822 @ @<Option variables@>=
25823 mp_backend_writer shipout_backend;
25824
25825 @ Now that we've finished |ship_out|, let's look at the other commands
25826 by which a user can send things to the \.{GF} file.
25827
25828 @ @<Determine if a character has been shipped out@>=
25829
25830   mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256;
25831   if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
25832   boolean_reset(mp->char_exists[mp->cur_exp]);
25833   mp->cur_type=mp_boolean_type;
25834 }
25835
25836 @ @<Glob...@>=
25837 psout_data ps;
25838
25839 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25840 mp_backend_initialize(mp);
25841
25842 @ @<Dealloc...@>=
25843 mp_backend_free(mp);
25844
25845
25846 @* \[45] Dumping and undumping the tables.
25847 After \.{INIMP} has seen a collection of macros, it
25848 can write all the necessary information on an auxiliary file so
25849 that production versions of \MP\ are able to initialize their
25850 memory at high speed. The present section of the program takes
25851 care of such output and input. We shall consider simultaneously
25852 the processes of storing and restoring,
25853 so that the inverse relation between them is clear.
25854 @.INIMP@>
25855
25856 The global variable |mem_ident| is a string that is printed right
25857 after the |banner| line when \MP\ is ready to start. For \.{INIMP} this
25858 string says simply `\.{(INIMP)}'; for other versions of \MP\ it says,
25859 for example, `\.{(mem=plain 1990.4.14)}', showing the year,
25860 month, and day that the mem file was created. We have |mem_ident=0|
25861 before \MP's tables are loaded.
25862
25863 @<Glob...@>=
25864 char * mem_ident;
25865
25866 @ @<Set init...@>=
25867 mp->mem_ident=NULL;
25868
25869 @ @<Initialize table entries...@>=
25870 mp->mem_ident=xstrdup(" (INIMP)");
25871
25872 @ @<Declare act...@>=
25873 static void mp_store_mem_file (MP mp) ;
25874
25875 @ @c void mp_store_mem_file (MP mp) {
25876   integer k;  /* all-purpose index */
25877   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25878   integer x; /* something to dump */
25879   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25880   memory_word WW;
25881   @<Create the |mem_ident|, open the mem file,
25882     and inform the user that dumping has begun@>;
25883   @<Dump constants for consistency check@>;
25884   @<Dump the string pool@>;
25885   @<Dump the dynamic memory@>;
25886   @<Dump the table of equivalents and the hash table@>;
25887   @<Dump a few more things and the closing check word@>;
25888   @<Close the mem file@>;
25889 }
25890
25891 @ Corresponding to the procedure that dumps a mem file, we also have a function
25892 that reads~one~in. The function returns |false| if the dumped mem is
25893 incompatible with the present \MP\ table sizes, etc.
25894
25895 @d too_small(A) { wake_up_terminal;
25896   wterm_ln("---! Must increase the "); wterm((A));
25897 @.Must increase the x@>
25898   goto OFF_BASE;
25899   }
25900
25901 @c 
25902 boolean mp_load_mem_file (MP mp) {
25903   integer k; /* all-purpose index */
25904   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25905   integer x; /* something undumped */
25906   str_number s; /* some temporary string */
25907   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25908   memory_word WW;
25909   @<Undump the string pool@>;
25910   @<Undump the dynamic memory@>;
25911   @<Undump the table of equivalents and the hash table@>;
25912   @<Undump a few more things and the closing check word@>;
25913   return true; /* it worked! */
25914 OFF_BASE: 
25915   wake_up_terminal;
25916   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
25917 @.Fatal mem file error@>
25918    return false;
25919 }
25920
25921 @ @<Declarations@>=
25922 static boolean mp_load_mem_file (MP mp) ;
25923
25924 @ Mem files consist of |memory_word| items, and we use the following
25925 macros to dump words of different types:
25926
25927 @d dump_wd(A)   { WW=(A);       (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25928 @d dump_int(A)  { int cint=(A); (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&cint,sizeof(cint)); }
25929 @d dump_hh(A)   { WW.hh=(A);    (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25930 @d dump_qqqq(A) { WW.qqqq=(A);  (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25931 @d dump_string(A) { dump_int((int)(strlen(A)+1));
25932                     (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,A,strlen(A)+1); }
25933
25934 @<Glob...@>=
25935 void * mem_file; /* for input or output of mem information */
25936
25937 @ The inverse macros are slightly more complicated, since we need to check
25938 the range of the values we are reading in. We say `|undump(a)(b)(x)|' to
25939 read an integer value |x| that is supposed to be in the range |a<=x<=b|.
25940
25941 @d mgeti(A) do {
25942   size_t wanted = sizeof(A);
25943   void *A_ptr = &A;
25944   (mp->read_binary_file)(mp, mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25945   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25946 } while (0)
25947
25948 @d mgetw(A) do {
25949   size_t wanted = sizeof(A);
25950   void *A_ptr = &A;
25951   (mp->read_binary_file)(mp, mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25952   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25953 } while (0)
25954
25955 @d undump_wd(A)   { mgetw(WW); A=WW; }
25956 @d undump_int(A)  { int cint; mgeti(cint); A=cint; }
25957 @d undump_hh(A)   { mgetw(WW); A=WW.hh; }
25958 @d undump_qqqq(A) { mgetw(WW); A=WW.qqqq; }
25959 @d undump_strings(A,B,C) { 
25960    undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(B)) ) goto OFF_BASE; else C=str(x); }
25961 @d undump(A,B,C) { undump_int(x); 
25962                    if ( (x<(A)) || (x>(int)(B)) ) goto OFF_BASE; else C=x; }
25963 @d undump_size(A,B,C,D) { undump_int(x);
25964                           if (x<(A)) goto OFF_BASE; 
25965                           if (x>(B)) too_small((C)); else D=x; }
25966 @d undump_string(A) { 
25967   size_t the_wanted; 
25968   void *the_string;
25969   integer XX=0; 
25970   undump_int(XX);
25971   the_wanted = (size_t)XX;
25972   the_string = xmalloc(XX,1);
25973   (mp->read_binary_file)(mp,mp->mem_file,&the_string,&the_wanted);
25974   A = (char *)the_string;
25975   if (the_wanted!=(size_t)XX) goto OFF_BASE;
25976 }
25977
25978 @ The next few sections of the program should make it clear how we use the
25979 dump/undump macros.
25980
25981 @<Dump constants for consistency check@>=
25982 x = metapost_magic; dump_int(x);
25983 dump_int(mp->mem_top);
25984 dump_int((integer)mp->hash_size);
25985 dump_int(mp->hash_prime)
25986 dump_int(mp->param_size);
25987 dump_int(mp->max_in_open);
25988
25989 @ Sections of a \.{WEB} program that are ``commented out'' still contribute
25990 strings to the string pool; therefore \.{INIMP} and \MP\ will have
25991 the same strings. (And it is, of course, a good thing that they do.)
25992 @.WEB@>
25993 @^string pool@>
25994
25995 @<Undump constants for consistency check@>=
25996 undump_int(x); 
25997 if (x!=metapost_magic) goto OFF_BASE;
25998 undump_int(x); mp->mem_top = x;
25999 undump_int(x); mp->hash_size = (unsigned)x;
26000 undump_int(x); mp->hash_prime = x;
26001 undump_int(x); mp->param_size = x;
26002 undump_int(x); mp->max_in_open = x;
26003
26004 @ We do string pool compaction to avoid dumping unused strings.
26005
26006 @d dump_four_ASCII 
26007   w.b0=qi(mp->str_pool[k]); w.b1=qi(mp->str_pool[k+1]);
26008   w.b2=qi(mp->str_pool[k+2]); w.b3=qi(mp->str_pool[k+3]);
26009   dump_qqqq(w)
26010
26011 @<Dump the string pool@>=
26012 mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
26013 dump_int(mp->pool_ptr);
26014 dump_int(mp->max_str_ptr);
26015 dump_int(mp->str_ptr);
26016 k=0;
26017 while ( (mp->next_str[k]==k+1) && (k<=mp->max_str_ptr) ) 
26018   k++;
26019 dump_int(k);
26020 while ( k<=mp->max_str_ptr ) { 
26021   dump_int(mp->next_str[k]); incr(k);
26022 }
26023 k=0;
26024 while (1)  { 
26025   dump_int(mp->str_start[k]); /* TODO: valgrind warning here */
26026   if ( k==mp->str_ptr ) {
26027     break;
26028   } else { 
26029     k=mp->next_str[k]; 
26030   }
26031 }
26032 k=0;
26033 while (k+4<mp->pool_ptr ) {
26034   dump_four_ASCII; k=k+4; 
26035 }
26036 k=mp->pool_ptr-4; dump_four_ASCII;
26037 mp_print_ln(mp); mp_print(mp, "at most "); mp_print_int(mp, mp->max_str_ptr);
26038 mp_print(mp, " strings of total length ");
26039 mp_print_int(mp, mp->pool_ptr)
26040
26041 @ @d undump_four_ASCII 
26042   undump_qqqq(w);
26043   mp->str_pool[k]=(ASCII_code)qo(w.b0); mp->str_pool[k+1]=(ASCII_code)qo(w.b1);
26044   mp->str_pool[k+2]=(ASCII_code)qo(w.b2); mp->str_pool[k+3]=(ASCII_code)qo(w.b3)
26045
26046 @<Undump the string pool@>=
26047 undump_int(mp->pool_ptr);
26048 mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr) ;
26049 undump_int(mp->max_str_ptr);
26050 mp_reallocate_strings (mp,mp->max_str_ptr) ;
26051 undump(0,mp->max_str_ptr,mp->str_ptr);
26052 undump(0,mp->max_str_ptr+1,s);
26053 for (k=0;k<=s-1;k++) 
26054   mp->next_str[k]=k+1;
26055 for (k=s;k<=mp->max_str_ptr;k++) 
26056   undump(s+1,mp->max_str_ptr+1,mp->next_str[k]);
26057 mp->fixed_str_use=0;
26058 k=0;
26059 while (1) { 
26060   undump(0,mp->pool_ptr,mp->str_start[k]);
26061   if ( k==mp->str_ptr ) break;
26062   mp->str_ref[k]=max_str_ref;
26063   incr(mp->fixed_str_use);
26064   mp->last_fixed_str=k; k=mp->next_str[k];
26065 }
26066 k=0;
26067 while ( k+4<mp->pool_ptr ) { 
26068   undump_four_ASCII; k=k+4;
26069 }
26070 k=mp->pool_ptr-4; undump_four_ASCII;
26071 mp->init_str_use=mp->fixed_str_use; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26072 mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26073 mp->strs_used_up=mp->fixed_str_use;
26074 mp->pool_in_use=mp->str_start[mp->str_ptr]; mp->strs_in_use=mp->fixed_str_use;
26075 mp->max_pl_used=mp->pool_in_use; mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
26076 mp->pact_count=0; mp->pact_chars=0; mp->pact_strs=0;
26077
26078 @ By sorting the list of available spaces in the variable-size portion of
26079 |mem|, we are usually able to get by without having to dump very much
26080 of the dynamic memory.
26081
26082 We recompute |var_used| and |dyn_used|, so that \.{INIMP} dumps valid
26083 information even when it has not been gathering statistics.
26084
26085 @<Dump the dynamic memory@>=
26086 mp_sort_avail(mp); mp->var_used=0;
26087 dump_int(mp->lo_mem_max); dump_int(mp->rover);
26088 p=0; q=mp->rover; x=0;
26089 do {  
26090   for (k=p;k<= q+1;k++) 
26091     dump_wd(mp->mem[k]);
26092   x=x+q+2-p; mp->var_used=mp->var_used+q-p;
26093   p=q+node_size(q); q=rmp_link(q);
26094 } while (q!=mp->rover);
26095 mp->var_used=mp->var_used+mp->lo_mem_max-p; 
26096 mp->dyn_used=mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
26097 for (k=p;k<= mp->lo_mem_max;k++ ) 
26098   dump_wd(mp->mem[k]);
26099 x=x+mp->lo_mem_max+1-p;
26100 dump_int(mp->hi_mem_min); dump_int(mp->avail);
26101 for (k=mp->hi_mem_min;k<=mp->mem_end;k++ ) 
26102   dump_wd(mp->mem[k]);
26103 x=x+mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
26104 p=mp->avail;
26105 while ( p!=null ) { 
26106   decr(mp->dyn_used); p=mp_link(p);
26107 }
26108 dump_int(mp->var_used); dump_int(mp->dyn_used);
26109 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, x);
26110 mp_print(mp, " memory locations dumped; current usage is ");
26111 mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->dyn_used)
26112
26113 @ @<Undump the dynamic memory@>=
26114 undump(lo_mem_stat_max+1000,hi_mem_stat_min-1,mp->lo_mem_max);
26115 undump(lo_mem_stat_max+1,mp->lo_mem_max,mp->rover);
26116 p=0; q=mp->rover;
26117 do {  
26118   for (k=p;k<= q+1; k++) 
26119     undump_wd(mp->mem[k]);
26120   p=q+node_size(q);
26121   if ( (p>mp->lo_mem_max)||((q>=rmp_link(q))&&(rmp_link(q)!=mp->rover)) ) 
26122     goto OFF_BASE;
26123   q=rmp_link(q);
26124 } while (q!=mp->rover);
26125 for (k=p;k<=mp->lo_mem_max;k++ ) 
26126   undump_wd(mp->mem[k]);
26127 undump(mp->lo_mem_max+1,hi_mem_stat_min,mp->hi_mem_min);
26128 undump(null,mp->mem_top,mp->avail); mp->mem_end=mp->mem_top;
26129 mp->last_pending=spec_head;
26130 for (k=mp->hi_mem_min;k<= mp->mem_end;k++) 
26131   undump_wd(mp->mem[k]);
26132 undump_int(mp->var_used); undump_int(mp->dyn_used)
26133
26134 @ A different scheme is used to compress the hash table, since its lower region
26135 is usually sparse. When |text(p)<>0| for |p<=hash_used|, we output three
26136 words: |p|, |hash[p]|, and |eqtb[p]|. The hash table is, of course, densely
26137 packed for |p>=hash_used|, so the remaining entries are output in~a~block.
26138
26139 @<Dump the table of equivalents and the hash table@>=
26140 dump_int(mp->hash_used); 
26141 mp->st_count=frozen_inaccessible-1-mp->hash_used;
26142 for (p=1;p<=mp->hash_used;p++) {
26143   if ( text(p)!=0 ) {
26144      dump_int(p); dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]); incr(mp->st_count);
26145   }
26146 }
26147 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++) {
26148   dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]);
26149 }
26150 dump_int(mp->st_count);
26151 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, mp->st_count); mp_print(mp, " symbolic tokens")
26152
26153 @ @<Undump the table of equivalents and the hash table@>=
26154 undump(1,frozen_inaccessible,mp->hash_used); 
26155 p=0;
26156 do {  
26157   undump(p+1,mp->hash_used,p); 
26158   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
26159 } while (p!=mp->hash_used);
26160 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++ )  { 
26161   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
26162 }
26163 undump_int(mp->st_count)
26164
26165 @ We have already printed a lot of statistics, so we set |mp_tracing_stats:=0|
26166 to prevent them appearing again.
26167
26168 @<Dump a few more things and the closing check word@>=
26169 dump_int(mp->max_internal);
26170 dump_int(mp->int_ptr);
26171 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++ ) { 
26172   dump_int(mp->internal[k]); 
26173   dump_string(mp->int_name[k]);
26174 }
26175 dump_int(mp->start_sym); 
26176 dump_int(mp->interaction); 
26177 dump_string(mp->mem_ident);
26178 dump_int(mp->bg_loc); dump_int(mp->eg_loc); dump_int(mp->serial_no); dump_int(69073);
26179 mp->internal[mp_tracing_stats]=0
26180
26181 @ @<Undump a few more things and the closing check word@>=
26182 undump_int(x);
26183 if (x>mp->max_internal) mp_grow_internals(mp,x);
26184 undump_int(mp->int_ptr);
26185 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++) { 
26186   undump_int(mp->internal[k]);
26187   undump_string(mp->int_name[k]);
26188 }
26189 undump(0,frozen_inaccessible,mp->start_sym);
26190 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode) {
26191   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,mp->interaction);
26192 } else {
26193   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,x);
26194 }
26195 undump_string(mp->mem_ident);
26196 undump(1,hash_end,mp->bg_loc);
26197 undump(1,hash_end,mp->eg_loc);
26198 undump_int(mp->serial_no);
26199 undump_int(x); 
26200 if (x!=69073) goto OFF_BASE
26201
26202 @ @<Create the |mem_ident|...@>=
26203
26204   char *tmp = xmalloc(11,1);
26205   xfree(mp->mem_ident);
26206   mp->mem_ident = xmalloc(256,1);
26207   mp_snprintf(tmp,11,"%04d.%02d.%02d",
26208           (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]),
26209           (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]),
26210           (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]));
26211   mp_snprintf(mp->mem_ident,256," (mem=%s %s)",mp->job_name, tmp);
26212   xfree(tmp);
26213   mp_pack_job_name(mp, ".mem");
26214   while (! mp_w_open_out(mp, &mp->mem_file) )
26215     mp_prompt_file_name(mp, "mem file name", ".mem");
26216   mp_print_nl(mp, "Beginning to dump on file ");
26217 @.Beginning to dump...@>
26218   mp_print(mp, mp->name_of_file); 
26219   mp_print_nl(mp, mp->mem_ident);
26220 }
26221
26222 @ @<Dealloc variables@>=
26223 xfree(mp->mem_ident);
26224
26225 @ @<Close the mem file@>=
26226 (mp->close_file)(mp,mp->mem_file)
26227
26228 @* \[46] The main program.
26229 This is it: the part of \MP\ that executes all those procedures we have
26230 written.
26231
26232 Well---almost. We haven't put the parsing subroutines into the
26233 program yet; and we'd better leave space for a few more routines that may
26234 have been forgotten.
26235
26236 @c @<Declare the basic parsing subroutines@>
26237 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>
26238
26239 @ We've noted that there are two versions of \MP. One, called \.{INIMP},
26240 @.INIMP@>
26241 has to be run first; it initializes everything from scratch, without
26242 reading a mem file, and it has the capability of dumping a mem file.
26243 The other one is called `\.{VIRMP}'; it is a ``virgin'' program that needs
26244 @.VIRMP@>
26245 to input a mem file in order to get started. \.{VIRMP} typically has
26246 a bit more memory capacity than \.{INIMP}, because it does not need the
26247 space consumed by the dumping/undumping routines and the numerous calls on
26248 |primitive|, etc.
26249
26250 The \.{VIRMP} program cannot read a mem file instantaneously, of course;
26251 the best implementations therefore allow for production versions of \MP\ that
26252 not only avoid the loading routine for object code, they also have
26253 a mem file pre-loaded. 
26254
26255 @ @<Option variables@>=
26256 int ini_version; /* are we iniMP? */
26257
26258 @ @<Set |ini_version|@>=
26259 mp->ini_version = (opt->ini_version ? true : false);
26260
26261 @ The code below make the final chosen hash size the next larger
26262 multiple of 2 from the requested size, and this array is a list of
26263 suitable prime numbers to go with such values. 
26264
26265 The top limit is chosen such that it is definately lower than
26266 |max_halfword-3*param_size|, because |param_size| cannot be larger
26267 than |max_halfword/sizeof(pointer)|.
26268
26269 @<Declarations@>=
26270 static int mp_prime_choices[] = 
26271   { 12289,        24593,    49157,    98317,
26272     196613,      393241,   786433,  1572869,
26273     3145739,    6291469, 12582917, 25165843,
26274     50331653, 100663319  };
26275
26276 @ @<Find constant sizes@>=
26277 if (mp->ini_version) {
26278   unsigned i = 14;
26279   set_value(mp->mem_top,opt->main_memory,5000);
26280   mp->mem_max = mp->mem_top;
26281   set_value(mp->param_size,opt->param_size,150);
26282   set_value(mp->max_in_open,opt->max_in_open,10);
26283   if (opt->hash_size>0x8000000) 
26284     opt->hash_size=0x8000000;
26285   set_value(mp->hash_size,(2*opt->hash_size-1),16384);
26286   mp->hash_size = mp->hash_size>>i;
26287   while (mp->hash_size>=2) {
26288     mp->hash_size /= 2;
26289     i++;
26290   }
26291   mp->hash_size = mp->hash_size << i;
26292   if (mp->hash_size>0x8000000) 
26293     mp->hash_size=0x8000000;
26294   mp->hash_prime=mp_prime_choices[(i-14)];
26295 } else {
26296   int x;
26297   if (mp->mem_name == NULL) {
26298     mp->mem_name = mp_xstrdup(mp,"plain");
26299   }
26300   if (mp_open_mem_file(mp)) {
26301     @<Undump constants for consistency check@>;
26302     set_value(mp->mem_max,opt->main_memory,mp->mem_top);
26303     goto DONE;
26304   } 
26305 OFF_BASE:
26306   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
26307   mp->history = mp_fatal_error_stop;
26308   mp_jump_out(mp);
26309 }
26310 DONE:
26311
26312
26313 @ Here we do whatever is needed to complete \MP's job gracefully on the
26314 local operating system. The code here might come into play after a fatal
26315 error; it must therefore consist entirely of ``safe'' operations that
26316 cannot produce error messages. For example, it would be a mistake to call
26317 |str_room| or |make_string| at this time, because a call on |overflow|
26318 might lead to an infinite loop.
26319 @^system dependencies@>
26320
26321 This program doesn't bother to close the input files that may still be open.
26322
26323 @ @c
26324 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) {
26325   integer k; /* all-purpose index */
26326   integer LH; /* the length of the \.{TFM} header, in words */
26327   int lk_offset; /* extra words inserted at beginning of |lig_kern| array */
26328   pointer p; /* runs through a list of \.{TFM} dimensions */
26329   @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>;
26330   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
26331     @<Output statistics about this job@>;
26332   wake_up_terminal; 
26333   @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>;
26334   @<Explain what output files were written@>;
26335   if ( mp->log_opened  && ! mp->noninteractive ){ 
26336     wlog_cr;
26337     (mp->close_file)(mp,mp->log_file); 
26338     mp->selector=mp->selector-2;
26339     if ( mp->selector==term_only ) {
26340       mp_print_nl(mp, "Transcript written on ");
26341 @.Transcript written...@>
26342       mp_print(mp, mp->log_name); mp_print_char(mp, xord('.'));
26343     }
26344   }
26345   mp_print_ln(mp);
26346   mp->finished = true;
26347 }
26348
26349 @ @<Declarations@>=
26350 static void mp_close_files_and_terminate (MP mp) ;
26351
26352 @ @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>=
26353 if (mp->rd_fname!=NULL) {
26354   for (k=0;k<=(int)mp->read_files-1;k++ ) {
26355     if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
26356       (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[k]);
26357       xfree(mp->rd_fname[k]);      
26358    }
26359  }
26360 }
26361 if (mp->wr_fname!=NULL) {
26362   for (k=0;k<=(int)mp->write_files-1;k++) {
26363     if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
26364      (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[k]);
26365       xfree(mp->wr_fname[k]); 
26366     }
26367   }
26368 }
26369
26370 @ @<Dealloc ...@>=
26371 for (k=0;k<(int)mp->max_read_files;k++ ) {
26372   if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
26373     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[k]);
26374     xfree(mp->rd_fname[k]); 
26375   }
26376 }
26377 xfree(mp->rd_file);
26378 xfree(mp->rd_fname);
26379 for (k=0;k<(int)mp->max_write_files;k++) {
26380   if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
26381     (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[k]);
26382     xfree(mp->wr_fname[k]); 
26383   }
26384 }
26385 xfree(mp->wr_file);
26386 xfree(mp->wr_fname);
26387
26388
26389 @ We want to produce a \.{TFM} file if and only if |mp_fontmaking| is positive.
26390
26391 We reclaim all of the variable-size memory at this point, so that
26392 there is no chance of another memory overflow after the memory capacity
26393 has already been exceeded.
26394
26395 @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>=
26396 if ( mp->internal[mp_fontmaking]>0 ) {
26397   @<Make the dynamic memory into one big available node@>;
26398   @<Massage the \.{TFM} widths@>;
26399   mp_fix_design_size(mp); mp_fix_check_sum(mp);
26400   @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>;
26401   mp->internal[mp_fontmaking]=0; /* avoid loop in case of fatal error */
26402   @<Finish the \.{TFM} file@>;
26403 }
26404
26405 @ @<Make the dynamic memory into one big available node@>=
26406 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; mp_link(mp->rover)=empty_flag; mp->lo_mem_max=mp->hi_mem_min-1;
26407 if ( mp->lo_mem_max-mp->rover>max_halfword ) mp->lo_mem_max=max_halfword+mp->rover;
26408 node_size(mp->rover)=mp->lo_mem_max-mp->rover; 
26409 lmp_link(mp->rover)=mp->rover; rmp_link(mp->rover)=mp->rover;
26410 mp_link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null
26411
26412 @ The present section goes directly to the log file instead of using
26413 |print| commands, because there's no need for these strings to take
26414 up |str_pool| memory when a non-{\bf stat} version of \MP\ is being used.
26415
26416 @<Output statistics...@>=
26417 if ( mp->log_opened ) { 
26418   char s[128];
26419   wlog_ln(" ");
26420   wlog_ln("Here is how much of MetaPost's memory you used:");
26421 @.Here is how much...@>
26422   mp_snprintf(s,128," %i string%s out of %i",(int)mp->max_strs_used-mp->init_str_use,
26423           (mp->max_strs_used!=mp->init_str_use+1 ? "s" : ""),
26424           (int)(mp->max_strings-1-mp->init_str_use));
26425   wlog_ln(s);
26426   mp_snprintf(s,128," %i string characters out of %i",
26427            (int)mp->max_pl_used-mp->init_pool_ptr,
26428            (int)mp->pool_size-mp->init_pool_ptr);
26429   wlog_ln(s);
26430   mp_snprintf(s,128," %i words of memory out of %i",
26431            (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2,
26432            (int)mp->mem_end);
26433   wlog_ln(s);
26434   mp_snprintf(s,128," %i symbolic tokens out of %i", (int)mp->st_count, (int)mp->hash_size);
26435   wlog_ln(s);
26436   mp_snprintf(s,128," %ii,%in,%ip,%ib stack positions out of %ii,%in,%ip,%ib",
26437            (int)mp->max_in_stack,(int)mp->int_ptr,
26438            (int)mp->max_param_stack,(int)mp->max_buf_stack+1,
26439            (int)mp->stack_size,(int)mp->max_internal,(int)mp->param_size,(int)mp->buf_size);
26440   wlog_ln(s);
26441   mp_snprintf(s,128," %i string compactions (moved %i characters, %i strings)",
26442           (int)mp->pact_count,(int)mp->pact_chars,(int)mp->pact_strs);
26443   wlog_ln(s);
26444 }
26445
26446 @ It is nice to have have some of the stats available from the API.
26447
26448 @<Exported function ...@>=
26449 int mp_memory_usage (MP mp );
26450 int mp_hash_usage (MP mp );
26451 int mp_param_usage (MP mp );
26452 int mp_open_usage (MP mp );
26453
26454 @ @c
26455 int mp_memory_usage (MP mp ) {
26456         return (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2;
26457 }
26458 int mp_hash_usage (MP mp ) {
26459   return (int)mp->st_count;
26460 }
26461 int mp_param_usage (MP mp ) {
26462         return (int)mp->max_param_stack;
26463 }
26464 int mp_open_usage (MP mp ) {
26465         return (int)mp->max_in_stack;
26466 }
26467
26468 @ We get to the |final_cleanup| routine when \&{end} or \&{dump} has
26469 been scanned.
26470
26471 @c
26472 void mp_final_cleanup (MP mp) {
26473   quarterword c; /* 0 for \&{end}, 1 for \&{dump} */
26474   c=mp->cur_mod;
26475   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
26476   while ( mp->input_ptr>0 ) {
26477     if ( token_state ) mp_end_token_list(mp);
26478     else  mp_end_file_reading(mp);
26479   }
26480   while ( mp->loop_ptr!=null ) mp_stop_iteration(mp);
26481   while ( mp->open_parens>0 ) { 
26482     mp_print(mp, " )"); decr(mp->open_parens);
26483   };
26484   while ( mp->cond_ptr!=null ) {
26485     mp_print_nl(mp, "(end occurred when ");
26486 @.end occurred...@>
26487     mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_if);
26488     /* `\.{if}' or `\.{elseif}' or `\.{else}' */
26489     if ( mp->if_line!=0 ) {
26490       mp_print(mp, " on line "); mp_print_int(mp, mp->if_line);
26491     }
26492     mp_print(mp, " was incomplete)");
26493     mp->if_line=if_line_field(mp->cond_ptr);
26494     mp->cur_if=name_type(mp->cond_ptr); mp->cond_ptr=mp_link(mp->cond_ptr);
26495   }
26496   if ( mp->history!=mp_spotless )
26497     if ( ((mp->history==mp_warning_issued)||(mp->interaction<mp_error_stop_mode)) )
26498       if ( mp->selector==term_and_log ) {
26499     mp->selector=term_only;
26500     mp_print_nl(mp, "(see the transcript file for additional information)");
26501 @.see the transcript file...@>
26502     mp->selector=term_and_log;
26503   }
26504   if ( c==1 ) {
26505     if (mp->ini_version) {
26506       mp_store_mem_file(mp); return;
26507     }
26508     mp_print_nl(mp, "(dump is performed only by INIMP)"); return;
26509 @.dump...only by INIMP@>
26510   }
26511 }
26512
26513 @ @<Declarations@>=
26514 static void mp_final_cleanup (MP mp) ;
26515 static void mp_init_prim (MP mp) ;
26516 static void mp_init_tab (MP mp) ;
26517
26518 @ @c
26519 void mp_init_prim (MP mp) { /* initialize all the primitives */
26520   @<Put each...@>;
26521 }
26522 @#
26523 void mp_init_tab (MP mp) { /* initialize other tables */
26524   integer k; /* all-purpose index */
26525   @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>;
26526 }
26527
26528
26529 @ When we begin the following code, \MP's tables may still contain garbage;
26530 thus we must proceed cautiously to get bootstrapped in.
26531
26532 But when we finish this part of the program, \MP\ is ready to call on the
26533 |main_control| routine to do its work.
26534
26535 @<Get the first line...@>=
26536
26537   @<Initialize the input routines@>;
26538   if (mp->mem_ident==NULL) {
26539     if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
26540       (mp->close_file)(mp, mp->mem_file); 
26541        mp->history = mp_fatal_error_stop;
26542        return mp;
26543     }
26544     (mp->close_file)(mp, mp->mem_file);
26545   }
26546   @<Initializations following first line@>;
26547 }
26548
26549 @ @<Initializations following first line@>=
26550   mp->buffer[limit]=(ASCII_code)'%';
26551   mp_fix_date_and_time(mp);
26552   if (mp->random_seed==0)
26553     mp->random_seed = (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
26554   mp_init_randoms(mp, mp->random_seed);
26555   @<Initialize the print |selector|...@>;
26556   if ( loc<limit ) if ( mp->buffer[loc]!='\\' ) 
26557     mp_start_input(mp); /* \&{input} assumed */
26558
26559 @ @<Run inimpost commands@>=
26560 {
26561   mp_get_strings_started(mp);
26562   mp_init_tab(mp); /* initialize the tables */
26563   mp_init_prim(mp); /* call |primitive| for each primitive */
26564   mp->init_str_use=mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
26565   mp->init_pool_ptr=mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26566   mp_fix_date_and_time(mp);
26567 }
26568
26569 @ Saving the filename template
26570
26571 @<Save the filename template@>=
26572
26573   if ( mp->filename_template!=0 ) delete_str_ref(mp->filename_template);
26574   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->filename_template=0;
26575   else { 
26576     mp->filename_template=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->filename_template);
26577   }
26578 }
26579
26580 @* \[47] Debugging.
26581
26582
26583 @* \[48] System-dependent changes.
26584 This section should be replaced, if necessary, by any special
26585 modification of the program
26586 that are necessary to make \MP\ work at a particular installation.
26587 It is usually best to design your change file so that all changes to
26588 previous sections preserve the section numbering; then everybody's version
26589 will be consistent with the published program. More extensive changes,
26590 which introduce new sections, can be inserted here; then only the index
26591 itself will get a new section number.
26592 @^system dependencies@>
26593
26594 @* \[49] Index.
26595 Here is where you can find all uses of each identifier in the program,
26596 with underlined entries pointing to where the identifier was defined.
26597 If the identifier is only one letter long, however, you get to see only
26598 the underlined entries. {\sl All references are to section numbers instead of
26599 page numbers.}
26600
26601 This index also lists error messages and other aspects of the program
26602 that you might want to look up some day. For example, the entry
26603 for ``system dependencies'' lists all sections that should receive
26604 special attention from people who are installing \MP\ in a new
26605 operating environment. A list of various things that can't happen appears
26606 under ``this can't happen''.
26607 Approximately 25 sections are listed under ``inner loop''; these account
26608 for more than 60\pct! of \MP's running time, exclusive of input and output.