more lint checks (mostly bitshifts)
[mplib] / src / texk / web2c / mpdir / mp.w
1 % $Id$
2 %
3 % Copyright 2008 Taco Hoekwater.
4 %
5 % This program is free software: you can redistribute it and/or modify
6 % it under the terms of the GNU General Public License as published by
7 % the Free Software Foundation, either version 2 of the License, or
8 % (at your option) any later version.
9 %
10 % This program is distributed in the hope that it will be useful,
11 % but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12 % MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13 % GNU General Public License for more details.
14 %
15 % You should have received a copy of the GNU General Public License
16 % along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 %
18 % TeX is a trademark of the American Mathematical Society.
19 % METAFONT is a trademark of Addison-Wesley Publishing Company.
20 % PostScript is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
21
22 % Here is TeX material that gets inserted after \input webmac
23 \def\hang{\hangindent 3em\noindent\ignorespaces}
24 \def\textindent#1{\hangindent2.5em\noindent\hbox to2.5em{\hss#1 }\ignorespaces}
25 \def\ps{PostScript}
26 \def\psqrt#1{\sqrt{\mathstrut#1}}
27 \def\k{_{k+1}}
28 \def\pct!{{\char`\%}} % percent sign in ordinary text
29 \font\tenlogo=logo10 % font used for the METAFONT logo
30 \font\logos=logosl10
31 \def\MF{{\tenlogo META}\-{\tenlogo FONT}}
32 \def\MP{{\tenlogo META}\-{\tenlogo POST}}
33 \def\[#1]{\ignorespaces} % left over from pascal web
34 \def\<#1>{$\langle#1\rangle$}
35 \def\section{\mathhexbox278}
36 \let\swap=\leftrightarrow
37 \def\round{\mathop{\rm round}\nolimits}
38 \mathchardef\vb="026A % synonym for `\|'
39
40 \def\(#1){} % this is used to make section names sort themselves better
41 \def\9#1{} % this is used for sort keys in the index via @@:sort key}{entry@@>
42 \def\title{MetaPost}
43 \pdfoutput=1
44 \pageno=3
45
46 @* \[1] Introduction.
47
48 This is \MP\ by John Hobby, a graphics-language processor based on D. E. Knuth's \MF.
49
50 Much of the original Pascal version of this program was copied with
51 permission from MF.web Version 1.9. It interprets a language very
52 similar to D.E. Knuth's METAFONT, but with changes designed to make it
53 more suitable for PostScript output.
54
55 The main purpose of the following program is to explain the algorithms of \MP\
56 as clearly as possible. However, the program has been written so that it
57 can be tuned to run efficiently in a wide variety of operating environments
58 by making comparatively few changes. Such flexibility is possible because
59 the documentation that follows is written in the \.{WEB} language, which is
60 at a higher level than C.
61
62 A large piece of software like \MP\ has inherent complexity that cannot
63 be reduced below a certain level of difficulty, although each individual
64 part is fairly simple by itself. The \.{WEB} language is intended to make
65 the algorithms as readable as possible, by reflecting the way the
66 individual program pieces fit together and by providing the
67 cross-references that connect different parts. Detailed comments about
68 what is going on, and about why things were done in certain ways, have
69 been liberally sprinkled throughout the program.  These comments explain
70 features of the implementation, but they rarely attempt to explain the
71 \MP\ language itself, since the reader is supposed to be familiar with
72 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} as well as the manual
73 @.WEB@>
74 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book}@>
75 {\sl A User's Manual for MetaPost}, Computing Science Technical Report 162,
76 AT\AM T Bell Laboratories.
77
78 @ The present implementation is a preliminary version, but the possibilities
79 for new features are limited by the desire to remain as nearly compatible
80 with \MF\ as possible.
81
82 On the other hand, the \.{WEB} description can be extended without changing
83 the core of the program, and it has been designed so that such
84 extensions are not extremely difficult to make.
85 The |banner| string defined here should be changed whenever \MP\
86 undergoes any modifications, so that it will be clear which version of
87 \MP\ might be the guilty party when a problem arises.
88 @^extensions to \MP@>
89 @^system dependencies@>
90
91 @d default_banner "This is MetaPost, Version 1.080" /* printed when \MP\ starts */
92 @d metapost_version "1.080"
93
94 @d true 1
95 @d false 0
96
97 @ The external library header for \MP\ is |mplib.h|. It contains a
98 few typedefs and the header defintions for the externally used
99 fuctions.
100
101 The most important of the typedefs is the definition of the structure 
102 |MP_options|, that acts as a small, configurable front-end to the fairly 
103 large |MP_instance| structure.
104  
105 @(mplib.h@>=
106 typedef struct MP_instance * MP;
107 @<Exported types@>
108 typedef struct MP_options {
109   @<Option variables@>
110 } MP_options;
111 @<Exported function headers@>
112
113 @ The internal header file is much longer: it not only lists the complete
114 |MP_instance|, but also a lot of functions that have to be available to
115 the \ps\ backend, that is defined in a separate \.{WEB} file. 
116
117 The variables from |MP_options| are included inside the |MP_instance| 
118 wholesale.
119
120 @(mpmp.h@>=
121 #include <setjmp.h>
122 typedef struct psout_data_struct * psout_data;
123 #ifndef HAVE_BOOLEAN
124 typedef int boolean;
125 #endif
126 #ifndef INTEGER_TYPE
127 typedef int integer;
128 #endif
129 @<Declare helpers@>
130 @<Types in the outer block@>
131 @<Constants in the outer block@>
132 #  ifndef LIBAVL_ALLOCATOR
133 #    define LIBAVL_ALLOCATOR
134     struct libavl_allocator {
135         void *(*libavl_malloc) (struct libavl_allocator *, size_t libavl_size);
136         void (*libavl_free) (struct libavl_allocator *, void *libavl_block);
137     };
138 #  endif
139 typedef struct MP_instance {
140   @<Option variables@>
141   @<Global variables@>
142 } MP_instance;
143 @<Internal library declarations@>
144
145 @ @c 
146 #include "config.h"
147 #include <stdio.h>
148 #include <stdlib.h>
149 #include <string.h>
150 #include <stdarg.h>
151 #include <assert.h>
152 #include <unistd.h> /* for access() */
153 #include <time.h> /* for struct tm \& co */
154 #include "mplib.h"
155 #include "psout.h" /* external header */
156 #include "mpmp.h" /* internal header */
157 #include "mppsout.h" /* internal header */
158 @h
159 @<Declarations@>
160 @<Basic printing procedures@>
161 @<Error handling procedures@>
162
163 @ Here are the functions that set up the \MP\ instance.
164
165 @<Declarations@> =
166 @<Declare |mp_reallocate| functions@>
167 MP_options *mp_options (void);
168 MP mp_initialize (MP_options *opt);
169
170 @ @c
171 MP_options *mp_options (void) {
172   MP_options *opt;
173   size_t l = sizeof(MP_options);
174   opt = malloc(l);
175   if (opt!=NULL) {
176     memset (opt,0,l);
177     opt->ini_version = true;
178   }
179   return opt;
180
181
182 @ The whole instance structure is initialized with zeroes,
183 this greatly reduces the number of statements needed in 
184 the |Allocate or initialize variables| block.
185
186 @d set_callback_option(A) do { mp->A = mp_##A;
187   if (opt->A!=NULL) mp->A = opt->A;
188 } while (0)
189
190 @c
191 MP
192 mp_do_new (jmp_buf *buf) {
193   MP mp = malloc(sizeof(MP_instance));
194   if (mp==NULL)
195         return NULL;
196   memset(mp,0,sizeof(MP_instance));
197   mp->jump_buf = buf;
198   return mp;
199 }
200
201 @ @c
202 static void mp_free (MP mp) {
203   int k; /* loop variable */
204   @<Dealloc variables@>
205   if (mp->noninteractive) {
206     @<Finish non-interactive use@>;
207   }
208   xfree(mp);
209 }
210
211 @ @c
212 void mp_do_initialize ( MP mp) {
213   @<Local variables for initialization@>
214   @<Set initial values of key variables@>
215 }
216
217 @ This procedure gets things started properly.
218 @c
219 MP mp_initialize (MP_options *opt) { 
220   MP mp;
221   jmp_buf buf;
222   @<Setup the non-local jump buffer in |mp_new|@>;
223   mp = mp_do_new(&buf);
224   if (mp == NULL)
225     return NULL;
226   mp->userdata=opt->userdata;
227   @<Set |ini_version|@>;
228   mp->noninteractive=opt->noninteractive;
229   set_callback_option(find_file);
230   set_callback_option(open_file);
231   set_callback_option(read_ascii_file);
232   set_callback_option(read_binary_file);
233   set_callback_option(close_file);
234   set_callback_option(eof_file);
235   set_callback_option(flush_file);
236   set_callback_option(write_ascii_file);
237   set_callback_option(write_binary_file);
238   set_callback_option(shipout_backend);
239   if (opt->banner && *(opt->banner)) {
240     mp->banner = xstrdup(opt->banner);
241   } else {
242     mp->banner = xstrdup(default_banner);
243   }
244   if (opt->command_line && *(opt->command_line))
245     mp->command_line = xstrdup(opt->command_line);
246   if (mp->noninteractive) {
247     @<Prepare function pointers for non-interactive use@>;
248   } 
249   /* open the terminal for output */
250   t_open_out; 
251   @<Find constant sizes@>;
252   @<Allocate or initialize variables@>
253   mp_reallocate_memory(mp,mp->mem_max);
254   mp_reallocate_paths(mp,1000);
255   mp_reallocate_fonts(mp,8);
256   mp->history=mp_fatal_error_stop; /* in case we quit during initialization */
257   @<Check the ``constant'' values...@>;
258   if ( mp->bad>0 ) {
259         char ss[256];
260     mp_snprintf(ss,256,"Ouch---my internal constants have been clobbered!\n"
261                    "---case %i",(int)mp->bad);
262     do_fprintf(mp->err_out,(char *)ss);
263 @.Ouch...clobbered@>
264     return mp;
265   }
266   mp_do_initialize(mp); /* erase preloaded mem */
267   if (mp->ini_version) {
268     @<Run inimpost commands@>;
269   }
270   if (!mp->noninteractive) {
271     @<Initialize the output routines@>;
272     @<Get the first line of input and prepare to start@>;
273     @<Initializations after first line is read@>;
274   } else {
275     mp->history=mp_spotless;
276   }
277   return mp;
278 }
279
280 @ @<Initializations after first line is read@>=
281 mp_set_job_id(mp);
282 mp_init_map_file(mp, mp->troff_mode);
283 mp->history=mp_spotless; /* ready to go! */
284 if (mp->troff_mode) {
285   mp->internal[mp_gtroffmode]=unity; 
286   mp->internal[mp_prologues]=unity; 
287 }
288 if ( mp->start_sym>0 ) { /* insert the `\&{everyjob}' symbol */
289   mp->cur_sym=mp->start_sym; mp_back_input(mp);
290 }
291
292 @ @<Exported function headers@>=
293 extern MP_options *mp_options (void);
294 extern MP mp_initialize (MP_options *opt) ;
295 extern int mp_status(MP mp);
296 extern void *mp_userdata(MP mp);
297
298 @ @c
299 int mp_status(MP mp) { return mp->history; }
300
301 @ @c
302 void *mp_userdata(MP mp) { return mp->userdata; }
303
304 @ The overall \MP\ program begins with the heading just shown, after which
305 comes a bunch of procedure declarations and function declarations.
306 Finally we will get to the main program, which begins with the
307 comment `|start_here|'. If you want to skip down to the
308 main program now, you can look up `|start_here|' in the index.
309 But the author suggests that the best way to understand this program
310 is to follow pretty much the order of \MP's components as they appear in the
311 \.{WEB} description you are now reading, since the present ordering is
312 intended to combine the advantages of the ``bottom up'' and ``top down''
313 approaches to the problem of understanding a somewhat complicated system.
314
315 @ Some of the code below is intended to be used only when diagnosing the
316 strange behavior that sometimes occurs when \MP\ is being installed or
317 when system wizards are fooling around with \MP\ without quite knowing
318 what they are doing. Such code will not normally be compiled; it is
319 delimited by the preprocessor test `|#ifdef DEBUG .. #endif|'.
320
321 @ This program has two important variations: (1) There is a long and slow
322 version called \.{INIMP}, which does the extra calculations needed to
323 @.INIMP@>
324 initialize \MP's internal tables; and (2)~there is a shorter and faster
325 production version, which cuts the initialization to a bare minimum.
326
327 Which is which is decided at runtime.
328
329 @ The following parameters can be changed at compile time to extend or
330 reduce \MP's capacity. They may have different values in \.{INIMP} and
331 in production versions of \MP.
332 @.INIMP@>
333 @^system dependencies@>
334
335 @<Constants...@>=
336 #define file_name_size 255 /* file names shouldn't be longer than this */
337 #define bistack_size 1500 /* size of stack for bisection algorithms;
338   should probably be left at this value */
339
340 @ Like the preceding parameters, the following quantities can be changed
341 to extend or reduce \MP's capacity. But if they are changed,
342 it is necessary to rerun the initialization program \.{INIMP}
343 @.INIMP@>
344 to generate new tables for the production \MP\ program.
345 One can't simply make helter-skelter changes to the following constants,
346 since certain rather complex initialization
347 numbers are computed from them. 
348
349 @ @<Glob...@>=
350 int max_strings; /* maximum number of strings; must not exceed |max_halfword| */
351 int pool_size; /* maximum number of characters in strings, including all
352   error messages and help texts, and the names of all identifiers */
353 int mem_max; /* greatest index in \MP's internal |mem| array;
354   must be strictly less than |max_halfword|;
355   must be equal to |mem_top| in \.{INIMP}, otherwise |>=mem_top| */
356 int mem_top; /* largest index in the |mem| array dumped by \.{INIMP};
357   must not be greater than |mem_max| */
358 int hash_prime; /* a prime number equal to about 85\pct! of |hash_size| */
359
360 @ @<Option variables@>=
361 int error_line; /* width of context lines on terminal error messages */
362 int half_error_line; /* width of first lines of contexts in terminal
363   error messages; should be between 30 and |error_line-15| */
364 int max_print_line; /* width of longest text lines output; should be at least 60 */
365 unsigned hash_size; /* maximum number of symbolic tokens,
366   must be less than |max_halfword-3*param_size| */
367 int param_size; /* maximum number of simultaneous macro parameters */
368 int max_in_open; /* maximum number of input files and error insertions that
369   can be going on simultaneously */
370 int main_memory; /* only for options, to set up |mem_max| and |mem_top| */
371 void *userdata; /* this allows the calling application to setup local */
372 char *banner; /* the banner that is printed to the screen and log */
373
374 @ @<Dealloc variables@>=
375 xfree(mp->banner);
376
377
378 @d set_value(a,b,c) do { a=c; if (b>c) a=b; } while (0)
379
380 @<Allocate or ...@>=
381 mp->max_strings=500;
382 mp->pool_size=10000;
383 set_value(mp->error_line,opt->error_line,79);
384 set_value(mp->half_error_line,opt->half_error_line,50);
385 if (mp->half_error_line>mp->error_line-15 ) 
386   mp->half_error_line = mp->error_line-15;
387 set_value(mp->max_print_line,opt->max_print_line,100);
388
389 @ In case somebody has inadvertently made bad settings of the ``constants,''
390 \MP\ checks them using a global variable called |bad|.
391
392 This is the second of many sections of \MP\ where global variables are
393 defined.
394
395 @<Glob...@>=
396 integer bad; /* is some ``constant'' wrong? */
397
398 @ Later on we will say `\ignorespaces|if (mem_max>=max_halfword) bad=10;|',
399 or something similar. (We can't do that until |max_halfword| has been defined.)
400
401 In case you are wondering about the non-consequtive values of |bad|: some
402 of the things that used to be WEB constants are now runtime variables
403 with checking at assignment time.
404
405 @<Check the ``constant'' values for consistency@>=
406 mp->bad=0;
407 if ( mp->mem_top<=1100 ) mp->bad=4;
408
409 @ Some |goto| labels are used by the following definitions. The label
410 `|restart|' is occasionally used at the very beginning of a procedure; and
411 the label `|reswitch|' is occasionally used just prior to a |case|
412 statement in which some cases change the conditions and we wish to branch
413 to the newly applicable case.  Loops that are set up with the |loop|
414 construction defined below are commonly exited by going to `|done|' or to
415 `|found|' or to `|not_found|', and they are sometimes repeated by going to
416 `|continue|'.  If two or more parts of a subroutine start differently but
417 end up the same, the shared code may be gathered together at
418 `|common_ending|'.
419
420 @ Here are some macros for common programming idioms.
421
422 @d incr(A)   (A)=(A)+1 /* increase a variable by unity */
423 @d decr(A)   (A)=(A)-1 /* decrease a variable by unity */
424 @d negate(A) (A)=-(A) /* change the sign of a variable */
425 @d double(A) (A)=(A)+(A)
426 @d odd(A)   ((A)%2==1)
427 @d do_nothing   /* empty statement */
428
429 @* \[2] The character set.
430 In order to make \MP\ readily portable to a wide variety of
431 computers, all of its input text is converted to an internal eight-bit
432 code that includes standard ASCII, the ``American Standard Code for
433 Information Interchange.''  This conversion is done immediately when each
434 character is read in. Conversely, characters are converted from ASCII to
435 the user's external representation just before they are output to a
436 text file.
437 @^ASCII code@>
438
439 Such an internal code is relevant to users of \MP\ only with respect to
440 the \&{char} and \&{ASCII} operations, and the comparison of strings.
441
442 @ Characters of text that have been converted to \MP's internal form
443 are said to be of type |ASCII_code|, which is a subrange of the integers.
444
445 @<Types...@>=
446 typedef unsigned char ASCII_code; /* eight-bit numbers */
447
448 @ The present specification of \MP\ has been written under the assumption
449 that the character set contains at least the letters and symbols associated
450 with ASCII codes 040 through 0176; all of these characters are now
451 available on most computer terminals.
452
453 @<Types...@>=
454 typedef unsigned char text_char; /* the data type of characters in text files */
455
456 @ @<Local variables for init...@>=
457 integer i;
458
459 @ The \MP\ processor converts between ASCII code and
460 the user's external character set by means of arrays |xord| and |xchr|
461 that are analogous to Pascal's |ord| and |chr| functions.
462
463 @d xchr(A) mp->xchr[(A)]
464 @d xord(A) mp->xord[(A)]
465
466 @<Glob...@>=
467 ASCII_code xord[256];  /* specifies conversion of input characters */
468 text_char xchr[256];  /* specifies conversion of output characters */
469
470 @ The core system assumes all 8-bit is acceptable.  If it is not,
471 a change file has to alter the below section.
472 @^system dependencies@>
473
474 Additionally, people with extended character sets can
475 assign codes arbitrarily, giving an |xchr| equivalent to whatever
476 characters the users of \MP\ are allowed to have in their input files.
477 Appropriate changes to \MP's |char_class| table should then be made.
478 (Unlike \TeX, each installation of \MP\ has a fixed assignment of category
479 codes, called the |char_class|.) Such changes make portability of programs
480 more difficult, so they should be introduced cautiously if at all.
481 @^character set dependencies@>
482 @^system dependencies@>
483
484 @<Set initial ...@>=
485 for (i=0;i<=0377;i++) { xchr(i)=(text_char)i; }
486
487 @ The following system-independent code makes the |xord| array contain a
488 suitable inverse to the information in |xchr|. Note that if |xchr[i]=xchr[j]|
489 where |i<j<0177|, the value of |xord[xchr[i]]| will turn out to be
490 |j| or more; hence, standard ASCII code numbers will be used instead of
491 codes below 040 in case there is a coincidence.
492
493 @<Set initial ...@>=
494 for (i=0;i<=255;i++) { 
495    xord(xchr(i))=0177;
496 }
497 for (i=0200;i<=0377;i++) { xord(xchr(i))=(ASCII_code)i;}
498 for (i=0;i<=0176;i++) { xord(xchr(i))=(ASCII_code)i;}
499
500 @* \[3] Input and output.
501 The bane of portability is the fact that different operating systems treat
502 input and output quite differently, perhaps because computer scientists
503 have not given sufficient attention to this problem. People have felt somehow
504 that input and output are not part of ``real'' programming. Well, it is true
505 that some kinds of programming are more fun than others. With existing
506 input/output conventions being so diverse and so messy, the only sources of
507 joy in such parts of the code are the rare occasions when one can find a
508 way to make the program a little less bad than it might have been. We have
509 two choices, either to attack I/O now and get it over with, or to postpone
510 I/O until near the end. Neither prospect is very attractive, so let's
511 get it over with.
512
513 The basic operations we need to do are (1)~inputting and outputting of
514 text, to or from a file or the user's terminal; (2)~inputting and
515 outputting of eight-bit bytes, to or from a file; (3)~instructing the
516 operating system to initiate (``open'') or to terminate (``close'') input or
517 output from a specified file; (4)~testing whether the end of an input
518 file has been reached; (5)~display of bits on the user's screen.
519 The bit-display operation will be discussed in a later section; we shall
520 deal here only with more traditional kinds of I/O.
521
522 @ Finding files happens in a slightly roundabout fashion: the \MP\
523 instance object contains a field that holds a function pointer that finds a
524 file, and returns its name, or NULL. For this, it receives three
525 parameters: the non-qualified name |fname|, the intended |fopen|
526 operation type |fmode|, and the type of the file |ftype|.
527
528 The file types that are passed on in |ftype| can be  used to 
529 differentiate file searches if a library like kpathsea is used,
530 the fopen mode is passed along for the same reason.
531
532 @<Types...@>=
533 typedef unsigned char eight_bits ; /* unsigned one-byte quantity */
534
535 @ @<Exported types@>=
536 enum mp_filetype {
537   mp_filetype_terminal = 0, /* the terminal */
538   mp_filetype_error, /* the terminal */
539   mp_filetype_program , /* \MP\ language input */
540   mp_filetype_log,  /* the log file */
541   mp_filetype_postscript, /* the postscript output */
542   mp_filetype_memfile, /* memory dumps */
543   mp_filetype_metrics, /* TeX font metric files */
544   mp_filetype_fontmap, /* PostScript font mapping files */
545   mp_filetype_font, /*  PostScript type1 font programs */
546   mp_filetype_encoding, /*  PostScript font encoding files */
547   mp_filetype_text  /* first text file for readfrom and writeto primitives */
548 };
549 typedef char *(*mp_file_finder)(MP, const char *, const char *, int);
550 typedef void *(*mp_file_opener)(MP, const char *, const char *, int);
551 typedef char *(*mp_file_reader)(MP, void *, size_t *);
552 typedef void (*mp_binfile_reader)(MP, void *, void **, size_t *);
553 typedef void (*mp_file_closer)(MP, void *);
554 typedef int (*mp_file_eoftest)(MP, void *);
555 typedef void (*mp_file_flush)(MP, void *);
556 typedef void (*mp_file_writer)(MP, void *, const char *);
557 typedef void (*mp_binfile_writer)(MP, void *, void *, size_t);
558
559 @ @<Option variables@>=
560 mp_file_finder find_file;
561 mp_file_opener open_file;
562 mp_file_reader read_ascii_file;
563 mp_binfile_reader read_binary_file;
564 mp_file_closer close_file;
565 mp_file_eoftest eof_file;
566 mp_file_flush flush_file;
567 mp_file_writer write_ascii_file;
568 mp_binfile_writer write_binary_file;
569
570 @ The default function for finding files is |mp_find_file|. It is 
571 pretty stupid: it will only find files in the current directory.
572
573 This function may disappear altogether, it is currently only
574 used for the default font map file.
575
576 @c
577 char *mp_find_file (MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)  {
578   (void) mp;
579   if (fmode[0] != 'r' || (! access (fname,R_OK)) || ftype) {  
580      return strdup(fname);
581   }
582   return NULL;
583 }
584
585 @ Because |mp_find_file| is used so early, it has to be in the helpers
586 section.
587
588 @<Internal ...@>=
589 char *mp_find_file (MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype) ;
590 void *mp_open_file (MP mp , const char *fname, const char *fmode, int ftype) ;
591 char *mp_read_ascii_file (MP mp, void *f, size_t *size) ;
592 void mp_read_binary_file (MP mp, void *f, void **d, size_t *size) ;
593 void mp_close_file (MP mp, void *f) ;
594 int mp_eof_file (MP mp, void *f) ;
595 void mp_flush_file (MP mp, void *f) ;
596 void mp_write_ascii_file (MP mp, void *f, const char *s) ;
597 void mp_write_binary_file (MP mp, void *f, void *s, size_t t) ;
598
599 @ The function to open files can now be very short.
600
601 @c
602 void *mp_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)  {
603   char realmode[3];
604   (void) mp;
605   realmode[0] = *fmode;
606   realmode[1] = 'b';
607   realmode[2] = 0;
608   if (ftype==mp_filetype_terminal) {
609     return (fmode[0] == 'r' ? stdin : stdout);
610   } else if (ftype==mp_filetype_error) {
611     return stderr;
612   } else if (fname != NULL && (fmode[0] != 'r' || (! access (fname,R_OK)))) {
613     return (void *)fopen(fname, realmode);
614   }
615   return NULL;
616 }
617
618 @ This is a legacy interface: (almost) all file names pass through |name_of_file|.
619
620 @<Glob...@>=
621 char name_of_file[file_name_size+1]; /* the name of a system file */
622 int name_length;/* this many characters are actually
623   relevant in |name_of_file| (the rest are blank) */
624
625 @ @<Option variables@>=
626 int print_found_names; /* configuration parameter */
627
628 @ If this parameter is true, the terminal and log will report the found
629 file names for input files instead of the requested ones. 
630 It is off by default because it creates an extra filename lookup.
631
632 @<Allocate or initialize ...@>=
633 mp->print_found_names = (opt->print_found_names>0 ? true : false);
634
635 @ \MP's file-opening procedures return |false| if no file identified by
636 |name_of_file| could be opened.
637
638 The |OPEN_FILE| macro takes care of the |print_found_names| parameter.
639 It is not used for opening a mem file for read, because that file name 
640 is never printed.
641
642 @d OPEN_FILE(A) do {
643   if (mp->print_found_names) {
644     char *s = (mp->find_file)(mp,mp->name_of_file,A,ftype);
645     if (s!=NULL) {
646       *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,A, ftype); 
647       strncpy(mp->name_of_file,s,file_name_size);
648       xfree(s);
649     } else {
650       *f = NULL;
651     }
652   } else {
653     *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,A, ftype); 
654   }
655 } while (0);
656 return (*f ? true : false)
657
658 @c 
659 boolean mp_a_open_in (MP mp, void **f, int ftype) {
660   /* open a text file for input */
661   OPEN_FILE("r");
662 }
663 @#
664 boolean mp_w_open_in (MP mp, void **f) {
665   /* open a word file for input */
666   *f = (mp->open_file)(mp,mp->name_of_file,"r",mp_filetype_memfile); 
667   return (*f ? true : false);
668 }
669 @#
670 boolean mp_a_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
671   /* open a text file for output */
672   OPEN_FILE("w");
673 }
674 @#
675 boolean mp_b_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
676   /* open a binary file for output */
677   OPEN_FILE("w");
678 }
679 @#
680 boolean mp_w_open_out (MP mp, void **f) {
681   /* open a word file for output */
682   int ftype = mp_filetype_memfile;
683   OPEN_FILE("w");
684 }
685
686 @ @c
687 char *mp_read_ascii_file (MP mp, void *ff, size_t *size) {
688   int c;
689   size_t len = 0, lim = 128;
690   char *s = NULL;
691   FILE *f = (FILE *)ff;
692   *size = 0;
693   (void) mp; /* for -Wunused */
694   if (f==NULL)
695     return NULL;
696   c = fgetc(f);
697   if (c==EOF)
698     return NULL;
699   s = malloc(lim); 
700   if (s==NULL) return NULL;
701   while (c!=EOF && c!='\n' && c!='\r') { 
702     if (len==lim) {
703       s =realloc(s, (lim+(lim>>2)));
704       if (s==NULL) return NULL;
705       lim+=(lim>>2);
706     }
707         s[len++] = c;
708     c =fgetc(f);
709   }
710   if (c=='\r') {
711     c = fgetc(f);
712     if (c!=EOF && c!='\n')
713        ungetc(c,f);
714   }
715   s[len] = 0;
716   *size = len;
717   return s;
718 }
719
720 @ @c
721 void mp_write_ascii_file (MP mp, void *f, const char *s) {
722   (void) mp;
723   if (f!=NULL) {
724     fputs(s,(FILE *)f);
725   }
726 }
727
728 @ @c
729 void mp_read_binary_file (MP mp, void *f, void **data, size_t *size) {
730   size_t len = 0;
731   (void) mp;
732   if (f!=NULL)
733     len = fread(*data,1,*size,(FILE *)f);
734   *size = len;
735 }
736
737 @ @c
738 void mp_write_binary_file (MP mp, void *f, void *s, size_t size) {
739   (void) mp;
740   if (f!=NULL)
741     (void)fwrite(s,size,1,(FILE *)f);
742 }
743
744
745 @ @c
746 void mp_close_file (MP mp, void *f) {
747   (void) mp;
748   if (f!=NULL)
749     fclose((FILE *)f);
750 }
751
752 @ @c
753 int mp_eof_file (MP mp, void *f) {
754   (void) mp;
755   if (f!=NULL)
756     return feof((FILE *)f);
757    else 
758     return 1;
759 }
760
761 @ @c
762 void mp_flush_file (MP mp, void *f) {
763   (void) mp;
764   if (f!=NULL)
765     fflush((FILE *)f);
766 }
767
768 @ Input from text files is read one line at a time, using a routine called
769 |input_ln|. This function is defined in terms of global variables called
770 |buffer|, |first|, and |last| that will be described in detail later; for
771 now, it suffices for us to know that |buffer| is an array of |ASCII_code|
772 values, and that |first| and |last| are indices into this array
773 representing the beginning and ending of a line of text.
774
775 @<Glob...@>=
776 size_t buf_size; /* maximum number of characters simultaneously present in
777                     current lines of open files */
778 ASCII_code *buffer; /* lines of characters being read */
779 size_t first; /* the first unused position in |buffer| */
780 size_t last; /* end of the line just input to |buffer| */
781 size_t max_buf_stack; /* largest index used in |buffer| */
782
783 @ @<Allocate or initialize ...@>=
784 mp->buf_size = 200;
785 mp->buffer = xmalloc((mp->buf_size+1),sizeof(ASCII_code));
786
787 @ @<Dealloc variables@>=
788 xfree(mp->buffer);
789
790 @ @c
791 void mp_reallocate_buffer(MP mp, size_t l) {
792   ASCII_code *buffer;
793   if (l>max_halfword) {
794     mp_confusion(mp,"buffer size"); /* can't happen (I hope) */
795   }
796   buffer = xmalloc((l+1),sizeof(ASCII_code));
797   memcpy(buffer,mp->buffer,(mp->buf_size+1));
798   xfree(mp->buffer);
799   mp->buffer = buffer ;
800   mp->buf_size = l;
801 }
802
803 @ The |input_ln| function brings the next line of input from the specified
804 field into available positions of the buffer array and returns the value
805 |true|, unless the file has already been entirely read, in which case it
806 returns |false| and sets |last:=first|.  In general, the |ASCII_code|
807 numbers that represent the next line of the file are input into
808 |buffer[first]|, |buffer[first+1]|, \dots, |buffer[last-1]|; and the
809 global variable |last| is set equal to |first| plus the length of the
810 line. Trailing blanks are removed from the line; thus, either |last=first|
811 (in which case the line was entirely blank) or |buffer[last-1]<>" "|.
812 @^inner loop@>
813
814 The variable |max_buf_stack|, which is used to keep track of how large
815 the |buf_size| parameter must be to accommodate the present job, is
816 also kept up to date by |input_ln|.
817
818 @c 
819 boolean mp_input_ln (MP mp, void *f ) {
820   /* inputs the next line or returns |false| */
821   char *s;
822   size_t size = 0; 
823   mp->last=mp->first; /* cf.\ Matthew 19\thinspace:\thinspace30 */
824   s = (mp->read_ascii_file)(mp,f, &size);
825   if (s==NULL)
826         return false;
827   if (size>0) {
828     mp->last = mp->first+size;
829     if ( mp->last>=mp->max_buf_stack ) { 
830       mp->max_buf_stack=mp->last+1;
831       while ( mp->max_buf_stack>=mp->buf_size ) {
832         mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
833       }
834     }
835     memcpy((mp->buffer+mp->first),s,size);
836     /* while ( mp->buffer[mp->last]==' ' ) mp->last--; */
837   } 
838   free(s);
839   return true;
840 }
841
842 @ The user's terminal acts essentially like other files of text, except
843 that it is used both for input and for output. When the terminal is
844 considered an input file, the file variable is called |term_in|, and when it
845 is considered an output file the file variable is |term_out|.
846 @^system dependencies@>
847
848 @<Glob...@>=
849 void * term_in; /* the terminal as an input file */
850 void * term_out; /* the terminal as an output file */
851 void * err_out; /* the terminal as an output file */
852
853 @ Here is how to open the terminal files. In the default configuration,
854 nothing happens except that the command line (if there is one) is copied
855 to the input buffer.  The variable |command_line| will be filled by the 
856 |main| procedure. The copying can not be done earlier in the program 
857 logic because in the |INI| version, the |buffer| is also used for primitive 
858 initialization.
859
860 @d t_open_out  do {/* open the terminal for text output */
861     mp->term_out = (mp->open_file)(mp,"terminal", "w", mp_filetype_terminal);
862     mp->err_out = (mp->open_file)(mp,"error", "w", mp_filetype_error);
863 } while (0)
864 @d t_open_in  do { /* open the terminal for text input */
865     mp->term_in = (mp->open_file)(mp,"terminal", "r", mp_filetype_terminal);
866     if (mp->command_line!=NULL) {
867       mp->last = strlen(mp->command_line);
868       strncpy((char *)mp->buffer,mp->command_line,mp->last);
869       xfree(mp->command_line);
870     } else {
871           mp->last = 0;
872     }
873 } while (0)
874
875 @<Option variables@>=
876 char *command_line;
877
878 @ Sometimes it is necessary to synchronize the input/output mixture that
879 happens on the user's terminal, and three system-dependent
880 procedures are used for this
881 purpose. The first of these, |update_terminal|, is called when we want
882 to make sure that everything we have output to the terminal so far has
883 actually left the computer's internal buffers and been sent.
884 The second, |clear_terminal|, is called when we wish to cancel any
885 input that the user may have typed ahead (since we are about to
886 issue an unexpected error message). The third, |wake_up_terminal|,
887 is supposed to revive the terminal if the user has disabled it by
888 some instruction to the operating system.  The following macros show how
889 these operations can be specified:
890 @^system dependencies@>
891
892 @d update_terminal  (mp->flush_file)(mp,mp->term_out) /* empty the terminal output buffer */
893 @d clear_terminal   do_nothing /* clear the terminal input buffer */
894 @d wake_up_terminal (mp->flush_file)(mp,mp->term_out) 
895                     /* cancel the user's cancellation of output */
896
897 @ We need a special routine to read the first line of \MP\ input from
898 the user's terminal. This line is different because it is read before we
899 have opened the transcript file; there is sort of a ``chicken and
900 egg'' problem here. If the user types `\.{input cmr10}' on the first
901 line, or if some macro invoked by that line does such an \.{input},
902 the transcript file will be named `\.{cmr10.log}'; but if no \.{input}
903 commands are performed during the first line of terminal input, the transcript
904 file will acquire its default name `\.{mpout.log}'. (The transcript file
905 will not contain error messages generated by the first line before the
906 first \.{input} command.)
907
908 The first line is even more special. It's nice to let the user start
909 running a \MP\ job by typing a command line like `\.{MP cmr10}'; in
910 such a case, \MP\ will operate as if the first line of input were
911 `\.{cmr10}', i.e., the first line will consist of the remainder of the
912 command line, after the part that invoked \MP.
913
914 @ Different systems have different ways to get started. But regardless of
915 what conventions are adopted, the routine that initializes the terminal
916 should satisfy the following specifications:
917
918 \yskip\textindent{1)}It should open file |term_in| for input from the
919   terminal. (The file |term_out| will already be open for output to the
920   terminal.)
921
922 \textindent{2)}If the user has given a command line, this line should be
923   considered the first line of terminal input. Otherwise the
924   user should be prompted with `\.{**}', and the first line of input
925   should be whatever is typed in response.
926
927 \textindent{3)}The first line of input, which might or might not be a
928   command line, should appear in locations |first| to |last-1| of the
929   |buffer| array.
930
931 \textindent{4)}The global variable |loc| should be set so that the
932   character to be read next by \MP\ is in |buffer[loc]|. This
933   character should not be blank, and we should have |loc<last|.
934
935 \yskip\noindent(It may be necessary to prompt the user several times
936 before a non-blank line comes in. The prompt is `\.{**}' instead of the
937 later `\.*' because the meaning is slightly different: `\.{input}' need
938 not be typed immediately after~`\.{**}'.)
939
940 @d loc mp->cur_input.loc_field /* location of first unread character in |buffer| */
941
942 @c 
943 boolean mp_init_terminal (MP mp) { /* gets the terminal input started */
944   t_open_in; 
945   if (mp->last!=0) {
946     loc = 0; mp->first = 0;
947         return true;
948   }
949   while (1) { 
950     if (!mp->noninteractive) {
951           wake_up_terminal; do_fprintf(mp->term_out,"**"); update_terminal;
952 @.**@>
953     }
954     if ( ! mp_input_ln(mp, mp->term_in ) ) { /* this shouldn't happen */
955       do_fprintf(mp->term_out,"\n! End of file on the terminal... why?");
956 @.End of file on the terminal@>
957       return false;
958     }
959     loc=(halfword)mp->first;
960     while ( (loc<(int)mp->last)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) 
961       incr(loc);
962     if ( loc<(int)mp->last ) { 
963       return true; /* return unless the line was all blank */
964     }
965     if (!mp->noninteractive) {
966           do_fprintf(mp->term_out,"Please type the name of your input file.\n");
967     }
968   }
969 }
970
971 @ @<Declarations@>=
972 boolean mp_init_terminal (MP mp) ;
973
974
975 @* \[4] String handling.
976 Symbolic token names and diagnostic messages are variable-length strings
977 of eight-bit characters. Many strings \MP\ uses are simply literals
978 in the compiled source, like the error messages and the names of the
979 internal parameters. Other strings are used or defined from the \MP\ input 
980 language, and these have to be interned.
981
982 \MP\ uses strings more extensively than \MF\ does, but the necessary
983 operations can still be handled with a fairly simple data structure.
984 The array |str_pool| contains all of the (eight-bit) ASCII codes in all
985 of the strings, and the array |str_start| contains indices of the starting
986 points of each string. Strings are referred to by integer numbers, so that
987 string number |s| comprises the characters |str_pool[j]| for
988 |str_start[s]<=j<str_start[ss]| where |ss=next_str[s]|.  The string pool
989 is allocated sequentially and |str_pool[pool_ptr]| is the next unused
990 location.  The first string number not currently in use is |str_ptr|
991 and |next_str[str_ptr]| begins a list of free string numbers.  String
992 pool entries |str_start[str_ptr]| up to |pool_ptr| are reserved for a
993 string currently being constructed.
994
995 String numbers 0 to 255 are reserved for strings that correspond to single
996 ASCII characters. This is in accordance with the conventions of \.{WEB},
997 @.WEB@>
998 which converts single-character strings into the ASCII code number of the
999 single character involved, while it converts other strings into integers
1000 and builds a string pool file. Thus, when the string constant \.{"."} appears
1001 in the program below, \.{WEB} converts it into the integer 46, which is the
1002 ASCII code for a period, while \.{WEB} will convert a string like \.{"hello"}
1003 into some integer greater than~255. String number 46 will presumably be the
1004 single character `\..'\thinspace; but some ASCII codes have no standard visible
1005 representation, and \MP\ may need to be able to print an arbitrary
1006 ASCII character, so the first 256 strings are used to specify exactly what
1007 should be printed for each of the 256 possibilities.
1008
1009 @<Types...@>=
1010 typedef int pool_pointer; /* for variables that point into |str_pool| */
1011 typedef int str_number; /* for variables that point into |str_start| */
1012
1013 @ @<Glob...@>=
1014 ASCII_code *str_pool; /* the characters */
1015 pool_pointer *str_start; /* the starting pointers */
1016 str_number *next_str; /* for linking strings in order */
1017 pool_pointer pool_ptr; /* first unused position in |str_pool| */
1018 str_number str_ptr; /* number of the current string being created */
1019 pool_pointer init_pool_ptr; /* the starting value of |pool_ptr| */
1020 str_number init_str_use; /* the initial number of strings in use */
1021 pool_pointer max_pool_ptr; /* the maximum so far of |pool_ptr| */
1022 str_number max_str_ptr; /* the maximum so far of |str_ptr| */
1023
1024 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1025 mp->str_pool  = xmalloc ((mp->pool_size +1),sizeof(ASCII_code));
1026 mp->str_start = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(pool_pointer));
1027 mp->next_str  = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(str_number));
1028
1029 @ @<Dealloc variables@>=
1030 xfree(mp->str_pool);
1031 xfree(mp->str_start);
1032 xfree(mp->next_str);
1033
1034 @ Most printing is done from |char *|s, but sometimes not. Here are
1035 functions that convert an internal string into a |char *| for use
1036 by the printing routines, and vice versa.
1037
1038 @d str(A) mp_str(mp,A)
1039 @d rts(A) mp_rts(mp,A)
1040 @d null_str rts("")
1041
1042 @<Internal ...@>=
1043 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b);
1044 char * mp_str (MP mp, str_number s);
1045
1046 @ @<Declarations@>=
1047 str_number mp_rts (MP mp, const char *s);
1048 str_number mp_make_string (MP mp);
1049
1050 @ @c 
1051 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b) {
1052         if (a==NULL && b==NULL) 
1053           return 0;
1054     if (a==NULL)
1055       return -1;
1056     if (b==NULL)
1057       return 1;
1058     return strcmp(a,b);
1059 }
1060
1061 @ The attempt to catch interrupted strings that is in |mp_rts|, is not 
1062 very good: it does not handle nesting over more than one level.
1063
1064 @c
1065 char * mp_str (MP mp, str_number ss) {
1066   char *s;
1067   size_t len;
1068   if (ss==mp->str_ptr) {
1069     return NULL;
1070   } else {
1071     len = (size_t)length(ss);
1072     s = xmalloc(len+1,sizeof(char));
1073     strncpy(s,(char *)(mp->str_pool+(mp->str_start[ss])),len);
1074     s[len] = 0;
1075     return (char *)s;
1076   }
1077 }
1078 str_number mp_rts (MP mp, const char *s) {
1079   int r; /* the new string */ 
1080   int old; /* a possible string in progress */
1081   int i=0;
1082   if (strlen(s)==0) {
1083     return 256;
1084   } else if (strlen(s)==1) {
1085     return s[0];
1086   } else {
1087    old=0;
1088    str_room((integer)strlen(s));
1089    if (mp->str_start[mp->str_ptr]<mp->pool_ptr)
1090      old = mp_make_string(mp);
1091    while (*s) {
1092      append_char(*s);
1093      s++;
1094    }
1095    r = mp_make_string(mp);
1096    if (old!=0) {
1097       str_room(length(old));
1098       while (i<length(old)) {
1099         append_char((mp->str_start[old]+i));
1100       } 
1101       mp_flush_string(mp,old);
1102     }
1103     return r;
1104   }
1105 }
1106
1107 @ Except for |strs_used_up|, the following string statistics are only
1108 maintained when code between |stat| $\ldots$ |tats| delimiters is not
1109 commented out:
1110
1111 @<Glob...@>=
1112 integer strs_used_up; /* strings in use or unused but not reclaimed */
1113 integer pool_in_use; /* total number of cells of |str_pool| actually in use */
1114 integer strs_in_use; /* total number of strings actually in use */
1115 integer max_pl_used; /* maximum |pool_in_use| so far */
1116 integer max_strs_used; /* maximum |strs_in_use| so far */
1117
1118 @ Several of the elementary string operations are performed using \.{WEB}
1119 macros instead of functions, because many of the
1120 operations are done quite frequently and we want to avoid the
1121 overhead of procedure calls. For example, here is
1122 a simple macro that computes the length of a string.
1123 @.WEB@>
1124
1125 @d str_stop(A) mp->str_start[mp->next_str[(A)]] /* one cell past the end of string \# */
1126 @d length(A) (str_stop((A))-mp->str_start[(A)]) /* the number of characters in string \# */
1127
1128 @ The length of the current string is called |cur_length|.  If we decide that
1129 the current string is not needed, |flush_cur_string| resets |pool_ptr| so that
1130 |cur_length| becomes zero.
1131
1132 @d cur_length   (mp->pool_ptr - mp->str_start[mp->str_ptr])
1133 @d flush_cur_string   mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr]
1134
1135 @ Strings are created by appending character codes to |str_pool|.
1136 The |append_char| macro, defined here, does not check to see if the
1137 value of |pool_ptr| has gotten too high; this test is supposed to be
1138 made before |append_char| is used.
1139
1140 To test if there is room to append |l| more characters to |str_pool|,
1141 we shall write |str_room(l)|, which tries to make sure there is enough room
1142 by compacting the string pool if necessary.  If this does not work,
1143 |do_compaction| aborts \MP\ and gives an apologetic error message.
1144
1145 @d append_char(A)   /* put |ASCII_code| \# at the end of |str_pool| */
1146 { mp->str_pool[mp->pool_ptr]=(ASCII_code)(A); incr(mp->pool_ptr);
1147 }
1148 @d str_room(A)   /* make sure that the pool hasn't overflowed */
1149   { if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->max_pool_ptr ) {
1150     if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, (A));
1151     else mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+(A); }
1152   }
1153
1154 @ The following routine is similar to |str_room(1)| but it uses the
1155 argument |mp->pool_size| to prevent |do_compaction| from aborting when
1156 string space is exhausted.
1157
1158 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>=
1159 void mp_unit_str_room (MP mp);
1160
1161 @ @c
1162 void mp_unit_str_room (MP mp) { 
1163   if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
1164   if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+1;
1165 }
1166
1167 @ \MP's string expressions are implemented in a brute-force way: Every
1168 new string or substring that is needed is simply copied into the string pool.
1169 Space is eventually reclaimed by a procedure called |do_compaction| with
1170 the aid of a simple system system of reference counts.
1171 @^reference counts@>
1172
1173 The number of references to string number |s| will be |str_ref[s]|. The
1174 special value |str_ref[s]=max_str_ref=127| is used to denote an unknown
1175 positive number of references; such strings will never be recycled. If
1176 a string is ever referred to more than 126 times, simultaneously, we
1177 put it in this category. Hence a single byte suffices to store each |str_ref|.
1178
1179 @d max_str_ref 127 /* ``infinite'' number of references */
1180 @d add_str_ref(A) { if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) incr(mp->str_ref[(A)]); }
1181
1182 @<Glob...@>=
1183 int *str_ref;
1184
1185 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1186 mp->str_ref = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(int));
1187
1188 @ @<Dealloc variables@>=
1189 xfree(mp->str_ref);
1190
1191 @ Here's what we do when a string reference disappears:
1192
1193 @d delete_str_ref(A)  { 
1194     if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) {
1195        if ( mp->str_ref[(A)]>1 ) decr(mp->str_ref[(A)]); 
1196        else mp_flush_string(mp, (A));
1197     }
1198   }
1199
1200 @<Declare the procedure called |flush_string|@>=
1201 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) ;
1202
1203
1204 @ We can't flush the first set of static strings at all, so there 
1205 is no point in trying
1206
1207 @c
1208 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) { 
1209   if (length(s)>1) {
1210     mp->pool_in_use=mp->pool_in_use-length(s);
1211     decr(mp->strs_in_use);
1212     if ( mp->next_str[s]!=mp->str_ptr ) {
1213       mp->str_ref[s]=0;
1214     } else { 
1215       mp->str_ptr=s;
1216       decr(mp->strs_used_up);
1217     }
1218     mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr];
1219   }
1220 }
1221
1222 @ C literals cannot be simply added, they need to be set so they can't
1223 be flushed.
1224
1225 @d intern(A) mp_intern(mp,(A))
1226
1227 @c
1228 str_number mp_intern (MP mp, const char *s) {
1229   str_number r ;
1230   r = rts(s);
1231   mp->str_ref[r] = max_str_ref;
1232   return r;
1233 }
1234
1235 @ @<Declarations@>=
1236 str_number mp_intern (MP mp, const char *s);
1237
1238
1239 @ Once a sequence of characters has been appended to |str_pool|, it
1240 officially becomes a string when the function |make_string| is called.
1241 This function returns the identification number of the new string as its
1242 value.
1243
1244 When getting the next unused string number from the linked list, we pretend
1245 that
1246 $$ \hbox{|max_str_ptr+1|, |max_str_ptr+2|, $\ldots$, |mp->max_strings|} $$
1247 are linked sequentially even though the |next_str| entries have not been
1248 initialized yet.  We never allow |str_ptr| to reach |mp->max_strings|;
1249 |do_compaction| is responsible for making sure of this.
1250
1251 @<Declarations@>=
1252 @<Declare the procedure called |do_compaction|@>
1253 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>
1254 str_number mp_make_string (MP mp);
1255
1256 @ @c 
1257 str_number mp_make_string (MP mp) { /* current string enters the pool */
1258   str_number s; /* the new string */
1259 RESTART: 
1260   s=mp->str_ptr;
1261   mp->str_ptr=mp->next_str[s];
1262   if ( mp->str_ptr>mp->max_str_ptr ) {
1263     if ( mp->str_ptr==mp->max_strings ) { 
1264       mp->str_ptr=s;
1265       mp_do_compaction(mp, 0);
1266       goto RESTART;
1267     } else {
1268       mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
1269       mp->next_str[mp->str_ptr]=mp->max_str_ptr+1;
1270     }
1271   }
1272   mp->str_ref[s]=1;
1273   mp->str_start[mp->str_ptr]=mp->pool_ptr;
1274   incr(mp->strs_used_up);
1275   incr(mp->strs_in_use);
1276   mp->pool_in_use=mp->pool_in_use+length(s);
1277   if ( mp->pool_in_use>mp->max_pl_used ) 
1278     mp->max_pl_used=mp->pool_in_use;
1279   if ( mp->strs_in_use>mp->max_strs_used ) 
1280     mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
1281   return s;
1282 }
1283
1284 @ The most interesting string operation is string pool compaction.  The idea
1285 is to recover unused space in the |str_pool| array by recopying the strings
1286 to close the gaps created when some strings become unused.  All string
1287 numbers~$k$ where |str_ref[k]=0| are to be linked into the list of free string
1288 numbers after |str_ptr|.  If this fails to free enough pool space we issue an
1289 |overflow| error unless |needed=mp->pool_size|.  Calling |do_compaction|
1290 with |needed=mp->pool_size| supresses all overflow tests.
1291
1292 The compaction process starts with |last_fixed_str| because all lower numbered
1293 strings are permanently allocated with |max_str_ref| in their |str_ref| entries.
1294
1295 @<Glob...@>=
1296 str_number last_fixed_str; /* last permanently allocated string */
1297 str_number fixed_str_use; /* number of permanently allocated strings */
1298
1299 @ @<Declare the procedure called |do_compaction|@>=
1300 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) ;
1301
1302 @ @c
1303 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) {
1304   str_number str_use; /* a count of strings in use */
1305   str_number r,s,t; /* strings being manipulated */
1306   pool_pointer p,q; /* destination and source for copying string characters */
1307   @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>;
1308   r=mp->last_fixed_str;
1309   s=mp->next_str[r];
1310   p=mp->str_start[s];
1311   while ( s!=mp->str_ptr ) { 
1312     while ( mp->str_ref[s]==0 ) {
1313       @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;
1314         then |break| if |s=str_ptr|@>;
1315     }
1316     r=s; s=mp->next_str[s];
1317     incr(str_use);
1318     @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location
1319      after the end of the string@>;
1320   }
1321 DONE:   
1322   @<Move the current string back so that it starts at |p|@>;
1323   if ( needed<mp->pool_size ) {
1324     @<Make sure that there is room for another string with |needed| characters@>;
1325   }
1326   @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with the
1327      global versions@>;
1328   mp->strs_used_up=str_use;
1329 }
1330
1331 @ @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>=
1332 t=mp->next_str[mp->last_fixed_str];
1333 while (t!=mp->str_ptr && mp->str_ref[t]==max_str_ref) {
1334   incr(mp->fixed_str_use);
1335   mp->last_fixed_str=t;
1336   t=mp->next_str[t];
1337 }
1338 str_use=mp->fixed_str_use
1339
1340 @ Because of the way |flush_string| has been written, it should never be
1341 necessary to |break| here.  The extra line of code seems worthwhile to
1342 preserve the generality of |do_compaction|.
1343
1344 @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;...@>=
1345 {
1346 t=s;
1347 s=mp->next_str[s];
1348 mp->next_str[r]=s;
1349 mp->next_str[t]=mp->next_str[mp->str_ptr];
1350 mp->next_str[mp->str_ptr]=t;
1351 if ( s==mp->str_ptr ) goto DONE;
1352 }
1353
1354 @ The string currently starts at |str_start[r]| and ends just before
1355 |str_start[s]|.  We don't change |str_start[s]| because it might be needed
1356 to locate the next string.
1357
1358 @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location...@>=
1359 q=mp->str_start[r];
1360 mp->str_start[r]=p;
1361 while ( q<mp->str_start[s] ) { 
1362   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1363   incr(p); incr(q);
1364 }
1365
1366 @ Pointers |str_start[str_ptr]| and |pool_ptr| have not been updated.  When
1367 we do this, anything between them should be moved.
1368
1369 @ @<Move the current string back so that it starts at |p|@>=
1370 q=mp->str_start[mp->str_ptr];
1371 mp->str_start[mp->str_ptr]=p;
1372 while ( q<mp->pool_ptr ) { 
1373   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1374   incr(p); incr(q);
1375 }
1376 mp->pool_ptr=p
1377
1378 @ We must remember that |str_ptr| is not allowed to reach |mp->max_strings|.
1379
1380 @<Make sure that there is room for another string with |needed| char...@>=
1381 if ( str_use>=mp->max_strings-1 )
1382   mp_reallocate_strings (mp,str_use);
1383 if ( mp->pool_ptr+needed>mp->max_pool_ptr ) {
1384   mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr+needed);
1385   mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+needed;
1386 }
1387
1388 @ @<Declarations@>=
1389 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) ;
1390 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) ;
1391
1392 @ @c 
1393 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) { 
1394   while ( str_use>=mp->max_strings-1 ) {
1395     int l = mp->max_strings + (mp->max_strings/4);
1396     XREALLOC (mp->str_ref,   l, int);
1397     XREALLOC (mp->str_start, l, pool_pointer);
1398     XREALLOC (mp->next_str,  l, str_number);
1399     mp->max_strings = l;
1400   }
1401 }
1402 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) {
1403   while ( needed>mp->pool_size ) {
1404     int l = mp->pool_size + (mp->pool_size/4);
1405         XREALLOC (mp->str_pool, l, ASCII_code);
1406     mp->pool_size = l;
1407   }
1408 }
1409
1410 @ @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with...@>=
1411 if ( (mp->str_start[mp->str_ptr]!=mp->pool_in_use)||(str_use!=mp->strs_in_use) )
1412   mp_confusion(mp, "string");
1413 @:this can't happen string}{\quad string@>
1414 incr(mp->pact_count);
1415 mp->pact_chars=mp->pact_chars+mp->pool_ptr-str_stop(mp->last_fixed_str);
1416 mp->pact_strs=mp->pact_strs+str_use-mp->fixed_str_use;
1417
1418 @ A few more global variables are needed to keep track of statistics when
1419 |stat| $\ldots$ |tats| blocks are not commented out.
1420
1421 @<Glob...@>=
1422 integer pact_count; /* number of string pool compactions so far */
1423 integer pact_chars; /* total number of characters moved during compactions */
1424 integer pact_strs; /* total number of strings moved during compactions */
1425
1426 @ @<Initialize compaction statistics@>=
1427 mp->pact_count=0;
1428 mp->pact_chars=0;
1429 mp->pact_strs=0;
1430
1431 @ The following subroutine compares string |s| with another string of the
1432 same length that appears in |buffer| starting at position |k|;
1433 the result is |true| if and only if the strings are equal.
1434
1435 @c 
1436 boolean mp_str_eq_buf (MP mp,str_number s, integer k) {
1437   /* test equality of strings */
1438   pool_pointer j; /* running index */
1439   j=mp->str_start[s];
1440   while ( j<str_stop(s) ) { 
1441     if ( mp->str_pool[j++]!=mp->buffer[k++] ) 
1442       return false;
1443   }
1444   return true;
1445 }
1446
1447 @ Here is a similar routine, but it compares two strings in the string pool,
1448 and it does not assume that they have the same length. If the first string
1449 is lexicographically greater than, less than, or equal to the second,
1450 the result is respectively positive, negative, or zero.
1451
1452 @c 
1453 integer mp_str_vs_str (MP mp, str_number s, str_number t) {
1454   /* test equality of strings */
1455   pool_pointer j,k; /* running indices */
1456   integer ls,lt; /* lengths */
1457   integer l; /* length remaining to test */
1458   ls=length(s); lt=length(t);
1459   if ( ls<=lt ) l=ls; else l=lt;
1460   j=mp->str_start[s]; k=mp->str_start[t];
1461   while ( l-->0 ) { 
1462     if ( mp->str_pool[j]!=mp->str_pool[k] ) {
1463        return (mp->str_pool[j]-mp->str_pool[k]); 
1464     }
1465     incr(j); incr(k);
1466   }
1467   return (ls-lt);
1468 }
1469
1470 @ The initial values of |str_pool|, |str_start|, |pool_ptr|,
1471 and |str_ptr| are computed by the \.{INIMP} program, based in part
1472 on the information that \.{WEB} has output while processing \MP.
1473 @.INIMP@>
1474 @^string pool@>
1475
1476 @c 
1477 void mp_get_strings_started (MP mp) { 
1478   /* initializes the string pool,
1479     but returns |false| if something goes wrong */
1480   int k; /* small indices or counters */
1481   str_number g; /* a new string */
1482   mp->pool_ptr=0; mp->str_ptr=0; mp->max_pool_ptr=0; mp->max_str_ptr=0;
1483   mp->str_start[0]=0;
1484   mp->next_str[0]=1;
1485   mp->pool_in_use=0; mp->strs_in_use=0;
1486   mp->max_pl_used=0; mp->max_strs_used=0;
1487   @<Initialize compaction statistics@>;
1488   mp->strs_used_up=0;
1489   @<Make the first 256 strings@>;
1490   g=mp_make_string(mp); /* string 256 == "" */
1491   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1492   mp->last_fixed_str=mp->str_ptr-1;
1493   mp->fixed_str_use=mp->str_ptr;
1494   return;
1495 }
1496
1497 @ @<Declarations@>=
1498 void mp_get_strings_started (MP mp);
1499
1500 @ The first 256 strings will consist of a single character only.
1501
1502 @<Make the first 256...@>=
1503 for (k=0;k<=255;k++) { 
1504   append_char(k);
1505   g=mp_make_string(mp); 
1506   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1507 }
1508
1509 @ The first 128 strings will contain 95 standard ASCII characters, and the
1510 other 33 characters will be printed in three-symbol form like `\.{\^\^A}'
1511 unless a system-dependent change is made here. Installations that have
1512 an extended character set, where for example |xchr[032]=@t\.{'^^Z'}@>|,
1513 would like string 032 to be printed as the single character 032 instead
1514 of the three characters 0136, 0136, 0132 (\.{\^\^Z}). On the other hand,
1515 even people with an extended character set will want to represent string
1516 015 by \.{\^\^M}, since 015 is ASCII's ``carriage return'' code; the idea is
1517 to produce visible strings instead of tabs or line-feeds or carriage-returns
1518 or bell-rings or characters that are treated anomalously in text files.
1519
1520 The boolean expression defined here should be |true| unless \MP\ internal
1521 code number~|k| corresponds to a non-troublesome visible symbol in the
1522 local character set.
1523 If character |k| cannot be printed, and |k<0200|, then character |k+0100| or
1524 |k-0100| must be printable; moreover, ASCII codes |[060..071, 0141..0146]|
1525 must be printable.
1526 @^character set dependencies@>
1527 @^system dependencies@>
1528
1529 @<Character |k| cannot be printed@>=
1530   (k<' ')||(k==127)
1531
1532 @* \[5] On-line and off-line printing.
1533 Messages that are sent to a user's terminal and to the transcript-log file
1534 are produced by several `|print|' procedures. These procedures will
1535 direct their output to a variety of places, based on the setting of
1536 the global variable |selector|, which has the following possible
1537 values:
1538
1539 \yskip
1540 \hang |term_and_log|, the normal setting, prints on the terminal and on the
1541   transcript file.
1542
1543 \hang |log_only|, prints only on the transcript file.
1544
1545 \hang |term_only|, prints only on the terminal.
1546
1547 \hang |no_print|, doesn't print at all. This is used only in rare cases
1548   before the transcript file is open.
1549
1550 \hang |pseudo|, puts output into a cyclic buffer that is used
1551   by the |show_context| routine; when we get to that routine we shall discuss
1552   the reasoning behind this curious mode.
1553
1554 \hang |new_string|, appends the output to the current string in the
1555   string pool.
1556
1557 \hang |>=write_file| prints on one of the files used for the \&{write}
1558 @:write_}{\&{write} primitive@>
1559   command.
1560
1561 \yskip
1562 \noindent The symbolic names `|term_and_log|', etc., have been assigned
1563 numeric codes that satisfy the convenient relations |no_print+1=term_only|,
1564 |no_print+2=log_only|, |term_only+2=log_only+1=term_and_log|.  These
1565 relations are not used when |selector| could be |pseudo|, or |new_string|.
1566 We need not check for unprintable characters when |selector<pseudo|.
1567
1568 Three additional global variables, |tally|, |term_offset| and |file_offset|
1569 record the number of characters that have been printed
1570 since they were most recently cleared to zero. We use |tally| to record
1571 the length of (possibly very long) stretches of printing; |term_offset|,
1572 and |file_offset|, on the other hand, keep track of how many
1573 characters have appeared so far on the current line that has been output
1574 to the terminal, the transcript file, or the \ps\ output file, respectively.
1575
1576 @d new_string 0 /* printing is deflected to the string pool */
1577 @d pseudo 2 /* special |selector| setting for |show_context| */
1578 @d no_print 3 /* |selector| setting that makes data disappear */
1579 @d term_only 4 /* printing is destined for the terminal only */
1580 @d log_only 5 /* printing is destined for the transcript file only */
1581 @d term_and_log 6 /* normal |selector| setting */
1582 @d write_file 7 /* first write file selector */
1583
1584 @<Glob...@>=
1585 void * log_file; /* transcript of \MP\ session */
1586 void * ps_file; /* the generic font output goes here */
1587 unsigned int selector; /* where to print a message */
1588 unsigned char dig[23]; /* digits in a number, for rounding */
1589 integer tally; /* the number of characters recently printed */
1590 unsigned int term_offset;
1591   /* the number of characters on the current terminal line */
1592 unsigned int file_offset;
1593   /* the number of characters on the current file line */
1594 ASCII_code *trick_buf; /* circular buffer for pseudoprinting */
1595 integer trick_count; /* threshold for pseudoprinting, explained later */
1596 integer first_count; /* another variable for pseudoprinting */
1597
1598 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1599 mp->trick_buf = xmalloc((mp->error_line+1),sizeof(ASCII_code));
1600
1601 @ @<Dealloc variables@>=
1602 xfree(mp->trick_buf);
1603
1604 @ @<Initialize the output routines@>=
1605 mp->selector=term_only; mp->tally=0; mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
1606
1607 @ Macro abbreviations for output to the terminal and to the log file are
1608 defined here for convenience. Some systems need special conventions
1609 for terminal output, and it is possible to adhere to those conventions
1610 by changing |wterm|, |wterm_ln|, and |wterm_cr| here.
1611 @^system dependencies@>
1612
1613 @d do_fprintf(f,b) (mp->write_ascii_file)(mp,f,b)
1614 @d wterm(A)     do_fprintf(mp->term_out,(A))
1615 @d wterm_chr(A) { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]='\0'; 
1616                   do_fprintf(mp->term_out,(char *)ss); }
1617 @d wterm_cr     do_fprintf(mp->term_out,"\n")
1618 @d wterm_ln(A)  { wterm_cr; do_fprintf(mp->term_out,(A)); }
1619 @d wlog(A)      do_fprintf(mp->log_file,(A))
1620 @d wlog_chr(A)  { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]='\0'; 
1621                   do_fprintf(mp->log_file,(char *)ss); }
1622 @d wlog_cr      do_fprintf(mp->log_file, "\n")
1623 @d wlog_ln(A)   { wlog_cr; do_fprintf(mp->log_file,(A)); }
1624
1625
1626 @ To end a line of text output, we call |print_ln|.  Cases |0..max_write_files|
1627 use an array |wr_file| that will be declared later.
1628
1629 @d mp_print_text(A) mp_print_str(mp,text((A)))
1630
1631 @<Internal ...@>=
1632 void mp_print_ln (MP mp);
1633 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s); 
1634 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k);
1635 void mp_print (MP mp, const char *s);
1636 void mp_print_str (MP mp, str_number s);
1637 void mp_print_nl (MP mp, const char *s);
1638 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) ;
1639 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s);
1640
1641 @ @<Basic print...@>=
1642 void mp_print_ln (MP mp) { /* prints an end-of-line */
1643  switch (mp->selector) {
1644   case term_and_log: 
1645     wterm_cr; wlog_cr;
1646     mp->term_offset=0;  mp->file_offset=0;
1647     break;
1648   case log_only: 
1649     wlog_cr; mp->file_offset=0;
1650     break;
1651   case term_only: 
1652     wterm_cr; mp->term_offset=0;
1653     break;
1654   case no_print:
1655   case pseudo: 
1656   case new_string: 
1657     break;
1658   default: 
1659     do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],"\n");
1660   }
1661 } /* note that |tally| is not affected */
1662
1663 @ The |print_visible_char| procedure sends one character to the desired
1664 destination, using the |xchr| array to map it into an external character
1665 compatible with |input_ln|.  (It assumes that it is always called with
1666 a visible ASCII character.)  All printing comes through |print_ln| or
1667 |print_char|, which ultimately calls |print_visible_char|, hence these
1668 routines are the ones that limit lines to at most |max_print_line| characters.
1669 But we must make an exception for the \ps\ output file since it is not safe
1670 to cut up lines arbitrarily in \ps.
1671
1672 Procedure |unit_str_room| needs to be declared |forward| here because it calls
1673 |do_compaction| and |do_compaction| can call the error routines.  Actually,
1674 |unit_str_room| avoids |overflow| errors but it can call |confusion|.
1675
1676 @<Basic printing...@>=
1677 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s) { /* prints a single character */
1678   switch (mp->selector) {
1679   case term_and_log: 
1680     wterm_chr(xchr(s)); wlog_chr(xchr(s));
1681     incr(mp->term_offset); incr(mp->file_offset);
1682     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1683        wterm_cr; mp->term_offset=0;
1684     };
1685     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1686        wlog_cr; mp->file_offset=0;
1687     };
1688     break;
1689   case log_only: 
1690     wlog_chr(xchr(s)); incr(mp->file_offset);
1691     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1692     break;
1693   case term_only: 
1694     wterm_chr(xchr(s)); incr(mp->term_offset);
1695     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1696     break;
1697   case no_print: 
1698     break;
1699   case pseudo: 
1700     if ( mp->tally<mp->trick_count ) 
1701       mp->trick_buf[mp->tally % mp->error_line]=s;
1702     break;
1703   case new_string: 
1704     if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) { 
1705       mp_unit_str_room(mp);
1706       if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) 
1707         goto DONE; /* drop characters if string space is full */
1708     };
1709     append_char(s);
1710     break;
1711   default:
1712     { text_char ss[2]; ss[0] = xchr(s); ss[1]=0;
1713       do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],(char *)ss);
1714     }
1715   }
1716 DONE:
1717   incr(mp->tally);
1718 }
1719
1720 @ The |print_char| procedure sends one character to the desired destination.
1721 File names and string expressions might contain |ASCII_code| values that
1722 can't be printed using |print_visible_char|.  These characters will be
1723 printed in three- or four-symbol form like `\.{\^\^A}' or `\.{\^\^e4}'.
1724 (This procedure assumes that it is safe to bypass all checks for unprintable
1725 characters when |selector| is in the range |0..max_write_files-1|.
1726 The user might want to write unprintable characters.
1727
1728 @<Basic printing...@>=
1729 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k) { /* prints a single character */
1730   if ( mp->selector<pseudo || mp->selector>=write_file) {
1731     mp_print_visible_char(mp, k);
1732   } else if ( @<Character |k| cannot be printed@> ) { 
1733     mp_print(mp, "^^"); 
1734     if ( k<0100 ) { 
1735       mp_print_visible_char(mp, k+0100); 
1736     } else if ( k<0200 ) { 
1737       mp_print_visible_char(mp, k-0100); 
1738     } else {
1739       int l; /* small index or counter */
1740       l = (k / 16);
1741       mp_print_visible_char(mp, xord(l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1742       l = (k % 16);
1743       mp_print_visible_char(mp, xord(l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1744     }
1745   } else {
1746     mp_print_visible_char(mp, k);
1747   }
1748 }
1749
1750 @ An entire string is output by calling |print|. Note that if we are outputting
1751 the single standard ASCII character \.c, we could call |print("c")|, since
1752 |"c"=99| is the number of a single-character string, as explained above. But
1753 |print_char("c")| is quicker, so \MP\ goes directly to the |print_char|
1754 routine when it knows that this is safe. (The present implementation
1755 assumes that it is always safe to print a visible ASCII character.)
1756 @^system dependencies@>
1757
1758 @<Basic print...@>=
1759 void mp_do_print (MP mp, const char *ss, size_t len) { /* prints string |s| */
1760   size_t j = 0;
1761   while ( j<len ){ 
1762     mp_print_char(mp, xord((int)ss[j])); incr(j);
1763   }
1764 }
1765
1766
1767 @<Basic print...@>=
1768 void mp_print (MP mp, const char *ss) {
1769   if (ss==NULL) return;
1770   mp_do_print(mp, ss,strlen(ss));
1771 }
1772 void mp_print_str (MP mp, str_number s) {
1773   pool_pointer j; /* current character code position */
1774   if ( (s<0)||(s>mp->max_str_ptr) ) {
1775      mp_do_print(mp,"???",3); /* this can't happen */
1776 @.???@>
1777   }
1778   j=mp->str_start[s];
1779   mp_do_print(mp, (char *)(mp->str_pool+j), (size_t)(str_stop(s)-j));
1780 }
1781
1782
1783 @ Here is the very first thing that \MP\ prints: a headline that identifies
1784 the version number and base name. The |term_offset| variable is temporarily
1785 incorrect, but the discrepancy is not serious since we assume that the banner
1786 and mem identifier together will occupy at most |max_print_line|
1787 character positions.
1788
1789 @<Initialize the output...@>=
1790 wterm (mp->banner);
1791 if (mp->mem_ident!=NULL) 
1792   mp_print(mp,mp->mem_ident); 
1793 mp_print_ln(mp);
1794 update_terminal;
1795
1796 @ The procedure |print_nl| is like |print|, but it makes sure that the
1797 string appears at the beginning of a new line.
1798
1799 @<Basic print...@>=
1800 void mp_print_nl (MP mp, const char *s) { /* prints string |s| at beginning of line */
1801   switch(mp->selector) {
1802   case term_and_log: 
1803     if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_ln(mp);
1804     break;
1805   case log_only: 
1806     if ( mp->file_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1807     break;
1808   case term_only: 
1809     if ( mp->term_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1810     break;
1811   case no_print:
1812   case pseudo:
1813   case new_string: 
1814         break;
1815   } /* there are no other cases */
1816   mp_print(mp, s);
1817 }
1818
1819 @ The following procedure, which prints out the decimal representation of a
1820 given integer |n|, assumes that all integers fit nicely into a |int|.
1821 @^system dependencies@>
1822
1823 @<Basic print...@>=
1824 void mp_print_int (MP mp,integer n) { /* prints an integer in decimal form */
1825   char s[12];
1826   mp_snprintf(s,12,"%d", (int)n);
1827   mp_print(mp,s);
1828 }
1829
1830 @ @<Internal ...@>=
1831 void mp_print_int (MP mp,integer n);
1832
1833 @ \MP\ also makes use of a trivial procedure to print two digits. The
1834 following subroutine is usually called with a parameter in the range |0<=n<=99|.
1835
1836 @c 
1837 void mp_print_dd (MP mp,integer n) { /* prints two least significant digits */
1838   n=abs(n) % 100; 
1839   mp_print_char(mp, xord('0'+(n / 10)));
1840   mp_print_char(mp, xord('0'+(n % 10)));
1841 }
1842
1843
1844 @ @<Internal ...@>=
1845 void mp_print_dd (MP mp,integer n);
1846
1847 @ Here is a procedure that asks the user to type a line of input,
1848 assuming that the |selector| setting is either |term_only| or |term_and_log|.
1849 The input is placed into locations |first| through |last-1| of the
1850 |buffer| array, and echoed on the transcript file if appropriate.
1851
1852 This procedure is never called when |interaction<mp_scroll_mode|.
1853
1854 @d prompt_input(A) do { 
1855     if (!mp->noninteractive) {
1856       wake_up_terminal; mp_print(mp, (A)); 
1857     }
1858     mp_term_input(mp);
1859   } while (0) /* prints a string and gets a line of input */
1860
1861 @c 
1862 void mp_term_input (MP mp) { /* gets a line from the terminal */
1863   size_t k; /* index into |buffer| */
1864   if (mp->noninteractive) {
1865     if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in ))
1866           longjmp(*(mp->jump_buf),1);  /* chunk finished */
1867     mp->buffer[mp->last]=xord('%'); 
1868   } else {
1869     update_terminal; /* Now the user sees the prompt for sure */
1870     if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in )) {
1871           mp_fatal_error(mp, "End of file on the terminal!");
1872 @.End of file on the terminal@>
1873     }
1874     mp->term_offset=0; /* the user's line ended with \<\rm return> */
1875     decr(mp->selector); /* prepare to echo the input */
1876     if ( mp->last!=mp->first ) {
1877       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) {
1878         mp_print_char(mp, mp->buffer[k]);
1879       }
1880     }
1881     mp_print_ln(mp); 
1882     mp->buffer[mp->last]=xord('%'); 
1883     incr(mp->selector); /* restore previous status */
1884   }
1885 }
1886
1887 @* \[6] Reporting errors.
1888 When something anomalous is detected, \MP\ typically does something like this:
1889 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
1890 |print_err("Something anomalous has been detected");|\cr
1891 |help3("This is the first line of my offer to help.")|\cr
1892 |("This is the second line. I'm trying to")|\cr
1893 |("explain the best way for you to proceed.");|\cr
1894 |error;|\cr}}$$
1895 A two-line help message would be given using |help2|, etc.; these informal
1896 helps should use simple vocabulary that complements the words used in the
1897 official error message that was printed. (Outside the U.S.A., the help
1898 messages should preferably be translated into the local vernacular. Each
1899 line of help is at most 60 characters long, in the present implementation,
1900 so that |max_print_line| will not be exceeded.)
1901
1902 The |print_err| procedure supplies a `\.!' before the official message,
1903 and makes sure that the terminal is awake if a stop is going to occur.
1904 The |error| procedure supplies a `\..' after the official message, then it
1905 shows the location of the error; and if |interaction=error_stop_mode|,
1906 it also enters into a dialog with the user, during which time the help
1907 message may be printed.
1908 @^system dependencies@>
1909
1910 @ The global variable |interaction| has four settings, representing increasing
1911 amounts of user interaction:
1912
1913 @<Exported types@>=
1914 enum mp_interaction_mode { 
1915  mp_unspecified_mode=0, /* extra value for command-line switch */
1916  mp_batch_mode, /* omits all stops and omits terminal output */
1917  mp_nonstop_mode, /* omits all stops */
1918  mp_scroll_mode, /* omits error stops */
1919  mp_error_stop_mode /* stops at every opportunity to interact */
1920 };
1921
1922 @ @<Option variables@>=
1923 int interaction; /* current level of interaction */
1924 int noninteractive; /* do we have a terminal? */
1925
1926 @ Set it here so it can be overwritten by the commandline
1927
1928 @<Allocate or initialize ...@>=
1929 mp->interaction=opt->interaction;
1930 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode || mp->interaction>mp_error_stop_mode) 
1931   mp->interaction=mp_error_stop_mode;
1932 if (mp->interaction<mp_unspecified_mode) 
1933   mp->interaction=mp_batch_mode;
1934
1935
1936
1937 @d print_err(A) mp_print_err(mp,(A))
1938
1939 @<Internal ...@>=
1940 void mp_print_err(MP mp, const char * A);
1941
1942 @ @c
1943 void mp_print_err(MP mp, const char * A) { 
1944   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) 
1945     wake_up_terminal;
1946   mp_print_nl(mp, "! "); 
1947   mp_print(mp, A);
1948 @.!\relax@>
1949 }
1950
1951
1952 @ \MP\ is careful not to call |error| when the print |selector| setting
1953 might be unusual. The only possible values of |selector| at the time of
1954 error messages are
1955
1956 \yskip\hang|no_print| (when |interaction=mp_batch_mode|
1957   and |log_file| not yet open);
1958
1959 \hang|term_only| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| not yet open);
1960
1961 \hang|log_only| (when |interaction=mp_batch_mode| and |log_file| is open);
1962
1963 \hang|term_and_log| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| is open).
1964
1965 @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>=
1966 if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) mp->selector=no_print; else mp->selector=term_only
1967
1968 @ A global variable |deletions_allowed| is set |false| if the |get_next|
1969 routine is active when |error| is called; this ensures that |get_next|
1970 will never be called recursively.
1971 @^recursion@>
1972
1973 The global variable |history| records the worst level of error that
1974 has been detected. It has four possible values: |spotless|, |warning_issued|,
1975 |error_message_issued|, and |fatal_error_stop|.
1976
1977 Another global variable, |error_count|, is increased by one when an
1978 |error| occurs without an interactive dialog, and it is reset to zero at
1979 the end of every statement.  If |error_count| reaches 100, \MP\ decides
1980 that there is no point in continuing further.
1981
1982 @<Types...@>=
1983 enum mp_history_states {
1984   mp_spotless=0, /* |history| value when nothing has been amiss yet */
1985   mp_warning_issued, /* |history| value when |begin_diagnostic| has been called */
1986   mp_error_message_issued, /* |history| value when |error| has been called */
1987   mp_fatal_error_stop, /* |history| value when termination was premature */
1988   mp_system_error_stop /* |history| value when termination was due to disaster */
1989 };
1990
1991 @ @<Glob...@>=
1992 boolean deletions_allowed; /* is it safe for |error| to call |get_next|? */
1993 int history; /* has the source input been clean so far? */
1994 int error_count; /* the number of scrolled errors since the last statement ended */
1995
1996 @ The value of |history| is initially |fatal_error_stop|, but it will
1997 be changed to |spotless| if \MP\ survives the initialization process.
1998
1999 @<Allocate or ...@>=
2000 mp->deletions_allowed=true; /* |history| is initialized elsewhere */
2001
2002 @ Since errors can be detected almost anywhere in \MP, we want to declare the
2003 error procedures near the beginning of the program. But the error procedures
2004 in turn use some other procedures, which need to be declared |forward|
2005 before we get to |error| itself.
2006
2007 It is possible for |error| to be called recursively if some error arises
2008 when |get_next| is being used to delete a token, and/or if some fatal error
2009 occurs while \MP\ is trying to fix a non-fatal one. But such recursion
2010 @^recursion@>
2011 is never more than two levels deep.
2012
2013 @<Declarations@>=
2014 void mp_get_next (MP mp);
2015 void mp_term_input (MP mp);
2016 void mp_show_context (MP mp);
2017 void mp_begin_file_reading (MP mp);
2018 void mp_open_log_file (MP mp);
2019 void mp_clear_for_error_prompt (MP mp);
2020 @<Declare the procedure called |flush_string|@>
2021
2022 @ @<Internal ...@>=
2023 void mp_normalize_selector (MP mp);
2024
2025 @ Individual lines of help are recorded in the array |help_line|, which
2026 contains entries in positions |0..(help_ptr-1)|. They should be printed
2027 in reverse order, i.e., with |help_line[0]| appearing last.
2028
2029 @d hlp1(A) mp->help_line[0]=A; }
2030 @d hlp2(A,B) mp->help_line[1]=A; hlp1(B)
2031 @d hlp3(A,B,C) mp->help_line[2]=A; hlp2(B,C)
2032 @d hlp4(A,B,C,D) mp->help_line[3]=A; hlp3(B,C,D)
2033 @d hlp5(A,B,C,D,E) mp->help_line[4]=A; hlp4(B,C,D,E)
2034 @d hlp6(A,B,C,D,E,F) mp->help_line[5]=A; hlp5(B,C,D,E,F)
2035 @d help0 mp->help_ptr=0 /* sometimes there might be no help */
2036 @d help1  { mp->help_ptr=1; hlp1 /* use this with one help line */
2037 @d help2  { mp->help_ptr=2; hlp2 /* use this with two help lines */
2038 @d help3  { mp->help_ptr=3; hlp3 /* use this with three help lines */
2039 @d help4  { mp->help_ptr=4; hlp4 /* use this with four help lines */
2040 @d help5  { mp->help_ptr=5; hlp5 /* use this with five help lines */
2041 @d help6  { mp->help_ptr=6; hlp6 /* use this with six help lines */
2042
2043 @<Glob...@>=
2044 const char * help_line[6]; /* helps for the next |error| */
2045 unsigned int help_ptr; /* the number of help lines present */
2046 boolean use_err_help; /* should the |err_help| string be shown? */
2047 str_number err_help; /* a string set up by \&{errhelp} */
2048 str_number filename_template; /* a string set up by \&{filenametemplate} */
2049
2050 @ @<Allocate or ...@>=
2051 mp->use_err_help=false;
2052
2053 @ The |jump_out| procedure just cuts across all active procedure levels and
2054 goes to |end_of_MP|. This is the only nonlocal |goto| statement in the
2055 whole program. It is used when there is no recovery from a particular error.
2056
2057 The program uses a |jump_buf| to handle this, this is initialized at three
2058 spots: the start of |mp_new|, the start of |mp_initialize|, and the start 
2059 of |mp_run|. Those are the only library enty points.
2060
2061 @^system dependencies@>
2062
2063 @<Glob...@>=
2064 jmp_buf *jump_buf;
2065
2066 @ @<Install and test the non-local jump buffer@>=
2067 mp->jump_buf = &buf;
2068 if (setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) { return mp->history; }
2069
2070 @ @<Setup the non-local jump buffer in |mp_new|@>=
2071 if (setjmp(buf) != 0) { return NULL; }
2072
2073
2074 @ If the array of internals is still |NULL| when |jump_out| is called, a
2075 crash occured during initialization, and it is not safe to run the normal
2076 cleanup routine.
2077
2078 @<Error hand...@>=
2079 void mp_jump_out (MP mp) { 
2080   if (mp->internal!=NULL && mp->history < mp_system_error_stop) 
2081     mp_close_files_and_terminate(mp);
2082   longjmp(*(mp->jump_buf),1);
2083 }
2084
2085 @ Here now is the general |error| routine.
2086
2087 @<Error hand...@>=
2088 void mp_error (MP mp) { /* completes the job of error reporting */
2089   ASCII_code c; /* what the user types */
2090   integer s1,s2,s3; /* used to save global variables when deleting tokens */
2091   pool_pointer j; /* character position being printed */
2092   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) 
2093         mp->history=mp_error_message_issued;
2094   mp_print_char(mp, xord('.')); mp_show_context(mp);
2095   if ((!mp->noninteractive) && (mp->interaction==mp_error_stop_mode )) {
2096     @<Get user's advice and |return|@>;
2097   }
2098   incr(mp->error_count);
2099   if ( mp->error_count==100 ) { 
2100     mp_print_nl(mp,"(That makes 100 errors; please try again.)");
2101 @.That makes 100 errors...@>
2102     mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp);
2103   }
2104   @<Put help message on the transcript file@>;
2105 }
2106 void mp_warn (MP mp, const char *msg) {
2107   unsigned saved_selector = mp->selector;
2108   mp_normalize_selector(mp);
2109   mp_print_nl(mp,"Warning: ");
2110   mp_print(mp,msg);
2111   mp_print_ln(mp);
2112   mp->selector = saved_selector;
2113 }
2114
2115 @ @<Exported function ...@>=
2116 void mp_error (MP mp);
2117 void mp_warn (MP mp, const char *msg);
2118
2119
2120 @ @<Get user's advice...@>=
2121 while (true) { 
2122 CONTINUE:
2123   mp_clear_for_error_prompt(mp); prompt_input("? ");
2124 @.?\relax@>
2125   if ( mp->last==mp->first ) return;
2126   c=mp->buffer[mp->first];
2127   if ( c>='a' ) c=c+'A'-'a'; /* convert to uppercase */
2128   @<Interpret code |c| and |return| if done@>;
2129 }
2130
2131 @ It is desirable to provide an `\.E' option here that gives the user
2132 an easy way to return from \MP\ to the system editor, with the offending
2133 line ready to be edited. But such an extension requires some system
2134 wizardry, so the present implementation simply types out the name of the
2135 file that should be
2136 edited and the relevant line number.
2137 @^system dependencies@>
2138
2139 @<Exported types@>=
2140 typedef void (*mp_run_editor_command)(MP, char *, int);
2141
2142 @ @<Option variables@>=
2143 mp_run_editor_command run_editor;
2144
2145 @ @<Allocate or initialize ...@>=
2146 set_callback_option(run_editor);
2147
2148 @ @<Declarations@>=
2149 void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline);
2150
2151 @ @c 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  { incr(j); mp_print_char(mp, xord('%')); };
2294   incr(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 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 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 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) ((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 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 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 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 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 ...@>=
2672 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q);
2673 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) ;
2674
2675 @ If FIXPT is not defined, we need these preprocessor values
2676
2677 @d TWEXP31  2147483648.0
2678 @d TWEXP28  268435456.0
2679 @d TWEXP16 65536.0
2680 @d TWEXP_16 (1.0/65536.0)
2681 @d TWEXP_28 (1.0/268435456.0)
2682
2683
2684 @c 
2685 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q) {
2686   fraction i;
2687   if ( q==0 ) mp_confusion(mp, "/");
2688 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2689 #ifdef FIXPT
2690 {
2691   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2692   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2693   boolean negative = false; /* should the result be negated? */
2694   if ( p<0 ) {
2695     negate(p); negative=true;
2696   }
2697   if ( q<0 ) { 
2698     negate(q); negative = ! negative;
2699   }
2700   n=p / q; p=p % q;
2701   if ( n>=8 ){ 
2702     mp->arith_error=true;
2703     i= ( negative ? -el_gordo : el_gordo);
2704   } else { 
2705     n=(n-1)*fraction_one;
2706     @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2707     i = (negative ? (-(f+n)) : (f+n));
2708   }
2709 }
2710 #else /* FIXPT */
2711   {
2712     register double d;
2713         d = TWEXP28 * (double)p /(double)q;
2714         if ((p^q) >= 0) {
2715                 d += 0.5;
2716                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return el_gordo;}
2717                 i = (integer) d;
2718                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
2719                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
2720         } else {
2721                 d -= 0.5;
2722                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -el_gordo;}
2723                 i = (integer) d;
2724                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
2725                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
2726         }
2727   }
2728 #endif /* FIXPT */
2729   return i;
2730 }
2731
2732 @ The |repeat| loop here preserves the following invariant relations
2733 between |f|, |p|, and~|q|:
2734 (i)~|0<=p<q|; (ii)~$fq+p=2^k(q+p_0)$, where $k$ is an integer and
2735 $p_0$ is the original value of~$p$.
2736
2737 Notice that the computation specifies
2738 |(p-q)+p| instead of |(p+p)-q|, because the latter could overflow.
2739 Let us hope that optimizing compilers do not miss this point; a
2740 special variable |be_careful| is used to emphasize the necessary
2741 order of computation. Optimizing compilers should keep |be_careful|
2742 in a register, not store it in memory.
2743 @^inner loop@>
2744
2745 @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
2746 {
2747   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2748   f=1;
2749   do {  
2750     be_careful=p-q; p=be_careful+p;
2751     if ( p>=0 ) { 
2752       f=f+f+1;
2753     } else  { 
2754       f+=f; p=p+q;
2755     }
2756   } while (f<fraction_one);
2757   be_careful=p-q;
2758   if ( be_careful+p>=0 ) incr(f);
2759 }
2760
2761 @ The dual of |make_fraction| is |take_fraction|, which multiplies a
2762 given integer~|q| by a fraction~|f|. When the operands are positive, it
2763 computes $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, a symmetric function
2764 of |q| and~|f|.
2765
2766 This routine is even more ``inner loopy'' than |make_fraction|;
2767 the present implementation consumes almost 20\pct! of \MP's computation
2768 time during typical jobs, so a machine-language substitute is advisable.
2769 @^inner loop@> @^system dependencies@>
2770
2771 @<Declarations@>=
2772 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) ;
2773
2774 @ @c 
2775 #ifdef FIXPT
2776 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) {
2777   integer p; /* the fraction so far */
2778   boolean negative; /* should the result be negated? */
2779   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2780   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2781   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>=0|@>;
2782   if ( f<fraction_one ) { 
2783     n=0;
2784   } else { 
2785     n=f / fraction_one; f=f % fraction_one;
2786     if ( q<=el_gordo / n ) { 
2787       n=n*q ; 
2788     } else { 
2789       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2790     }
2791   }
2792   f=f+fraction_one;
2793   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2794   be_careful=n-el_gordo;
2795   if ( be_careful+p>0 ){ 
2796     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2797   }
2798   if ( negative ) 
2799         return (-(n+p));
2800   else 
2801     return (n+p);
2802 #else /* FIXPT */
2803 integer mp_take_fraction (MP mp,integer p, fraction q) {
2804     register double d;
2805         register integer i;
2806         d = (double)p * (double)q * TWEXP_28;
2807         if ((p^q) >= 0) {
2808                 d += 0.5;
2809                 if (d>=TWEXP31) {
2810                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2811                                 mp->arith_error = true;
2812                         return el_gordo;
2813                 }
2814                 i = (integer) d;
2815                 if (d==(double)i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2816         } else {
2817                 d -= 0.5;
2818                 if (d<= -TWEXP31) {
2819                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2820                                 mp->arith_error = true;
2821                         return -el_gordo;
2822                 }
2823                 i = (integer) d;
2824                 if (d==(double)i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
2825         }
2826         return i;
2827 #endif /* FIXPT */
2828 }
2829
2830 @ @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>=0|@>=
2831 if ( f>=0 ) {
2832   negative=false;
2833 } else { 
2834   negate( f); negative=true;
2835 }
2836 if ( q<0 ) { 
2837   negate(q); negative=! negative;
2838 }
2839
2840 @ The invariant relations in this case are (i)~$\lfloor(qf+p)/2^k\rfloor
2841 =\lfloor qf_0/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, where $k$ is an integer and
2842 $f_0$ is the original value of~$f$; (ii)~$2^k\L f<2^{k+1}$.
2843 @^inner loop@>
2844
2845 @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2846 p=fraction_half; /* that's $2^{27}$; the invariants hold now with $k=28$ */
2847 if ( q<fraction_four ) {
2848   do {  
2849     if ( odd(f) ) p=halfp(p+q); else p=halfp(p);
2850     f=halfp(f);
2851   } while (f!=1);
2852 } else  {
2853   do {  
2854     if ( odd(f) ) p=p+halfp(q-p); else p=halfp(p);
2855     f=halfp(f);
2856   } while (f!=1);
2857 }
2858
2859
2860 @ When we want to multiply something by a |scaled| quantity, we use a scheme
2861 analogous to |take_fraction| but with a different scaling.
2862 Given positive operands, |take_scaled|
2863 computes the quantity $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor$.
2864
2865 Once again it is a good idea to use a machine-language replacement if
2866 possible; otherwise |take_scaled| will use more than 2\pct! of the running time
2867 when the Computer Modern fonts are being generated.
2868 @^inner loop@>
2869
2870 @c 
2871 #ifdef FIXPT
2872 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) {
2873   integer p; /* the fraction so far */
2874   boolean negative; /* should the result be negated? */
2875   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2876   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2877   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>=0|@>;
2878   if ( f<unity ) { 
2879     n=0;
2880   } else  { 
2881     n=f / unity; f=f % unity;
2882     if ( q<=el_gordo / n ) {
2883       n=n*q;
2884     } else  { 
2885       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2886     }
2887   }
2888   f=f+unity;
2889   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2890   be_careful=n-el_gordo;
2891   if ( be_careful+p>0 ) { 
2892     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2893   }
2894   return ( negative ?(-(n+p)) :(n+p));
2895 #else /* FIXPT */
2896 integer mp_take_scaled (MP mp,integer p, scaled q) {
2897     register double d;
2898         register integer i;
2899         d = (double)p * (double)q * TWEXP_16;
2900         if ((p^q) >= 0) {
2901                 d += 0.5;
2902                 if (d>=TWEXP31) {
2903                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2904                                 mp->arith_error = true;
2905                         return el_gordo;
2906                 }
2907                 i = (integer) d;
2908                 if (d==(double)i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2909         } else {
2910                 d -= 0.5;
2911                 if (d<= -TWEXP31) {
2912                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2913                                 mp->arith_error = true;
2914                         return -el_gordo;
2915                 }
2916                 i = (integer) d;
2917                 if (d==(double)i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
2918         }
2919         return i;
2920 #endif /* FIXPT */
2921 }
2922
2923 @ @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2924 p=half_unit; /* that's $2^{15}$; the invariants hold now with $k=16$ */
2925 @^inner loop@>
2926 if ( q<fraction_four ) {
2927   do {  
2928     p = (odd(f) ? halfp(p+q) : halfp(p));
2929     f=halfp(f);
2930   } while (f!=1);
2931 } else {
2932   do {  
2933     p = (odd(f) ? p+halfp(q-p) : halfp(p));
2934     f=halfp(f);
2935   } while (f!=1);
2936 }
2937
2938 @ For completeness, there's also |make_scaled|, which computes a
2939 quotient as a |scaled| number instead of as a |fraction|.
2940 In other words, the result is $\lfloor2^{16}p/q+{1\over2}\rfloor$, if the
2941 operands are positive. \ (This procedure is not used especially often,
2942 so it is not part of \MP's inner loop.)
2943
2944 @<Internal library ...@>=
2945 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) ;
2946
2947 @ @c 
2948 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) {
2949   register integer i;
2950   if ( q==0 ) mp_confusion(mp, "/");
2951 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2952   {
2953 #ifdef FIXPT 
2954     integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2955     integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2956     boolean negative; /* should the result be negated? */
2957     integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2958     if ( p>=0 ) negative=false;
2959     else  { negate(p); negative=true; };
2960     if ( q<0 ) { 
2961       negate(q); negative=! negative;
2962     }
2963     n=p / q; p=p % q;
2964     if ( n>=0100000 ) { 
2965       mp->arith_error=true;
2966       return (negative ? (-el_gordo) : el_gordo);
2967     } else  { 
2968       n=(n-1)*unity;
2969       @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2970       i = (negative ? (-(f+n)) :(f+n));
2971     }
2972 #else /* FIXPT */
2973     register double d;
2974         d = TWEXP16 * (double)p /(double)q;
2975         if ((p^q) >= 0) {
2976                 d += 0.5;
2977                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return el_gordo;}
2978                 i = (integer) d;
2979                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
2980                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
2981         } else {
2982                 d -= 0.5;
2983                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -el_gordo;}
2984                 i = (integer) d;
2985                 if (d==(double)i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
2986                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
2987         }
2988 #endif /* FIXPT */
2989   }
2990   return i;
2991 }
2992
2993 @ @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
2994 f=1;
2995 do {  
2996   be_careful=p-q; p=be_careful+p;
2997   if ( p>=0 ) f=f+f+1;
2998   else  { f+=f; p=p+q; };
2999 } while (f<unity);
3000 be_careful=p-q;
3001 if ( be_careful+p>=0 ) incr(f)
3002
3003 @ Here is a typical example of how the routines above can be used.
3004 It computes the function
3005 $${1\over3\tau}f(\theta,\phi)=
3006 {\tau^{-1}\bigl(2+\sqrt2\,(\sin\theta-{1\over16}\sin\phi)
3007  (\sin\phi-{1\over16}\sin\theta)(\cos\theta-\cos\phi)\bigr)\over
3008 3\,\bigl(1+{1\over2}(\sqrt5-1)\cos\theta+{1\over2}(3-\sqrt5\,)\cos\phi\bigr)},$$
3009 where $\tau$ is a |scaled| ``tension'' parameter. This is \MP's magic
3010 fudge factor for placing the first control point of a curve that starts
3011 at an angle $\theta$ and ends at an angle $\phi$ from the straight path.
3012 (Actually, if the stated quantity exceeds 4, \MP\ reduces it to~4.)
3013
3014 The trigonometric quantity to be multiplied by $\sqrt2$ is less than $\sqrt2$.
3015 (It's a sum of eight terms whose absolute values can be bounded using
3016 relations such as $\sin\theta\cos\theta\L{1\over2}$.) Thus the numerator
3017 is positive; and since the tension $\tau$ is constrained to be at least
3018 $3\over4$, the numerator is less than $16\over3$. The denominator is
3019 nonnegative and at most~6.  Hence the fixed-point calculations below
3020 are guaranteed to stay within the bounds of a 32-bit computer word.
3021
3022 The angles $\theta$ and $\phi$ are given implicitly in terms of |fraction|
3023 arguments |st|, |ct|, |sf|, and |cf|, representing $\sin\theta$, $\cos\theta$,
3024 $\sin\phi$, and $\cos\phi$, respectively.
3025
3026 @c 
3027 fraction mp_velocity (MP mp,fraction st, fraction ct, fraction sf,
3028                       fraction cf, scaled t) {
3029   integer acc,num,denom; /* registers for intermediate calculations */
3030   acc=mp_take_fraction(mp, st-(sf / 16), sf-(st / 16));
3031   acc=mp_take_fraction(mp, acc,ct-cf);
3032   num=fraction_two+mp_take_fraction(mp, acc,379625062);
3033                    /* $2^{28}\sqrt2\approx379625062.497$ */
3034   denom=fraction_three+mp_take_fraction(mp, ct,497706707)+mp_take_fraction(mp, cf,307599661);
3035                       /* $3\cdot2^{27}\cdot(\sqrt5-1)\approx497706706.78$ and
3036                          $3\cdot2^{27}\cdot(3-\sqrt5\,)\approx307599661.22$ */
3037   if ( t!=unity ) num=mp_make_scaled(mp, num,t);
3038   /* |make_scaled(fraction,scaled)=fraction| */
3039   if ( num / 4>=denom ) 
3040     return fraction_four;
3041   else 
3042     return mp_make_fraction(mp, num, denom);
3043 }
3044
3045 @ The following somewhat different subroutine tests rigorously if $ab$ is
3046 greater than, equal to, or less than~$cd$,
3047 given integers $(a,b,c,d)$. In most cases a quick decision is reached.
3048 The result is $+1$, 0, or~$-1$ in the three respective cases.
3049
3050 @d mp_ab_vs_cd(M,A,B,C,D) mp_do_ab_vs_cd(A,B,C,D)
3051
3052 @c 
3053 integer mp_do_ab_vs_cd (integer a,integer b, integer c, integer d) {
3054   integer q,r; /* temporary registers */
3055   @<Reduce to the case that |a,c>=0|, |b,d>0|@>;
3056   while (1) { 
3057     q = a / d; r = c / b;
3058     if ( q!=r )
3059       return ( q>r ? 1 : -1);
3060     q = a % d; r = c % b;
3061     if ( r==0 )
3062       return (q ? 1 : 0);
3063     if ( q==0 ) return -1;
3064     a=b; b=q; c=d; d=r;
3065   } /* now |a>d>0| and |c>b>0| */
3066 }
3067
3068 @ @<Reduce to the case that |a...@>=
3069 if ( a<0 ) { negate(a); negate(b);  };
3070 if ( c<0 ) { negate(c); negate(d);  };
3071 if ( d<=0 ) { 
3072   if ( b>=0 ) {
3073     if ( (a==0||b==0)&&(c==0||d==0) ) return 0;
3074     else return 1;
3075   }
3076   if ( d==0 )
3077     return ( a==0 ? 0 : -1);
3078   q=a; a=c; c=q; q=-b; b=-d; d=q;
3079 } else if ( b<=0 ) { 
3080   if ( b<0 ) if ( a>0 ) return -1;
3081   return (c==0 ? 0 : -1);
3082 }
3083
3084 @ We conclude this set of elementary routines with some simple rounding
3085 and truncation operations.
3086
3087 @<Internal library declarations@>=
3088 #define mp_floor_scaled(M,i) ((i)&(-65536))
3089 #define mp_round_unscaled(M,i) (((i/32768)+1)/2)
3090 #define mp_round_fraction(M,i) (((i/2048)+1)/2)
3091
3092
3093 @* \[8] Algebraic and transcendental functions.
3094 \MP\ computes all of the necessary special functions from scratch, without
3095 relying on |real| arithmetic or system subroutines for sines, cosines, etc.
3096
3097 @ To get the square root of a |scaled| number |x|, we want to calculate
3098 $s=\lfloor 2^8\!\sqrt x +{1\over2}\rfloor$. If $x>0$, this is the unique
3099 integer such that $2^{16}x-s\L s^2<2^{16}x+s$. The following subroutine
3100 determines $s$ by an iterative method that maintains the invariant
3101 relations $x=2^{46-2k}x_0\bmod 2^{30}$, $0<y=\lfloor 2^{16-2k}x_0\rfloor
3102 -s^2+s\L q=2s$, where $x_0$ is the initial value of $x$. The value of~$y$
3103 might, however, be zero at the start of the first iteration.
3104
3105 @<Declarations@>=
3106 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) ;
3107
3108 @ @c 
3109 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) {
3110   quarterword k; /* iteration control counter */
3111   integer y; /* register for intermediate calculations */
3112   unsigned q; /* register for intermediate calculations */
3113   if ( x<=0 ) { 
3114     @<Handle square root of zero or negative argument@>;
3115   } else { 
3116     k=23; q=2;
3117     while ( x<fraction_two ) { /* i.e., |while x<@t$2^{29}$@>|\unskip */
3118       decr(k); x=x+x+x+x;
3119     }
3120     if ( x<fraction_four ) y=0;
3121     else  { x=x-fraction_four; y=1; };
3122     do {  
3123       @<Decrease |k| by 1, maintaining the invariant
3124       relations between |x|, |y|, and~|q|@>;
3125     } while (k!=0);
3126     return (halfp(q));
3127   }
3128 }
3129
3130 @ @<Handle square root of zero...@>=
3131
3132   if ( x<0 ) { 
3133     print_err("Square root of ");
3134 @.Square root...replaced by 0@>
3135     mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3136     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,",
3137           "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3138     mp_error(mp);
3139   };
3140   return 0;
3141 }
3142
3143 @ @<Decrease |k| by 1, maintaining...@>=
3144 x+=x; y+=y;
3145 if ( x>=fraction_four ) { /* note that |fraction_four=@t$2^{30}$@>| */
3146   x=x-fraction_four; incr(y);
3147 };
3148 x+=x; y=y+y-q; q+=q;
3149 if ( x>=fraction_four ) { x=x-fraction_four; incr(y); };
3150 if ( y>(int)q ){ y=y-q; q=q+2; }
3151 else if ( y<=0 )  { q=q-2; y=y+q;  };
3152 decr(k)
3153
3154 @ Pythagorean addition $\psqrt{a^2+b^2}$ is implemented by an elegant
3155 iterative scheme due to Cleve Moler and Donald Morrison [{\sl IBM Journal
3156 @^Moler, Cleve Barry@>
3157 @^Morrison, Donald Ross@>
3158 of Research and Development\/ \bf27} (1983), 577--581]. It modifies |a| and~|b|
3159 in such a way that their Pythagorean sum remains invariant, while the
3160 smaller argument decreases.
3161
3162 @<Internal library ...@>=
3163 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b);
3164
3165
3166 @ @c 
3167 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b) {
3168   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3169   boolean big; /* is the result dangerously near $2^{31}$? */
3170   a=abs(a); b=abs(b);
3171   if ( a<b ) { r=b; b=a; a=r; }; /* now |0<=b<=a| */
3172   if ( b>0 ) {
3173     if ( a<fraction_two ) {
3174       big=false;
3175     } else { 
3176       a=a / 4; b=b / 4; big=true;
3177     }; /* we reduced the precision to avoid arithmetic overflow */
3178     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>;
3179     if ( big ) {
3180       if ( a<fraction_two ) {
3181         a=a+a+a+a;
3182       } else  { 
3183         mp->arith_error=true; a=el_gordo;
3184       };
3185     }
3186   }
3187   return a;
3188 }
3189
3190 @ The key idea here is to reflect the vector $(a,b)$ about the
3191 line through $(a,b/2)$.
3192
3193 @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>=
3194 while (1) {  
3195   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3196   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3197   if ( r==0 ) break;
3198   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four+r);
3199   a=a+mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3200 }
3201
3202
3203 @ Here is a similar algorithm for $\psqrt{a^2-b^2}$.
3204 It converges slowly when $b$ is near $a$, but otherwise it works fine.
3205
3206 @c 
3207 integer mp_pyth_sub (MP mp,integer a, integer b) {
3208   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3209   boolean big; /* is the input dangerously near $2^{31}$? */
3210   a=abs(a); b=abs(b);
3211   if ( a<=b ) {
3212     @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>;
3213   } else { 
3214     if ( a<fraction_four ) {
3215       big=false;
3216     } else  { 
3217       a=halfp(a); b=halfp(b); big=true;
3218     }
3219     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>;
3220     if ( big ) double(a);
3221   }
3222   return a;
3223 }
3224
3225 @ @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>=
3226 while (1) { 
3227   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3228   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3229   if ( r==0 ) break;
3230   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four-r);
3231   a=a-mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3232 }
3233
3234 @ @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>=
3235
3236   if ( a<b ){ 
3237     print_err("Pythagorean subtraction "); mp_print_scaled(mp, a);
3238     mp_print(mp, "+-+"); mp_print_scaled(mp, b); 
3239     mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3240 @.Pythagorean...@>
3241     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,",
3242           "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3243     mp_error(mp);
3244   }
3245   a=0;
3246 }
3247
3248 @ The subroutines for logarithm and exponential involve two tables.
3249 The first is simple: |two_to_the[k]| equals $2^k$. The second involves
3250 a bit more calculation, which the author claims to have done correctly:
3251 |spec_log[k]| is $2^{27}$ times $\ln\bigl(1/(1-2^{-k})\bigr)=
3252 2^{-k}+{1\over2}2^{-2k}+{1\over3}2^{-3k}+\cdots\,$, rounded to the
3253 nearest integer.
3254
3255 @d two_to_the(A) (1<<(unsigned)(A))
3256
3257 @<Declarations@>=
3258 static const integer spec_log[29] = { 0, /* special logarithms */
3259 93032640, 38612034, 17922280, 8662214, 4261238, 2113709,
3260 1052693, 525315, 262400, 131136, 65552, 32772, 16385,
3261 8192, 4096, 2048, 1024, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 1 };
3262
3263 @ @<Local variables for initialization@>=
3264 integer k; /* all-purpose loop index */
3265
3266
3267 @ Here is the routine that calculates $2^8$ times the natural logarithm
3268 of a |scaled| quantity; it is an integer approximation to $2^{24}\ln(x/2^{16})$,
3269 when |x| is a given positive integer.
3270
3271 The method is based on exercise 1.2.2--25 in {\sl The Art of Computer
3272 Programming\/}: During the main iteration we have $1\L 2^{-30}x<1/(1-2^{1-k})$,
3273 and the logarithm of $2^{30}x$ remains to be added to an accumulator
3274 register called~$y$. Three auxiliary bits of accuracy are retained in~$y$
3275 during the calculation, and sixteen auxiliary bits to extend |y| are
3276 kept in~|z| during the initial argument reduction. (We add
3277 $100\cdot2^{16}=6553600$ to~|z| and subtract 100 from~|y| so that |z| will
3278 not become negative; also, the actual amount subtracted from~|y| is~96,
3279 not~100, because we want to add~4 for rounding before the final division by~8.)
3280
3281 @c 
3282 scaled mp_m_log (MP mp,scaled x) {
3283   integer y,z; /* auxiliary registers */
3284   integer k; /* iteration counter */
3285   if ( x<=0 ) {
3286      @<Handle non-positive logarithm@>;
3287   } else  { 
3288     y=1302456956+4-100; /* $14\times2^{27}\ln2\approx1302456956.421063$ */
3289     z=27595+6553600; /* and $2^{16}\times .421063\approx 27595$ */
3290     while ( x<fraction_four ) {
3291        double(x); y-=93032639; z-=48782;
3292     } /* $2^{27}\ln2\approx 93032639.74436163$ and $2^{16}\times.74436163\approx 48782$ */
3293     y=y+(z / unity); k=2;
3294     while ( x>fraction_four+4 ) {
3295       @<Increase |k| until |x| can be multiplied by a
3296         factor of $2^{-k}$, and adjust $y$ accordingly@>;
3297     }
3298     return (y / 8);
3299   }
3300 }
3301
3302 @ @<Increase |k| until |x| can...@>=
3303
3304   z=((x-1) / two_to_the(k))+1; /* $z=\lceil x/2^k\rceil$ */
3305   while ( x<fraction_four+z ) { z=halfp(z+1); incr(k); };
3306   y+=spec_log[k]; x-=z;
3307 }
3308
3309 @ @<Handle non-positive logarithm@>=
3310
3311   print_err("Logarithm of ");
3312 @.Logarithm...replaced by 0@>
3313   mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3314   help2("Since I don't take logs of non-positive numbers,",
3315         "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3316   mp_error(mp); 
3317   return 0;
3318 }
3319
3320 @ Conversely, the exponential routine calculates $\exp(x/2^8)$,
3321 when |x| is |scaled|. The result is an integer approximation to
3322 $2^{16}\exp(x/2^{24})$, when |x| is regarded as an integer.
3323
3324 @c 
3325 scaled mp_m_exp (MP mp,scaled x) {
3326   quarterword k; /* loop control index */
3327   integer y,z; /* auxiliary registers */
3328   if ( x>174436200 ) {
3329     /* $2^{24}\ln((2^{31}-1)/2^{16})\approx 174436199.51$ */
3330     mp->arith_error=true; 
3331     return el_gordo;
3332   } else if ( x<-197694359 ) {
3333         /* $2^{24}\ln(2^{-1}/2^{16})\approx-197694359.45$ */
3334     return 0;
3335   } else { 
3336     if ( x<=0 ) { 
3337        z=-8*x; y=04000000; /* $y=2^{20}$ */
3338     } else { 
3339       if ( x<=127919879 ) { 
3340         z=1023359037-8*x;
3341         /* $2^{27}\ln((2^{31}-1)/2^{20})\approx 1023359037.125$ */
3342       } else {
3343        z=8*(174436200-x); /* |z| is always nonnegative */
3344       }
3345       y=el_gordo;
3346     };
3347     @<Multiply |y| by $\exp(-z/2^{27})$@>;
3348     if ( x<=127919879 ) 
3349        return ((y+8) / 16);
3350      else 
3351        return y;
3352   }
3353 }
3354
3355 @ The idea here is that subtracting |spec_log[k]| from |z| corresponds
3356 to multiplying |y| by $1-2^{-k}$.
3357
3358 A subtle point (which had to be checked) was that if $x=127919879$, the
3359 value of~|y| will decrease so that |y+8| doesn't overflow. In fact,
3360 $z$ will be 5 in this case, and |y| will decrease by~64 when |k=25|
3361 and by~16 when |k=27|.
3362
3363 @<Multiply |y| by...@>=
3364 k=1;
3365 while ( z>0 ) { 
3366   while ( z>=spec_log[k] ) { 
3367     z-=spec_log[k];
3368     y=y-1-((y-two_to_the(k-1)) / two_to_the(k));
3369   }
3370   incr(k);
3371 }
3372
3373 @ The trigonometric subroutines use an auxiliary table such that
3374 |spec_atan[k]| contains an approximation to the |angle| whose tangent
3375 is~$1/2^k$. $\arctan2^{-k}$ times $2^{20}\cdot180/\pi$ 
3376
3377 @<Declarations@>=
3378 static const angle spec_atan[27] = { 0, 27855475, 14718068, 7471121, 3750058, 
3379 1876857, 938658, 469357, 234682, 117342, 58671, 29335, 14668, 7334, 3667, 
3380 1833, 917, 458, 229, 115, 57, 29, 14, 7, 4, 2, 1 };
3381
3382 @ Given integers |x| and |y|, not both zero, the |n_arg| function
3383 returns the |angle| whose tangent points in the direction $(x,y)$.
3384 This subroutine first determines the correct octant, then solves the
3385 problem for |0<=y<=x|, then converts the result appropriately to
3386 return an answer in the range |-one_eighty_deg<=@t$\theta$@><=one_eighty_deg|.
3387 (The answer is |+one_eighty_deg| if |y=0| and |x<0|, but an answer of
3388 |-one_eighty_deg| is possible if, for example, |y=-1| and $x=-2^{30}$.)
3389
3390 The octants are represented in a ``Gray code,'' since that turns out
3391 to be computationally simplest.
3392
3393 @d negate_x 1
3394 @d negate_y 2
3395 @d switch_x_and_y 4
3396 @d first_octant 1
3397 @d second_octant (first_octant+switch_x_and_y)
3398 @d third_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x)
3399 @d fourth_octant (first_octant+negate_x)
3400 @d fifth_octant (first_octant+negate_x+negate_y)
3401 @d sixth_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x+negate_y)
3402 @d seventh_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_y)
3403 @d eighth_octant (first_octant+negate_y)
3404
3405 @c 
3406 angle mp_n_arg (MP mp,integer x, integer y) {
3407   angle z; /* auxiliary register */
3408   integer t; /* temporary storage */
3409   quarterword k; /* loop counter */
3410   int octant; /* octant code */
3411   if ( x>=0 ) {
3412     octant=first_octant;
3413   } else { 
3414     negate(x); octant=first_octant+negate_x;
3415   }
3416   if ( y<0 ) { 
3417     negate(y); octant=octant+negate_y;
3418   }
3419   if ( x<y ) { 
3420     t=y; y=x; x=t; octant=octant+switch_x_and_y;
3421   }
3422   if ( x==0 ) { 
3423     @<Handle undefined arg@>; 
3424   } else { 
3425     @<Set variable |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3426     @<Return an appropriate answer based on |z| and |octant|@>;
3427   }
3428 }
3429
3430 @ @<Handle undefined arg@>=
3431
3432   print_err("angle(0,0) is taken as zero");
3433 @.angle(0,0)...zero@>
3434   help2("The `angle' between two identical points is undefined.",
3435         "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3436   mp_error(mp); 
3437   return 0;
3438 }
3439
3440 @ @<Return an appropriate answer...@>=
3441 switch (octant) {
3442 case first_octant: return z;
3443 case second_octant: return (ninety_deg-z);
3444 case third_octant: return (ninety_deg+z);
3445 case fourth_octant: return (one_eighty_deg-z);
3446 case fifth_octant: return (z-one_eighty_deg);
3447 case sixth_octant: return (-z-ninety_deg);
3448 case seventh_octant: return (z-ninety_deg);
3449 case eighth_octant: return (-z);
3450 }; /* there are no other cases */
3451 return 0
3452
3453 @ At this point we have |x>=y>=0|, and |x>0|. The numbers are scaled up
3454 or down until $2^{28}\L x<2^{29}$, so that accurate fixed-point calculations
3455 will be made.
3456
3457 @<Set variable |z| to the arg...@>=
3458 while ( x>=fraction_two ) { 
3459   x=halfp(x); y=halfp(y);
3460 }
3461 z=0;
3462 if ( y>0 ) { 
3463  while ( x<fraction_one ) { 
3464     x+=x; y+=y; 
3465  };
3466  @<Increase |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3467 }
3468
3469 @ During the calculations of this section, variables |x| and~|y|
3470 represent actual coordinates $(x,2^{-k}y)$. We will maintain the
3471 condition |x>=y|, so that the tangent will be at most $2^{-k}$.
3472 If $x<2y$, the tangent is greater than $2^{-k-1}$. The transformation
3473 $(a,b)\mapsto(a+b\tan\phi,b-a\tan\phi)$ replaces $(a,b)$ by
3474 coordinates whose angle has decreased by~$\phi$; in the special case
3475 $a=x$, $b=2^{-k}y$, and $\tan\phi=2^{-k-1}$, this operation reduces
3476 to the particularly simple iteration shown here. [Cf.~John E. Meggitt,
3477 @^Meggitt, John E.@>
3478 {\sl IBM Journal of Research and Development\/ \bf6} (1962), 210--226.]
3479
3480 The initial value of |x| will be multiplied by at most
3481 $(1+{1\over2})(1+{1\over8})(1+{1\over32})\cdots\approx 1.7584$; hence
3482 there is no chance of integer overflow.
3483
3484 @<Increase |z|...@>=
3485 k=0;
3486 do {  
3487   y+=y; incr(k);
3488   if ( y>x ){ 
3489     z=z+spec_atan[k]; t=x; x=x+(y / two_to_the(k+k)); y=y-t;
3490   };
3491 } while (k!=15);
3492 do {  
3493   y+=y; incr(k);
3494   if ( y>x ) { z=z+spec_atan[k]; y=y-x; };
3495 } while (k!=26)
3496
3497 @ Conversely, the |n_sin_cos| routine takes an |angle| and produces the sine
3498 and cosine of that angle. The results of this routine are
3499 stored in global integer variables |n_sin| and |n_cos|.
3500
3501 @<Glob...@>=
3502 fraction n_sin;fraction n_cos; /* results computed by |n_sin_cos| */
3503
3504 @ Given an integer |z| that is $2^{20}$ times an angle $\theta$ in degrees,
3505 the purpose of |n_sin_cos(z)| is to set
3506 |x=@t$r\cos\theta$@>| and |y=@t$r\sin\theta$@>| (approximately),
3507 for some rather large number~|r|. The maximum of |x| and |y|
3508 will be between $2^{28}$ and $2^{30}$, so that there will be hardly
3509 any loss of accuracy. Then |x| and~|y| are divided by~|r|.
3510
3511 @c 
3512 void mp_n_sin_cos (MP mp,angle z) { /* computes a multiple of the sine
3513                                        and cosine */ 
3514   quarterword k; /* loop control variable */
3515   int q; /* specifies the quadrant */
3516   fraction r; /* magnitude of |(x,y)| */
3517   integer x,y,t; /* temporary registers */
3518   while ( z<0 ) z=z+three_sixty_deg;
3519   z=z % three_sixty_deg; /* now |0<=z<three_sixty_deg| */
3520   q=z / forty_five_deg; z=z % forty_five_deg;
3521   x=fraction_one; y=x;
3522   if ( ! odd(q) ) z=forty_five_deg-z;
3523   @<Subtract angle |z| from |(x,y)|@>;
3524   @<Convert |(x,y)| to the octant determined by~|q|@>;
3525   r=mp_pyth_add(mp, x,y); 
3526   mp->n_cos=mp_make_fraction(mp, x,r); 
3527   mp->n_sin=mp_make_fraction(mp, y,r);
3528 }
3529
3530 @ In this case the octants are numbered sequentially.
3531
3532 @<Convert |(x,...@>=
3533 switch (q) {
3534 case 0: break;
3535 case 1: t=x; x=y; y=t; break;
3536 case 2: t=x; x=-y; y=t; break;
3537 case 3: negate(x); break;
3538 case 4: negate(x); negate(y); break;
3539 case 5: t=x; x=-y; y=-t; break;
3540 case 6: t=x; x=y; y=-t; break;
3541 case 7: negate(y); break;
3542 } /* there are no other cases */
3543
3544 @ The main iteration of |n_sin_cos| is similar to that of |n_arg| but
3545 applied in reverse. The values of |spec_atan[k]| decrease slowly enough
3546 that this loop is guaranteed to terminate before the (nonexistent) value
3547 |spec_atan[27]| would be required.
3548
3549 @<Subtract angle |z|...@>=
3550 k=1;
3551 while ( z>0 ){ 
3552   if ( z>=spec_atan[k] ) { 
3553     z=z-spec_atan[k]; t=x;
3554     x=t+y / two_to_the(k);
3555     y=y-t / two_to_the(k);
3556   }
3557   incr(k);
3558 }
3559 if ( y<0 ) y=0 /* this precaution may never be needed */
3560
3561 @ And now let's complete our collection of numeric utility routines
3562 by considering random number generation.
3563 \MP\ generates pseudo-random numbers with the additive scheme recommended
3564 in Section 3.6 of {\sl The Art of Computer Programming}; however, the
3565 results are random fractions between 0 and |fraction_one-1|, inclusive.
3566
3567 There's an auxiliary array |randoms| that contains 55 pseudo-random
3568 fractions. Using the recurrence $x_n=(x_{n-55}-x_{n-31})\bmod 2^{28}$,
3569 we generate batches of 55 new $x_n$'s at a time by calling |new_randoms|.
3570 The global variable |j_random| tells which element has most recently
3571 been consumed.
3572 The global variable |random_seed| was introduced in version 0.9,
3573 for the sole reason of stressing the fact that the initial value of the
3574 random seed is system-dependant. The initialization code below will initialize
3575 this variable to |(internal[mp_time] div unity)+internal[mp_day]|, but this 
3576 is not good enough on modern fast machines that are capable of running
3577 multiple MetaPost processes within the same second.
3578 @^system dependencies@>
3579
3580 @<Glob...@>=
3581 fraction randoms[55]; /* the last 55 random values generated */
3582 int j_random; /* the number of unused |randoms| */
3583
3584 @ @<Option variables@>=
3585 int random_seed; /* the default random seed */
3586
3587 @ @<Allocate or initialize ...@>=
3588 mp->random_seed = (scaled)opt->random_seed;
3589
3590 @ To consume a random fraction, the program below will say `|next_random|'
3591 and then it will fetch |randoms[j_random]|.
3592
3593 @d next_random { if ( mp->j_random==0 ) mp_new_randoms(mp);
3594   else decr(mp->j_random); }
3595
3596 @c 
3597 void mp_new_randoms (MP mp) {
3598   int k; /* index into |randoms| */
3599   fraction x; /* accumulator */
3600   for (k=0;k<=23;k++) { 
3601    x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k+31];
3602     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3603     mp->randoms[k]=x;
3604   }
3605   for (k=24;k<= 54;k++){ 
3606     x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k-24];
3607     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3608     mp->randoms[k]=x;
3609   }
3610   mp->j_random=54;
3611 }
3612
3613 @ @<Declarations@>=
3614 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed);
3615
3616 @ To initialize the |randoms| table, we call the following routine.
3617
3618 @c 
3619 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed) {
3620   fraction j,jj,k; /* more or less random integers */
3621   int i; /* index into |randoms| */
3622   j=abs(seed);
3623   while ( j>=fraction_one ) j=halfp(j);
3624   k=1;
3625   for (i=0;i<=54;i++ ){ 
3626     jj=k; k=j-k; j=jj;
3627     if ( k<0 ) k=k+fraction_one;
3628     mp->randoms[(i*21)% 55]=j;
3629   }
3630   mp_new_randoms(mp); 
3631   mp_new_randoms(mp); 
3632   mp_new_randoms(mp); /* ``warm up'' the array */
3633 }
3634
3635 @ To produce a uniform random number in the range |0<=u<x| or |0>=u>x|
3636 or |0=u=x|, given a |scaled| value~|x|, we proceed as shown here.
3637
3638 Note that the call of |take_fraction| will produce the values 0 and~|x|
3639 with about half the probability that it will produce any other particular
3640 values between 0 and~|x|, because it rounds its answers.
3641
3642 @c 
3643 scaled mp_unif_rand (MP mp,scaled x) {
3644   scaled y; /* trial value */
3645   next_random; y=mp_take_fraction(mp, abs(x),mp->randoms[mp->j_random]);
3646   if ( y==abs(x) ) return 0;
3647   else if ( x>0 ) return y;
3648   else return (-y);
3649 }
3650
3651 @ Finally, a normal deviate with mean zero and unit standard deviation
3652 can readily be obtained with the ratio method (Algorithm 3.4.1R in
3653 {\sl The Art of Computer Programming\/}).
3654
3655 @c 
3656 scaled mp_norm_rand (MP mp) {
3657   integer x,u,l; /* what the book would call $2^{16}X$, $2^{28}U$, and $-2^{24}\ln U$ */
3658   do { 
3659     do {  
3660       next_random;
3661       x=mp_take_fraction(mp, 112429,mp->randoms[mp->j_random]-fraction_half);
3662       /* $2^{16}\sqrt{8/e}\approx 112428.82793$ */
3663       next_random; u=mp->randoms[mp->j_random];
3664     } while (abs(x)>=u);
3665     x=mp_make_fraction(mp, x,u);
3666     l=139548960-mp_m_log(mp, u); /* $2^{24}\cdot12\ln2\approx139548959.6165$ */
3667   } while (mp_ab_vs_cd(mp, 1024,l,x,x)<0);
3668   return x;
3669 }
3670
3671 @* \[9] Packed data.
3672 In order to make efficient use of storage space, \MP\ bases its major data
3673 structures on a |memory_word|, which contains either a (signed) integer,
3674 possibly scaled, or a small number of fields that are one half or one
3675 quarter of the size used for storing integers.
3676
3677 If |x| is a variable of type |memory_word|, it contains up to four
3678 fields that can be referred to as follows:
3679 $$\vbox{\halign{\hfil#&#\hfil&#\hfil\cr
3680 |x|&.|int|&(an |integer|)\cr
3681 |x|&.|sc|\qquad&(a |scaled| integer)\cr
3682 |x.hh.lh|, |x.hh|&.|rh|&(two halfword fields)\cr
3683 |x.hh.b0|, |x.hh.b1|, |x.hh|&.|rh|&(two quarterword fields, one halfword
3684   field)\cr
3685 |x.qqqq.b0|, |x.qqqq.b1|, |x.qqqq|&.|b2|, |x.qqqq.b3|\hskip-100pt
3686   &\qquad\qquad\qquad(four quarterword fields)\cr}}$$
3687 This is somewhat cumbersome to write, and not very readable either, but
3688 macros will be used to make the notation shorter and more transparent.
3689 The code below gives a formal definition of |memory_word| and
3690 its subsidiary types, using packed variant records. \MP\ makes no
3691 assumptions about the relative positions of the fields within a word.
3692
3693 @d max_quarterword 0x3FFF /* largest allowable value in a |quarterword| */
3694 @d max_halfword 0xFFFFFFF /* largest allowable value in a |halfword| */
3695
3696 @ Here are the inequalities that the quarterword and halfword values
3697 must satisfy (or rather, the inequalities that they mustn't satisfy):
3698
3699 @<Check the ``constant''...@>=
3700 if (mp->ini_version) {
3701   if ( mp->mem_max!=mp->mem_top ) mp->bad=8;
3702 } else {
3703   if ( mp->mem_max<mp->mem_top ) mp->bad=8;
3704 }
3705 if ( mp->mem_max>=max_halfword ) mp->bad=12;
3706 if ( mp->max_strings>max_halfword ) mp->bad=13;
3707
3708 @ The macros |qi| and |qo| are used for input to and output 
3709 from quarterwords. These are legacy macros.
3710 @^system dependencies@>
3711
3712 @d qo(A) (A) /* to read eight bits from a quarterword */
3713 @d qi(A) (quarterword)(A) /* to store eight bits in a quarterword */
3714
3715 @ The reader should study the following definitions closely:
3716 @^system dependencies@>
3717
3718 @d sc cint /* |scaled| data is equivalent to |integer| */
3719
3720 @<Types...@>=
3721 typedef short quarterword; /* 1/4 of a word */
3722 typedef int halfword; /* 1/2 of a word */
3723 typedef union {
3724   struct {
3725     halfword RH, LH;
3726   } v;
3727   struct { /* Make B0,B1 overlap the most significant bytes of LH.  */
3728     halfword junk;
3729     quarterword B0, B1;
3730   } u;
3731 } two_halves;
3732 typedef struct {
3733   struct {
3734     quarterword B2, B3, B0, B1;
3735   } u;
3736 } four_quarters;
3737 typedef union {
3738   two_halves hh;
3739   integer cint;
3740   four_quarters qqqq;
3741 } memory_word;
3742 #define b0 u.B0
3743 #define b1 u.B1
3744 #define b2 u.B2
3745 #define b3 u.B3
3746 #define rh v.RH
3747 #define lh v.LH
3748
3749 @ When debugging, we may want to print a |memory_word| without knowing
3750 what type it is; so we print it in all modes.
3751 @^debugging@>
3752
3753 @c 
3754 void mp_print_word (MP mp,memory_word w) {
3755   /* prints |w| in all ways */
3756   mp_print_int(mp, w.cint); mp_print_char(mp, xord(' '));
3757   mp_print_scaled(mp, w.sc); mp_print_char(mp, xord(' ')); 
3758   mp_print_scaled(mp, w.sc / 010000); mp_print_ln(mp);
3759   mp_print_int(mp, w.hh.lh); mp_print_char(mp, xord('=')); 
3760   mp_print_int(mp, w.hh.b0); mp_print_char(mp, xord(':'));
3761   mp_print_int(mp, w.hh.b1); mp_print_char(mp, xord(';')); 
3762   mp_print_int(mp, w.hh.rh); mp_print_char(mp, xord(' '));
3763   mp_print_int(mp, w.qqqq.b0); mp_print_char(mp, xord(':')); 
3764   mp_print_int(mp, w.qqqq.b1); mp_print_char(mp, xord(':'));
3765   mp_print_int(mp, w.qqqq.b2); mp_print_char(mp, xord(':')); 
3766   mp_print_int(mp, w.qqqq.b3);
3767 }
3768
3769
3770 @* \[10] Dynamic memory allocation.
3771
3772 The \MP\ system does nearly all of its own memory allocation, so that it
3773 can readily be transported into environments that do not have automatic
3774 facilities for strings, garbage collection, etc., and so that it can be in
3775 control of what error messages the user receives. The dynamic storage
3776 requirements of \MP\ are handled by providing a large array |mem| in
3777 which consecutive blocks of words are used as nodes by the \MP\ routines.
3778
3779 Pointer variables are indices into this array, or into another array
3780 called |eqtb| that will be explained later. A pointer variable might
3781 also be a special flag that lies outside the bounds of |mem|, so we
3782 allow pointers to assume any |halfword| value. The minimum memory
3783 index represents a null pointer.
3784
3785 @d null 0 /* the null pointer */
3786 @d mp_void (null+1) /* a null pointer different from |null| */
3787
3788
3789 @<Types...@>=
3790 typedef halfword pointer; /* a flag or a location in |mem| or |eqtb| */
3791
3792 @ The |mem| array is divided into two regions that are allocated separately,
3793 but the dividing line between these two regions is not fixed; they grow
3794 together until finding their ``natural'' size in a particular job.
3795 Locations less than or equal to |lo_mem_max| are used for storing
3796 variable-length records consisting of two or more words each. This region
3797 is maintained using an algorithm similar to the one described in exercise
3798 2.5--19 of {\sl The Art of Computer Programming}. However, no size field
3799 appears in the allocated nodes; the program is responsible for knowing the
3800 relevant size when a node is freed. Locations greater than or equal to
3801 |hi_mem_min| are used for storing one-word records; a conventional
3802 \.{AVAIL} stack is used for allocation in this region.
3803
3804 Locations of |mem| between |0| and |mem_top| may be dumped as part
3805 of preloaded mem files, by the \.{INIMP} preprocessor.
3806 @.INIMP@>
3807 Production versions of \MP\ may extend the memory at the top end in order to
3808 provide more space; these locations, between |mem_top| and |mem_max|,
3809 are always used for single-word nodes.
3810
3811 The key pointers that govern |mem| allocation have a prescribed order:
3812 $$\hbox{|null=0<lo_mem_max<hi_mem_min<mem_top<=mem_end<=mem_max|.}$$
3813
3814 @<Glob...@>=
3815 memory_word *mem; /* the big dynamic storage area */
3816 pointer lo_mem_max; /* the largest location of variable-size memory in use */
3817 pointer hi_mem_min; /* the smallest location of one-word memory in use */
3818
3819
3820
3821 @d xfree(A) do { mp_xfree(A); A=NULL; } while (0)
3822 @d xrealloc(P,A,B) mp_xrealloc(mp,P,(size_t)A,B)
3823 @d xmalloc(A,B)  mp_xmalloc(mp,(size_t)A,B)
3824 @d xstrdup(A)  mp_xstrdup(mp,A)
3825 @d XREALLOC(a,b,c) a = xrealloc(a,(b+1),sizeof(c));
3826
3827 @<Declare helpers@>=
3828 void mp_xfree (void *x);
3829 void *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) ;
3830 void *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) ;
3831 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s);
3832 void mp_do_snprintf(char *str, int size, const char *fmt, ...);
3833
3834 @ The |max_size_test| guards against overflow, on the assumption that
3835 |size_t| is at least 31bits wide.
3836
3837 @d max_size_test 0x7FFFFFFF
3838
3839 @c
3840 void mp_xfree (void *x) {
3841   if (x!=NULL) free(x);
3842 }
3843 void  *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) {
3844   void *w ; 
3845   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3846     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3847     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3848   }
3849   w = realloc (p,(nmem*size));
3850   if (w==NULL) {
3851     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3852     mp->history =mp_system_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3853   }
3854   return w;
3855 }
3856 void  *mp_xmalloc (MP mp, 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 = malloc (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 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s) {
3870   char *w; 
3871   if (s==NULL)
3872     return NULL;
3873   w = strdup(s);
3874   if (w==NULL) {
3875     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3876     mp->history =mp_system_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3877   }
3878   return w;
3879 }
3880
3881 @ @<Internal library declarations@>=
3882 #ifdef HAVE_SNPRINTF
3883 #define mp_snprintf (void)snprintf
3884 #else
3885 #define mp_snprintf mp_do_snprintf
3886 #endif
3887
3888 @ This internal version is rather stupid, but good enough for its purpose.
3889
3890 @c
3891 void mp_do_snprintf (char *str, int size, const char *format, ...) {
3892   const char *fmt;
3893   char *res, *work;
3894   char workbuf[32];
3895   va_list ap;
3896   work = (char *)workbuf;
3897   va_start(ap, format);
3898   res = str;
3899   for (fmt=format;*fmt!='\0';fmt++) {
3900      if (*fmt=='%') {
3901        fmt++;
3902        switch(*fmt) {
3903        case 's':
3904          {
3905            char *s = va_arg(ap, char *);
3906            while (*s) {
3907              *res = *s++;
3908              if (size-->0) res++;
3909            }
3910          }
3911          break;
3912        case 'i':
3913        case 'd':
3914          {
3915            mp_snprintf(work,32,"%i",va_arg(ap, int));
3916            while (*work) {
3917              *res = *work++;
3918              if (size-->0) res++;
3919            }
3920          }
3921          break;
3922        case 'g':
3923          {
3924            mp_snprintf(work,32,"%g",va_arg(ap, double));
3925            while (*work) {
3926              *res = *work++;
3927              if (size-->0) res++;
3928            }
3929          }
3930          break;
3931        case '%':
3932          *res = '%';
3933          if (size-->0) res++;
3934          break;
3935        default:
3936          *res = '%';
3937          if (size-->0) res++;
3938          *res = *fmt;
3939          if (size-->0) res++;
3940          break;
3941        }
3942      } else {
3943        *res = *fmt;
3944        if (size-->0) res++;
3945      }
3946   }
3947   *res = '\0';
3948   va_end(ap);
3949 }
3950
3951
3952 @<Allocate or initialize ...@>=
3953 mp->mem = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (memory_word));
3954 memset(mp->mem,0,(mp->mem_max+1)*sizeof (memory_word));
3955
3956 @ @<Dealloc variables@>=
3957 xfree(mp->mem);
3958
3959 @ Users who wish to study the memory requirements of particular applications can
3960 can use optional special features that keep track of current and
3961 maximum memory usage. When code between the delimiters |stat| $\ldots$
3962 |tats| is not ``commented out,'' \MP\ will run a bit slower but it will
3963 report these statistics when |mp_tracing_stats| is positive.
3964
3965 @<Glob...@>=
3966 integer var_used; integer dyn_used; /* how much memory is in use */
3967
3968 @ Let's consider the one-word memory region first, since it's the
3969 simplest. The pointer variable |mem_end| holds the highest-numbered location
3970 of |mem| that has ever been used. The free locations of |mem| that
3971 occur between |hi_mem_min| and |mem_end|, inclusive, are of type
3972 |two_halves|, and we write |info(p)| and |mp_link(p)| for the |lh|
3973 and |rh| fields of |mem[p]| when it is of this type. The single-word
3974 free locations form a linked list
3975 $$|avail|,\;\hbox{|mp_link(avail)|},\;\hbox{|mp_link(mp_link(avail))|},\;\ldots$$
3976 terminated by |null|.
3977
3978 @d mp_link(A)   mp->mem[(A)].hh.rh /* the |link| field of a memory word */
3979 @d info(A)   mp->mem[(A)].hh.lh /* the |info| field of a memory word */
3980
3981 @<Glob...@>=
3982 pointer avail; /* head of the list of available one-word nodes */
3983 pointer mem_end; /* the last one-word node used in |mem| */
3984
3985 @ If one-word memory is exhausted, it might mean that the user has forgotten
3986 a token like `\&{enddef}' or `\&{endfor}'. We will define some procedures
3987 later that try to help pinpoint the trouble.
3988
3989 @c 
3990 @<Declare the procedure called |show_token_list|@>
3991 @<Declare the procedure called |runaway|@>
3992
3993 @ The function |get_avail| returns a pointer to a new one-word node whose
3994 |link| field is null. However, \MP\ will halt if there is no more room left.
3995 @^inner loop@>
3996
3997 @c 
3998 pointer mp_get_avail (MP mp) { /* single-word node allocation */
3999   pointer p; /* the new node being got */
4000   p=mp->avail; /* get top location in the |avail| stack */
4001   if ( p!=null ) {
4002     mp->avail=mp_link(mp->avail); /* and pop it off */
4003   } else if ( mp->mem_end<mp->mem_max ) { /* or go into virgin territory */
4004     incr(mp->mem_end); p=mp->mem_end;
4005   } else { 
4006     decr(mp->hi_mem_min); p=mp->hi_mem_min;
4007     if ( mp->hi_mem_min<=mp->lo_mem_max ) { 
4008       mp_runaway(mp); /* if memory is exhausted, display possible runaway text */
4009       mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4010       /* quit; all one-word nodes are busy */
4011 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4012     }
4013   }
4014   mp_link(p)=null; /* provide an oft-desired initialization of the new node */
4015   incr(mp->dyn_used);/* maintain statistics */
4016   return p;
4017 }
4018
4019 @ Conversely, a one-word node is recycled by calling |free_avail|.
4020
4021 @d free_avail(A)  /* single-word node liberation */
4022   { mp_link((A))=mp->avail; mp->avail=(A); decr(mp->dyn_used);  }
4023
4024 @ There's also a |fast_get_avail| routine, which saves the procedure-call
4025 overhead at the expense of extra programming. This macro is used in
4026 the places that would otherwise account for the most calls of |get_avail|.
4027 @^inner loop@>
4028
4029 @d fast_get_avail(A) { 
4030   (A)=mp->avail; /* avoid |get_avail| if possible, to save time */
4031   if ( (A)==null ) { (A)=mp_get_avail(mp); } 
4032   else { mp->avail=mp_link((A)); mp_link((A))=null;  incr(mp->dyn_used); }
4033   }
4034
4035 @ The available-space list that keeps track of the variable-size portion
4036 of |mem| is a nonempty, doubly-linked circular list of empty nodes,
4037 pointed to by the roving pointer |rover|.
4038
4039 Each empty node has size 2 or more; the first word contains the special
4040 value |max_halfword| in its |link| field and the size in its |info| field;
4041 the second word contains the two pointers for double linking.
4042
4043 Each nonempty node also has size 2 or more. Its first word is of type
4044 |two_halves|\kern-1pt, and its |link| field is never equal to |max_halfword|.
4045 Otherwise there is complete flexibility with respect to the contents
4046 of its other fields and its other words.
4047
4048 (We require |mem_max<max_halfword| because terrible things can happen
4049 when |max_halfword| appears in the |link| field of a nonempty node.)
4050
4051 @d empty_flag   max_halfword /* the |link| of an empty variable-size node */
4052 @d is_empty(A)   (mp_link((A))==empty_flag) /* tests for empty node */
4053 @d node_size   info /* the size field in empty variable-size nodes */
4054 @d lmp_link(A)   info((A)+1) /* left link in doubly-linked list of empty nodes */
4055 @d rmp_link(A)   mp_link((A)+1) /* right link in doubly-linked list of empty nodes */
4056
4057 @<Glob...@>=
4058 pointer rover; /* points to some node in the list of empties */
4059
4060 @ A call to |get_node| with argument |s| returns a pointer to a new node
4061 of size~|s|, which must be 2~or more. The |link| field of the first word
4062 of this new node is set to null. An overflow stop occurs if no suitable
4063 space exists.
4064
4065 If |get_node| is called with $s=2^{30}$, it simply merges adjacent free
4066 areas and returns the value |max_halfword|.
4067
4068 @<Internal library declarations@>=
4069 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) ;
4070
4071 @ @c 
4072 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) { /* variable-size node allocation */
4073   pointer p; /* the node currently under inspection */
4074   pointer q;  /* the node physically after node |p| */
4075   integer r; /* the newly allocated node, or a candidate for this honor */
4076   integer t,tt; /* temporary registers */
4077 @^inner loop@>
4078  RESTART: 
4079   p=mp->rover; /* start at some free node in the ring */
4080   do {  
4081     @<Try to allocate within node |p| and its physical successors,
4082      and |goto found| if allocation was possible@>;
4083     if (rmp_link(p)==null || (rmp_link(p)==p && p!=mp->rover)) {
4084       print_err("Free list garbled");
4085       help3("I found an entry in the list of free nodes that links",
4086        "badly. I will try to ignore the broken link, but something",
4087        "is seriously amiss. It is wise to warn the maintainers.")
4088           mp_error(mp);
4089       rmp_link(p)=mp->rover;
4090     }
4091         p=rmp_link(p); /* move to the next node in the ring */
4092   } while (p!=mp->rover); /* repeat until the whole list has been traversed */
4093   if ( s==010000000000 ) { 
4094     return max_halfword;
4095   };
4096   if ( mp->lo_mem_max+2<mp->hi_mem_min ) {
4097     if ( mp->lo_mem_max+2<=max_halfword ) {
4098       @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>;
4099     }
4100   }
4101   mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4102   /* sorry, nothing satisfactory is left */
4103 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4104 FOUND: 
4105   mp_link(r)=null; /* this node is now nonempty */
4106   mp->var_used+=s; /* maintain usage statistics */
4107   return r;
4108 }
4109
4110 @ The lower part of |mem| grows by 1000 words at a time, unless
4111 we are very close to going under. When it grows, we simply link
4112 a new node into the available-space list. This method of controlled
4113 growth helps to keep the |mem| usage consecutive when \MP\ is
4114 implemented on ``virtual memory'' systems.
4115 @^virtual memory@>
4116
4117 @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>=
4118
4119   if ( mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max>=1998 ) {
4120     t=mp->lo_mem_max+1000;
4121   } else {
4122     t=mp->lo_mem_max+1+(mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max) / 2; 
4123     /* |lo_mem_max+2<=t<hi_mem_min| */
4124   }
4125   if ( t>max_halfword ) t=max_halfword;
4126   p=lmp_link(mp->rover); q=mp->lo_mem_max; rmp_link(p)=q; lmp_link(mp->rover)=q;
4127   rmp_link(q)=mp->rover; lmp_link(q)=p; mp_link(q)=empty_flag; 
4128   node_size(q)=t-mp->lo_mem_max;
4129   mp->lo_mem_max=t; mp_link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4130   mp->rover=q; 
4131   goto RESTART;
4132 }
4133
4134 @ @<Try to allocate...@>=
4135 q=p+node_size(p); /* find the physical successor */
4136 while ( is_empty(q) ) { /* merge node |p| with node |q| */
4137   t=rmp_link(q); tt=lmp_link(q);
4138 @^inner loop@>
4139   if ( q==mp->rover ) mp->rover=t;
4140   lmp_link(t)=tt; rmp_link(tt)=t;
4141   q=q+node_size(q);
4142 }
4143 r=q-s;
4144 if ( r>p+1 ) {
4145   @<Allocate from the top of node |p| and |goto found|@>;
4146 }
4147 if ( r==p ) { 
4148   if ( rmp_link(p)!=p ) {
4149     @<Allocate entire node |p| and |goto found|@>;
4150   }
4151 }
4152 node_size(p)=q-p /* reset the size in case it grew */
4153
4154 @ @<Allocate from the top...@>=
4155
4156   node_size(p)=r-p; /* store the remaining size */
4157   mp->rover=p; /* start searching here next time */
4158   goto FOUND;
4159 }
4160
4161 @ Here we delete node |p| from the ring, and let |rover| rove around.
4162
4163 @<Allocate entire...@>=
4164
4165   mp->rover=rmp_link(p); t=lmp_link(p);
4166   lmp_link(mp->rover)=t; rmp_link(t)=mp->rover;
4167   goto FOUND;
4168 }
4169
4170 @ Conversely, when some variable-size node |p| of size |s| is no longer needed,
4171 the operation |free_node(p,s)| will make its words available, by inserting
4172 |p| as a new empty node just before where |rover| now points.
4173
4174 @<Internal library declarations@>=
4175 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) ;
4176
4177 @ @c 
4178 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) { /* variable-size node
4179   liberation */
4180   pointer q; /* |lmp_link(rover)| */
4181   node_size(p)=s; mp_link(p)=empty_flag;
4182 @^inner loop@>
4183   q=lmp_link(mp->rover); lmp_link(p)=q; rmp_link(p)=mp->rover; /* set both links */
4184   lmp_link(mp->rover)=p; rmp_link(q)=p; /* insert |p| into the ring */
4185   mp->var_used-=s; /* maintain statistics */
4186 }
4187
4188 @ Just before \.{INIMP} writes out the memory, it sorts the doubly linked
4189 available space list. The list is probably very short at such times, so a
4190 simple insertion sort is used. The smallest available location will be
4191 pointed to by |rover|, the next-smallest by |rmp_link(rover)|, etc.
4192
4193 @c 
4194 void mp_sort_avail (MP mp) { /* sorts the available variable-size nodes
4195   by location */
4196   pointer p,q,r; /* indices into |mem| */
4197   pointer old_rover; /* initial |rover| setting */
4198   p=mp_get_node(mp, 010000000000); /* merge adjacent free areas */
4199   p=rmp_link(mp->rover); rmp_link(mp->rover)=max_halfword; old_rover=mp->rover;
4200   while ( p!=old_rover ) {
4201     @<Sort |p| into the list starting at |rover|
4202      and advance |p| to |rmp_link(p)|@>;
4203   }
4204   p=mp->rover;
4205   while ( rmp_link(p)!=max_halfword ) { 
4206     lmp_link(rmp_link(p))=p; p=rmp_link(p);
4207   };
4208   rmp_link(p)=mp->rover; lmp_link(mp->rover)=p;
4209 }
4210
4211 @ The following |while| loop is guaranteed to
4212 terminate, since the list that starts at
4213 |rover| ends with |max_halfword| during the sorting procedure.
4214
4215 @<Sort |p|...@>=
4216 if ( p<mp->rover ) { 
4217   q=p; p=rmp_link(q); rmp_link(q)=mp->rover; mp->rover=q;
4218 } else  { 
4219   q=mp->rover;
4220   while ( rmp_link(q)<p ) q=rmp_link(q);
4221   r=rmp_link(p); rmp_link(p)=rmp_link(q); rmp_link(q)=p; p=r;
4222 }
4223
4224 @* \[11] Memory layout.
4225 Some areas of |mem| are dedicated to fixed usage, since static allocation is
4226 more efficient than dynamic allocation when we can get away with it. For
4227 example, locations |0| to |1| are always used to store a
4228 two-word dummy token whose second word is zero.
4229 The following macro definitions accomplish the static allocation by giving
4230 symbolic names to the fixed positions. Static variable-size nodes appear
4231 in locations |0| through |lo_mem_stat_max|, and static single-word nodes
4232 appear in locations |hi_mem_stat_min| through |mem_top|, inclusive.
4233
4234 @d null_dash (2) /* the first two words are reserved for a null value */
4235 @d dep_head (null_dash+3) /* we will define |dash_node_size=3| */
4236 @d zero_val (dep_head+2) /* two words for a permanently zero value */
4237 @d temp_val (zero_val+2) /* two words for a temporary value node */
4238 @d end_attr temp_val /* we use |end_attr+2| only */
4239 @d inf_val (end_attr+2) /* and |inf_val+1| only */
4240 @d test_pen (inf_val+2)
4241   /* nine words for a pen used when testing the turning number */
4242 @d bad_vardef (test_pen+9) /* two words for \&{vardef} error recovery */
4243 @d lo_mem_stat_max (bad_vardef+1)  /* largest statically
4244   allocated word in the variable-size |mem| */
4245 @#
4246 @d sentinel mp->mem_top /* end of sorted lists */
4247 @d temp_head (mp->mem_top-1) /* head of a temporary list of some kind */
4248 @d hold_head (mp->mem_top-2) /* head of a temporary list of another kind */
4249 @d spec_head (mp->mem_top-3) /* head of a list of unprocessed \&{special} items */
4250 @d hi_mem_stat_min (mp->mem_top-3) /* smallest statically allocated word in
4251   the one-word |mem| */
4252
4253 @ The following code gets the dynamic part of |mem| off to a good start,
4254 when \MP\ is initializing itself the slow way.
4255
4256 @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
4257 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; /* initialize the dynamic memory */
4258 mp_link(mp->rover)=empty_flag;
4259 node_size(mp->rover)=1000; /* which is a 1000-word available node */
4260 lmp_link(mp->rover)=mp->rover; rmp_link(mp->rover)=mp->rover;
4261 mp->lo_mem_max=mp->rover+1000; 
4262 mp_link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4263 for (k=hi_mem_stat_min;k<=(int)mp->mem_top;k++) {
4264   mp->mem[k]=mp->mem[mp->lo_mem_max]; /* clear list heads */
4265 }
4266 mp->avail=null; mp->mem_end=mp->mem_top;
4267 mp->hi_mem_min=hi_mem_stat_min; /* initialize the one-word memory */
4268 mp->var_used=lo_mem_stat_max+1; 
4269 mp->dyn_used=mp->mem_top+1-(hi_mem_stat_min);  /* initialize statistics */
4270 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>;
4271
4272 @ The procedure |flush_list(p)| frees an entire linked list of one-word
4273 nodes that starts at a given position, until coming to |sentinel| or a
4274 pointer that is not in the one-word region. Another procedure,
4275 |flush_node_list|, frees an entire linked list of one-word and two-word
4276 nodes, until coming to a |null| pointer.
4277 @^inner loop@>
4278
4279 @c 
4280 void mp_flush_list (MP mp,pointer p) { /* makes list of single-word nodes  available */
4281   pointer q,r; /* list traversers */
4282   if ( p>=mp->hi_mem_min ) if ( p!=sentinel ) { 
4283     r=p;
4284     do {  
4285       q=r; r=mp_link(r); 
4286       decr(mp->dyn_used);
4287       if ( r<mp->hi_mem_min ) break;
4288     } while (r!=sentinel);
4289   /* now |q| is the last node on the list */
4290     mp_link(q)=mp->avail; mp->avail=p;
4291   }
4292 }
4293 @#
4294 void mp_flush_node_list (MP mp,pointer p) {
4295   pointer q; /* the node being recycled */
4296   while ( p!=null ){ 
4297     q=p; p=mp_link(p);
4298     if ( q<mp->hi_mem_min ) 
4299       mp_free_node(mp, q,2);
4300     else 
4301       free_avail(q);
4302   }
4303 }
4304
4305 @ If \MP\ is extended improperly, the |mem| array might get screwed up.
4306 For example, some pointers might be wrong, or some ``dead'' nodes might not
4307 have been freed when the last reference to them disappeared. Procedures
4308 |check_mem| and |search_mem| are available to help diagnose such
4309 problems. These procedures make use of two arrays called |free| and
4310 |was_free| that are present only if \MP's debugging routines have
4311 been included. (You may want to decrease the size of |mem| while you
4312 @^debugging@>
4313 are debugging.)
4314
4315 Because |boolean|s are typedef-d as ints, it is better to use
4316 unsigned chars here.
4317
4318 @<Glob...@>=
4319 unsigned char *free; /* free cells */
4320 unsigned char *was_free; /* previously free cells */
4321 pointer was_mem_end; pointer was_lo_max; pointer was_hi_min;
4322   /* previous |mem_end|, |lo_mem_max|,and |hi_mem_min| */
4323 boolean panicking; /* do we want to check memory constantly? */
4324
4325 @ @<Allocate or initialize ...@>=
4326 mp->free = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (unsigned char));
4327 mp->was_free = xmalloc ((mp->mem_max+1), sizeof (unsigned char));
4328
4329 @ @<Dealloc variables@>=
4330 xfree(mp->free);
4331 xfree(mp->was_free);
4332
4333 @ @<Allocate or ...@>=
4334 mp->was_hi_min=mp->mem_max;
4335 mp->panicking=false;
4336
4337 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
4338 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) ;
4339
4340 @ @c
4341 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) {
4342    XREALLOC(mp->free,     l, unsigned char);
4343    XREALLOC(mp->was_free, l, unsigned char);
4344    if (mp->mem) {
4345          int newarea = l-mp->mem_max;
4346      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4347      memset (mp->mem+(mp->mem_max+1),0,sizeof(memory_word)*(newarea));
4348    } else {
4349      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4350      memset(mp->mem,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
4351    }
4352    mp->mem_max = l;
4353    if (mp->ini_version) 
4354      mp->mem_top = l;
4355 }
4356
4357
4358
4359 @ Procedure |check_mem| makes sure that the available space lists of
4360 |mem| are well formed, and it optionally prints out all locations
4361 that are reserved now but were free the last time this procedure was called.
4362
4363 @c 
4364 void mp_check_mem (MP mp,boolean print_locs ) {
4365   pointer p,q,r; /* current locations of interest in |mem| */
4366   boolean clobbered; /* is something amiss? */
4367   for (p=0;p<=mp->lo_mem_max;p++) {
4368     mp->free[p]=false; /* you can probably do this faster */
4369   }
4370   for (p=mp->hi_mem_min;p<= mp->mem_end;p++) {
4371     mp->free[p]=false; /* ditto */
4372   }
4373   @<Check single-word |avail| list@>;
4374   @<Check variable-size |avail| list@>;
4375   @<Check flags of unavailable nodes@>;
4376   @<Check the list of linear dependencies@>;
4377   if ( print_locs ) {
4378     @<Print newly busy locations@>;
4379   }
4380   memcpy(mp->was_free,mp->free, sizeof(char)*(mp->mem_end+1));
4381   mp->was_mem_end=mp->mem_end; 
4382   mp->was_lo_max=mp->lo_mem_max; 
4383   mp->was_hi_min=mp->hi_mem_min;
4384 }
4385
4386 @ @<Check single-word...@>=
4387 p=mp->avail; q=null; clobbered=false;
4388 while ( p!=null ) { 
4389   if ( (p>mp->mem_end)||(p<mp->hi_mem_min) ) clobbered=true;
4390   else if ( mp->free[p] ) clobbered=true;
4391   if ( clobbered ) { 
4392     mp_print_nl(mp, "AVAIL list clobbered at ");
4393 @.AVAIL list clobbered...@>
4394     mp_print_int(mp, q); break;
4395   }
4396   mp->free[p]=true; q=p; p=mp_link(q);
4397 }
4398
4399 @ @<Check variable-size...@>=
4400 p=mp->rover; q=null; clobbered=false;
4401 do {  
4402   if ( (p>=mp->lo_mem_max)||(p<0) ) clobbered=true;
4403   else if ( (rmp_link(p)>=mp->lo_mem_max)||(rmp_link(p)<0) ) clobbered=true;
4404   else if (  !(is_empty(p))||(node_size(p)<2)||
4405    (p+node_size(p)>mp->lo_mem_max)|| (lmp_link(rmp_link(p))!=p) ) clobbered=true;
4406   if ( clobbered ) { 
4407     mp_print_nl(mp, "Double-AVAIL list clobbered at ");
4408 @.Double-AVAIL list clobbered...@>
4409     mp_print_int(mp, q); break;
4410   }
4411   for (q=p;q<=p+node_size(p)-1;q++) { /* mark all locations free */
4412     if ( mp->free[q] ) { 
4413       mp_print_nl(mp, "Doubly free location at ");
4414 @.Doubly free location...@>
4415       mp_print_int(mp, q); break;
4416     }
4417     mp->free[q]=true;
4418   }
4419   q=p; p=rmp_link(p);
4420 } while (p!=mp->rover)
4421
4422
4423 @ @<Check flags...@>=
4424 p=0;
4425 while ( p<=mp->lo_mem_max ) { /* node |p| should not be empty */
4426   if ( is_empty(p) ) {
4427     mp_print_nl(mp, "Bad flag at "); mp_print_int(mp, p);
4428 @.Bad flag...@>
4429   }
4430   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && ! mp->free[p] ) incr(p);
4431   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && mp->free[p] ) incr(p);
4432 }
4433
4434 @ @<Print newly busy...@>=
4435
4436   @<Do intialization required before printing new busy locations@>;
4437   mp_print_nl(mp, "New busy locs:");
4438 @.New busy locs@>
4439   for (p=0;p<= mp->lo_mem_max;p++ ) {
4440     if ( ! mp->free[p] && ((p>mp->was_lo_max) || mp->was_free[p]) ) {
4441       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4442     }
4443   }
4444   for (p=mp->hi_mem_min;p<=mp->mem_end;p++ ) {
4445     if ( ! mp->free[p] &&
4446         ((p<mp->was_hi_min) || (p>mp->was_mem_end) || mp->was_free[p]) ) {
4447       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4448     }
4449   }
4450   @<Finish printing new busy locations@>;
4451 }
4452
4453 @ There might be many new busy locations so we are careful to print contiguous
4454 blocks compactly.  During this operation |q| is the last new busy location and
4455 |r| is the start of the block containing |q|.
4456
4457 @<Indicate that |p| is a new busy location@>=
4458
4459   if ( p>q+1 ) { 
4460     if ( q>r ) { 
4461       mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4462     }
4463     mp_print_char(mp, xord(' ')); mp_print_int(mp, p);
4464     r=p;
4465   }
4466   q=p;
4467 }
4468
4469 @ @<Do intialization required before printing new busy locations@>=
4470 q=mp->mem_max; r=mp->mem_max
4471
4472 @ @<Finish printing new busy locations@>=
4473 if ( q>r ) { 
4474   mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4475 }
4476
4477 @ The |search_mem| procedure attempts to answer the question ``Who points
4478 to node~|p|?'' In doing so, it fetches |link| and |info| fields of |mem|
4479 that might not be of type |two_halves|. Strictly speaking, this is
4480 undefined, and it can lead to ``false drops'' (words that seem to
4481 point to |p| purely by coincidence). But for debugging purposes, we want
4482 to rule out the places that do {\sl not\/} point to |p|, so a few false
4483 drops are tolerable.
4484
4485 @c
4486 void mp_search_mem (MP mp, pointer p) { /* look for pointers to |p| */
4487   integer q; /* current position being searched */
4488   for (q=0;q<=mp->lo_mem_max;q++) { 
4489     if ( mp_link(q)==p ){ 
4490       mp_print_nl(mp, "MP_LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4491     }
4492     if ( info(q)==p ) { 
4493       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4494     }
4495   }
4496   for (q=mp->hi_mem_min;q<=mp->mem_end;q++) {
4497     if ( mp_link(q)==p ) {
4498       mp_print_nl(mp, "MP_LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4499     }
4500     if ( info(q)==p ) {
4501       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, xord(')'));
4502     }
4503   }
4504   @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>;
4505 }
4506
4507 @* \[12] The command codes.
4508 Before we can go much further, we need to define symbolic names for the internal
4509 code numbers that represent the various commands obeyed by \MP. These codes
4510 are somewhat arbitrary, but not completely so. For example,
4511 some codes have been made adjacent so that |case| statements in the
4512 program need not consider cases that are widely spaced, or so that |case|
4513 statements can be replaced by |if| statements. A command can begin an
4514 expression if and only if its code lies between |min_primary_command| and
4515 |max_primary_command|, inclusive. The first token of a statement that doesn't
4516 begin with an expression has a command code between |min_command| and
4517 |max_statement_command|, inclusive. Anything less than |min_command| is
4518 eliminated during macro expansions, and anything no more than |max_pre_command|
4519 is eliminated when expanding \TeX\ material.  Ranges such as
4520 |min_secondary_command..max_secondary_command| are used when parsing
4521 expressions, but the relative ordering within such a range is generally not
4522 critical.
4523
4524 The ordering of the highest-numbered commands
4525 (|comma<semicolon<end_group<stop|) is crucial for the parsing and
4526 error-recovery methods of this program as is the ordering |if_test<fi_or_else|
4527 for the smallest two commands.  The ordering is also important in the ranges
4528 |numeric_token..plus_or_minus| and |left_brace..ampersand|.
4529
4530 At any rate, here is the list, for future reference.
4531
4532 @d start_tex 1 /* begin \TeX\ material (\&{btex}, \&{verbatimtex}) */
4533 @d etex_marker 2 /* end \TeX\ material (\&{etex}) */
4534 @d mpx_break 3 /* stop reading an \.{MPX} file (\&{mpxbreak}) */
4535 @d max_pre_command mpx_break
4536 @d if_test 4 /* conditional text (\&{if}) */
4537 @d fi_or_else 5 /* delimiters for conditionals (\&{elseif}, \&{else}, \&{fi}) */
4538 @d input 6 /* input a source file (\&{input}, \&{endinput}) */
4539 @d iteration 7 /* iterate (\&{for}, \&{forsuffixes}, \&{forever}, \&{endfor}) */
4540 @d repeat_loop 8 /* special command substituted for \&{endfor} */
4541 @d exit_test 9 /* premature exit from a loop (\&{exitif}) */
4542 @d relax 10 /* do nothing (\.{\char`\\}) */
4543 @d scan_tokens 11 /* put a string into the input buffer */
4544 @d expand_after 12 /* look ahead one token */
4545 @d defined_macro 13 /* a macro defined by the user */
4546 @d min_command (defined_macro+1)
4547 @d save_command 14 /* save a list of tokens (\&{save}) */
4548 @d interim_command 15 /* save an internal quantity (\&{interim}) */
4549 @d let_command 16 /* redefine a symbolic token (\&{let}) */
4550 @d new_internal 17 /* define a new internal quantity (\&{newinternal}) */
4551 @d macro_def 18 /* define a macro (\&{def}, \&{vardef}, etc.) */
4552 @d ship_out_command 19 /* output a character (\&{shipout}) */
4553 @d add_to_command 20 /* add to edges (\&{addto}) */
4554 @d bounds_command 21  /* add bounding path to edges (\&{setbounds}, \&{clip}) */
4555 @d tfm_command 22 /* command for font metric info (\&{ligtable}, etc.) */
4556 @d protection_command 23 /* set protection flag (\&{outer}, \&{inner}) */
4557 @d show_command 24 /* diagnostic output (\&{show}, \&{showvariable}, etc.) */
4558 @d mode_command 25 /* set interaction level (\&{batchmode}, etc.) */
4559 @d mp_random_seed 26 /* initialize random number generator (\&{randomseed}) */
4560 @d message_command 27 /* communicate to user (\&{message}, \&{errmessage}) */
4561 @d every_job_command 28 /* designate a starting token (\&{everyjob}) */
4562 @d delimiters 29 /* define a pair of delimiters (\&{delimiters}) */
4563 @d special_command 30 /* output special info (\&{special})
4564                        or font map info (\&{fontmapfile}, \&{fontmapline}) */
4565 @d write_command 31 /* write text to a file (\&{write}) */
4566 @d type_name 32 /* declare a type (\&{numeric}, \&{pair}, etc.) */
4567 @d max_statement_command type_name
4568 @d min_primary_command type_name
4569 @d left_delimiter 33 /* the left delimiter of a matching pair */
4570 @d begin_group 34 /* beginning of a group (\&{begingroup}) */
4571 @d nullary 35 /* an operator without arguments (e.g., \&{normaldeviate}) */
4572 @d unary 36 /* an operator with one argument (e.g., \&{sqrt}) */
4573 @d str_op 37 /* convert a suffix to a string (\&{str}) */
4574 @d cycle 38 /* close a cyclic path (\&{cycle}) */
4575 @d primary_binary 39 /* binary operation taking `\&{of}' (e.g., \&{point}) */
4576 @d capsule_token 40 /* a value that has been put into a token list */
4577 @d string_token 41 /* a string constant (e.g., |"hello"|) */
4578 @d internal_quantity 42 /* internal numeric parameter (e.g., \&{pausing}) */
4579 @d min_suffix_token internal_quantity
4580 @d tag_token 43 /* a symbolic token without a primitive meaning */
4581 @d numeric_token 44 /* a numeric constant (e.g., \.{3.14159}) */
4582 @d max_suffix_token numeric_token
4583 @d plus_or_minus 45 /* either `\.+' or `\.-' */
4584 @d max_primary_command plus_or_minus /* should also be |numeric_token+1| */
4585 @d min_tertiary_command plus_or_minus
4586 @d tertiary_secondary_macro 46 /* a macro defined by \&{secondarydef} */
4587 @d tertiary_binary 47 /* an operator at the tertiary level (e.g., `\.{++}') */
4588 @d max_tertiary_command tertiary_binary
4589 @d left_brace 48 /* the operator `\.{\char`\{}' */
4590 @d min_expression_command left_brace
4591 @d path_join 49 /* the operator `\.{..}' */
4592 @d ampersand 50 /* the operator `\.\&' */
4593 @d expression_tertiary_macro 51 /* a macro defined by \&{tertiarydef} */
4594 @d expression_binary 52 /* an operator at the expression level (e.g., `\.<') */
4595 @d equals 53 /* the operator `\.=' */
4596 @d max_expression_command equals
4597 @d and_command 54 /* the operator `\&{and}' */
4598 @d min_secondary_command and_command
4599 @d secondary_primary_macro 55 /* a macro defined by \&{primarydef} */
4600 @d slash 56 /* the operator `\./' */
4601 @d secondary_binary 57 /* an operator at the binary level (e.g., \&{shifted}) */
4602 @d max_secondary_command secondary_binary
4603 @d param_type 58 /* type of parameter (\&{primary}, \&{expr}, \&{suffix}, etc.) */
4604 @d controls 59 /* specify control points explicitly (\&{controls}) */
4605 @d tension 60 /* specify tension between knots (\&{tension}) */
4606 @d at_least 61 /* bounded tension value (\&{atleast}) */
4607 @d curl_command 62 /* specify curl at an end knot (\&{curl}) */
4608 @d macro_special 63 /* special macro operators (\&{quote}, \.{\#\AT!}, etc.) */
4609 @d right_delimiter 64 /* the right delimiter of a matching pair */
4610 @d left_bracket 65 /* the operator `\.[' */
4611 @d right_bracket 66 /* the operator `\.]' */
4612 @d right_brace 67 /* the operator `\.{\char`\}}' */
4613 @d with_option 68 /* option for filling (\&{withpen}, \&{withweight}, etc.) */
4614 @d thing_to_add 69
4615   /* variant of \&{addto} (\&{contour}, \&{doublepath}, \&{also}) */
4616 @d of_token 70 /* the operator `\&{of}' */
4617 @d to_token 71 /* the operator `\&{to}' */
4618 @d step_token 72 /* the operator `\&{step}' */
4619 @d until_token 73 /* the operator `\&{until}' */
4620 @d within_token 74 /* the operator `\&{within}' */
4621 @d lig_kern_token 75
4622   /* the operators `\&{kern}' and `\.{=:}' and `\.{=:\char'174}', etc. */
4623 @d assignment 76 /* the operator `\.{:=}' */
4624 @d skip_to 77 /* the operation `\&{skipto}' */
4625 @d bchar_label 78 /* the operator `\.{\char'174\char'174:}' */
4626 @d double_colon 79 /* the operator `\.{::}' */
4627 @d colon 80 /* the operator `\.:' */
4628 @#
4629 @d comma 81 /* the operator `\.,', must be |colon+1| */
4630 @d end_of_statement (mp->cur_cmd>comma)
4631 @d semicolon 82 /* the operator `\.;', must be |comma+1| */
4632 @d end_group 83 /* end a group (\&{endgroup}), must be |semicolon+1| */
4633 @d stop 84 /* end a job (\&{end}, \&{dump}), must be |end_group+1| */
4634 @d max_command_code stop
4635 @d outer_tag (max_command_code+1) /* protection code added to command code */
4636
4637 @<Types...@>=
4638 typedef int command_code;
4639
4640 @ Variables and capsules in \MP\ have a variety of ``types,''
4641 distinguished by the code numbers defined here. These numbers are also
4642 not completely arbitrary.  Things that get expanded must have types
4643 |>mp_independent|; a type remaining after expansion is numeric if and only if
4644 its code number is at least |numeric_type|; objects containing numeric
4645 parts must have types between |transform_type| and |pair_type|;
4646 all other types must be smaller than |transform_type|; and among the types
4647 that are not unknown or vacuous, the smallest two must be |boolean_type|
4648 and |string_type| in that order.
4649  
4650 @d undefined 0 /* no type has been declared */
4651 @d unknown_tag 1 /* this constant is added to certain type codes below */
4652 @d unknown_types mp_unknown_boolean: case mp_unknown_string:
4653   case mp_unknown_pen: case mp_unknown_picture: case mp_unknown_path
4654
4655 @<Types...@>=
4656 enum mp_variable_type {
4657 mp_vacuous=1, /* no expression was present */
4658 mp_boolean_type, /* \&{boolean} with a known value */
4659 mp_unknown_boolean,
4660 mp_string_type, /* \&{string} with a known value */
4661 mp_unknown_string,
4662 mp_pen_type, /* \&{pen} with a known value */
4663 mp_unknown_pen,
4664 mp_path_type, /* \&{path} with a known value */
4665 mp_unknown_path,
4666 mp_picture_type, /* \&{picture} with a known value */
4667 mp_unknown_picture,
4668 mp_transform_type, /* \&{transform} variable or capsule */
4669 mp_color_type, /* \&{color} variable or capsule */
4670 mp_cmykcolor_type, /* \&{cmykcolor} variable or capsule */
4671 mp_pair_type, /* \&{pair} variable or capsule */
4672 mp_numeric_type, /* variable that has been declared \&{numeric} but not used */
4673 mp_known, /* \&{numeric} with a known value */
4674 mp_dependent, /* a linear combination with |fraction| coefficients */
4675 mp_proto_dependent, /* a linear combination with |scaled| coefficients */
4676 mp_independent, /* \&{numeric} with unknown value */
4677 mp_token_list, /* variable name or suffix argument or text argument */
4678 mp_structured, /* variable with subscripts and attributes */
4679 mp_unsuffixed_macro, /* variable defined with \&{vardef} but no \.{\AT!\#} */
4680 mp_suffixed_macro /* variable defined with \&{vardef} and \.{\AT!\#} */
4681 } ;
4682
4683 @ @<Declarations@>=
4684 void mp_print_type (MP mp,quarterword t) ;
4685
4686 @ @<Basic printing procedures@>=
4687 void mp_print_type (MP mp,quarterword t) { 
4688   switch (t) {
4689   case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
4690   case mp_boolean_type:mp_print(mp, "boolean"); break;
4691   case mp_unknown_boolean:mp_print(mp, "unknown boolean"); break;
4692   case mp_string_type:mp_print(mp, "string"); break;
4693   case mp_unknown_string:mp_print(mp, "unknown string"); break;
4694   case mp_pen_type:mp_print(mp, "pen"); break;
4695   case mp_unknown_pen:mp_print(mp, "unknown pen"); break;
4696   case mp_path_type:mp_print(mp, "path"); break;
4697   case mp_unknown_path:mp_print(mp, "unknown path"); break;
4698   case mp_picture_type:mp_print(mp, "picture"); break;
4699   case mp_unknown_picture:mp_print(mp, "unknown picture"); break;
4700   case mp_transform_type:mp_print(mp, "transform"); break;
4701   case mp_color_type:mp_print(mp, "color"); break;
4702   case mp_cmykcolor_type:mp_print(mp, "cmykcolor"); break;
4703   case mp_pair_type:mp_print(mp, "pair"); break;
4704   case mp_known:mp_print(mp, "known numeric"); break;
4705   case mp_dependent:mp_print(mp, "dependent"); break;
4706   case mp_proto_dependent:mp_print(mp, "proto-dependent"); break;
4707   case mp_numeric_type:mp_print(mp, "numeric"); break;
4708   case mp_independent:mp_print(mp, "independent"); break;
4709   case mp_token_list:mp_print(mp, "token list"); break;
4710   case mp_structured:mp_print(mp, "mp_structured"); break;
4711   case mp_unsuffixed_macro:mp_print(mp, "unsuffixed macro"); break;
4712   case mp_suffixed_macro:mp_print(mp, "suffixed macro"); break;
4713   default: mp_print(mp, "undefined"); break;
4714   }
4715 }
4716
4717 @ Values inside \MP\ are stored in two-word nodes that have a |name_type|
4718 as well as a |type|. The possibilities for |name_type| are defined
4719 here; they will be explained in more detail later.
4720
4721 @<Types...@>=
4722 enum mp_name_type {
4723  mp_root=0, /* |name_type| at the top level of a variable */
4724  mp_saved_root, /* same, when the variable has been saved */
4725  mp_structured_root, /* |name_type| where a |mp_structured| branch occurs */
4726  mp_subscr, /* |name_type| in a subscript node */
4727  mp_attr, /* |name_type| in an attribute node */
4728  mp_x_part_sector, /* |name_type| in the \&{xpart} of a node */
4729  mp_y_part_sector, /* |name_type| in the \&{ypart} of a node */
4730  mp_xx_part_sector, /* |name_type| in the \&{xxpart} of a node */
4731  mp_xy_part_sector, /* |name_type| in the \&{xypart} of a node */
4732  mp_yx_part_sector, /* |name_type| in the \&{yxpart} of a node */
4733  mp_yy_part_sector, /* |name_type| in the \&{yypart} of a node */
4734  mp_red_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4735  mp_green_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4736  mp_blue_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4737  mp_cyan_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4738  mp_magenta_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4739  mp_yellow_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4740  mp_black_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4741  mp_grey_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4742  mp_capsule, /* |name_type| in stashed-away subexpressions */
4743  mp_token  /* |name_type| in a numeric token or string token */
4744 };
4745
4746 @ Primitive operations that produce values have a secondary identification
4747 code in addition to their command code; it's something like genera and species.
4748 For example, `\.*' has the command code |primary_binary|, and its
4749 secondary identification is |times|. The secondary codes start at 30 so that
4750 they don't overlap with the type codes; some type codes (e.g., |mp_string_type|)
4751 are used as operators as well as type identifications.  The relative values
4752 are not critical, except for |true_code..false_code|, |or_op..and_op|,
4753 and |filled_op..bounded_op|.  The restrictions are that
4754 |and_op-false_code=or_op-true_code|, that the ordering of
4755 |x_part...blue_part| must match that of |x_part_sector..mp_blue_part_sector|,
4756 and the ordering of |filled_op..bounded_op| must match that of the code
4757 values they test for.
4758
4759 @d true_code 30 /* operation code for \.{true} */
4760 @d false_code 31 /* operation code for \.{false} */
4761 @d null_picture_code 32 /* operation code for \.{nullpicture} */
4762 @d null_pen_code 33 /* operation code for \.{nullpen} */
4763 @d job_name_op 34 /* operation code for \.{jobname} */
4764 @d read_string_op 35 /* operation code for \.{readstring} */
4765 @d pen_circle 36 /* operation code for \.{pencircle} */
4766 @d normal_deviate 37 /* operation code for \.{normaldeviate} */
4767 @d read_from_op 38 /* operation code for \.{readfrom} */
4768 @d close_from_op 39 /* operation code for \.{closefrom} */
4769 @d odd_op 40 /* operation code for \.{odd} */
4770 @d known_op 41 /* operation code for \.{known} */
4771 @d unknown_op 42 /* operation code for \.{unknown} */
4772 @d not_op 43 /* operation code for \.{not} */
4773 @d decimal 44 /* operation code for \.{decimal} */
4774 @d reverse 45 /* operation code for \.{reverse} */
4775 @d make_path_op 46 /* operation code for \.{makepath} */
4776 @d make_pen_op 47 /* operation code for \.{makepen} */
4777 @d oct_op 48 /* operation code for \.{oct} */
4778 @d hex_op 49 /* operation code for \.{hex} */
4779 @d ASCII_op 50 /* operation code for \.{ASCII} */
4780 @d char_op 51 /* operation code for \.{char} */
4781 @d length_op 52 /* operation code for \.{length} */
4782 @d turning_op 53 /* operation code for \.{turningnumber} */
4783 @d color_model_part 54 /* operation code for \.{colormodel} */
4784 @d x_part 55 /* operation code for \.{xpart} */
4785 @d y_part 56 /* operation code for \.{ypart} */
4786 @d xx_part 57 /* operation code for \.{xxpart} */
4787 @d xy_part 58 /* operation code for \.{xypart} */
4788 @d yx_part 59 /* operation code for \.{yxpart} */
4789 @d yy_part 60 /* operation code for \.{yypart} */
4790 @d red_part 61 /* operation code for \.{redpart} */
4791 @d green_part 62 /* operation code for \.{greenpart} */
4792 @d blue_part 63 /* operation code for \.{bluepart} */
4793 @d cyan_part 64 /* operation code for \.{cyanpart} */
4794 @d magenta_part 65 /* operation code for \.{magentapart} */
4795 @d yellow_part 66 /* operation code for \.{yellowpart} */
4796 @d black_part 67 /* operation code for \.{blackpart} */
4797 @d grey_part 68 /* operation code for \.{greypart} */
4798 @d font_part 69 /* operation code for \.{fontpart} */
4799 @d text_part 70 /* operation code for \.{textpart} */
4800 @d path_part 71 /* operation code for \.{pathpart} */
4801 @d pen_part 72 /* operation code for \.{penpart} */
4802 @d dash_part 73 /* operation code for \.{dashpart} */
4803 @d sqrt_op 74 /* operation code for \.{sqrt} */
4804 @d mp_m_exp_op 75 /* operation code for \.{mexp} */
4805 @d mp_m_log_op 76 /* operation code for \.{mlog} */
4806 @d sin_d_op 77 /* operation code for \.{sind} */
4807 @d cos_d_op 78 /* operation code for \.{cosd} */
4808 @d floor_op 79 /* operation code for \.{floor} */
4809 @d uniform_deviate 80 /* operation code for \.{uniformdeviate} */
4810 @d char_exists_op 81 /* operation code for \.{charexists} */
4811 @d font_size 82 /* operation code for \.{fontsize} */
4812 @d ll_corner_op 83 /* operation code for \.{llcorner} */
4813 @d lr_corner_op 84 /* operation code for \.{lrcorner} */
4814 @d ul_corner_op 85 /* operation code for \.{ulcorner} */
4815 @d ur_corner_op 86 /* operation code for \.{urcorner} */
4816 @d arc_length 87 /* operation code for \.{arclength} */
4817 @d angle_op 88 /* operation code for \.{angle} */
4818 @d cycle_op 89 /* operation code for \.{cycle} */
4819 @d filled_op 90 /* operation code for \.{filled} */
4820 @d stroked_op 91 /* operation code for \.{stroked} */
4821 @d textual_op 92 /* operation code for \.{textual} */
4822 @d clipped_op 93 /* operation code for \.{clipped} */
4823 @d bounded_op 94 /* operation code for \.{bounded} */
4824 @d plus 95 /* operation code for \.+ */
4825 @d minus 96 /* operation code for \.- */
4826 @d times 97 /* operation code for \.* */
4827 @d over 98 /* operation code for \./ */
4828 @d pythag_add 99 /* operation code for \.{++} */
4829 @d pythag_sub 100 /* operation code for \.{+-+} */
4830 @d or_op 101 /* operation code for \.{or} */
4831 @d and_op 102 /* operation code for \.{and} */
4832 @d less_than 103 /* operation code for \.< */
4833 @d less_or_equal 104 /* operation code for \.{<=} */
4834 @d greater_than 105 /* operation code for \.> */
4835 @d greater_or_equal 106 /* operation code for \.{>=} */
4836 @d equal_to 107 /* operation code for \.= */
4837 @d unequal_to 108 /* operation code for \.{<>} */
4838 @d concatenate 109 /* operation code for \.\& */
4839 @d rotated_by 110 /* operation code for \.{rotated} */
4840 @d slanted_by 111 /* operation code for \.{slanted} */
4841 @d scaled_by 112 /* operation code for \.{scaled} */
4842 @d shifted_by 113 /* operation code for \.{shifted} */
4843 @d transformed_by 114 /* operation code for \.{transformed} */
4844 @d x_scaled 115 /* operation code for \.{xscaled} */
4845 @d y_scaled 116 /* operation code for \.{yscaled} */
4846 @d z_scaled 117 /* operation code for \.{zscaled} */
4847 @d in_font 118 /* operation code for \.{infont} */
4848 @d intersect 119 /* operation code for \.{intersectiontimes} */
4849 @d double_dot 120 /* operation code for improper \.{..} */
4850 @d substring_of 121 /* operation code for \.{substring} */
4851 @d min_of substring_of
4852 @d subpath_of 122 /* operation code for \.{subpath} */
4853 @d direction_time_of 123 /* operation code for \.{directiontime} */
4854 @d point_of 124 /* operation code for \.{point} */
4855 @d precontrol_of 125 /* operation code for \.{precontrol} */
4856 @d postcontrol_of 126 /* operation code for \.{postcontrol} */
4857 @d pen_offset_of 127 /* operation code for \.{penoffset} */
4858 @d arc_time_of 128 /* operation code for \.{arctime} */
4859 @d mp_version 129 /* operation code for \.{mpversion} */
4860 @d envelope_of 130 /* operation code for \.{envelope} */
4861
4862 @c void mp_print_op (MP mp,quarterword c) { 
4863   if (c<=mp_numeric_type ) {
4864     mp_print_type(mp, c);
4865   } else {
4866     switch (c) {
4867     case true_code:mp_print(mp, "true"); break;
4868     case false_code:mp_print(mp, "false"); break;
4869     case null_picture_code:mp_print(mp, "nullpicture"); break;
4870     case null_pen_code:mp_print(mp, "nullpen"); break;
4871     case job_name_op:mp_print(mp, "jobname"); break;
4872     case read_string_op:mp_print(mp, "readstring"); break;
4873     case pen_circle:mp_print(mp, "pencircle"); break;
4874     case normal_deviate:mp_print(mp, "normaldeviate"); break;
4875     case read_from_op:mp_print(mp, "readfrom"); break;
4876     case close_from_op:mp_print(mp, "closefrom"); break;
4877     case odd_op:mp_print(mp, "odd"); break;
4878     case known_op:mp_print(mp, "known"); break;
4879     case unknown_op:mp_print(mp, "unknown"); break;
4880     case not_op:mp_print(mp, "not"); break;
4881     case decimal:mp_print(mp, "decimal"); break;
4882     case reverse:mp_print(mp, "reverse"); break;
4883     case make_path_op:mp_print(mp, "makepath"); break;
4884     case make_pen_op:mp_print(mp, "makepen"); break;
4885     case oct_op:mp_print(mp, "oct"); break;
4886     case hex_op:mp_print(mp, "hex"); break;
4887     case ASCII_op:mp_print(mp, "ASCII"); break;
4888     case char_op:mp_print(mp, "char"); break;
4889     case length_op:mp_print(mp, "length"); break;
4890     case turning_op:mp_print(mp, "turningnumber"); break;
4891     case x_part:mp_print(mp, "xpart"); break;
4892     case y_part:mp_print(mp, "ypart"); break;
4893     case xx_part:mp_print(mp, "xxpart"); break;
4894     case xy_part:mp_print(mp, "xypart"); break;
4895     case yx_part:mp_print(mp, "yxpart"); break;
4896     case yy_part:mp_print(mp, "yypart"); break;
4897     case red_part:mp_print(mp, "redpart"); break;
4898     case green_part:mp_print(mp, "greenpart"); break;
4899     case blue_part:mp_print(mp, "bluepart"); break;
4900     case cyan_part:mp_print(mp, "cyanpart"); break;
4901     case magenta_part:mp_print(mp, "magentapart"); break;
4902     case yellow_part:mp_print(mp, "yellowpart"); break;
4903     case black_part:mp_print(mp, "blackpart"); break;
4904     case grey_part:mp_print(mp, "greypart"); break;
4905     case color_model_part:mp_print(mp, "colormodel"); break;
4906     case font_part:mp_print(mp, "fontpart"); break;
4907     case text_part:mp_print(mp, "textpart"); break;
4908     case path_part:mp_print(mp, "pathpart"); break;
4909     case pen_part:mp_print(mp, "penpart"); break;
4910     case dash_part:mp_print(mp, "dashpart"); break;
4911     case sqrt_op:mp_print(mp, "sqrt"); break;
4912     case mp_m_exp_op:mp_print(mp, "mexp"); break;
4913     case mp_m_log_op:mp_print(mp, "mlog"); break;
4914     case sin_d_op:mp_print(mp, "sind"); break;
4915     case cos_d_op:mp_print(mp, "cosd"); break;
4916     case floor_op:mp_print(mp, "floor"); break;
4917     case uniform_deviate:mp_print(mp, "uniformdeviate"); break;
4918     case char_exists_op:mp_print(mp, "charexists"); break;
4919     case font_size:mp_print(mp, "fontsize"); break;
4920     case ll_corner_op:mp_print(mp, "llcorner"); break;
4921     case lr_corner_op:mp_print(mp, "lrcorner"); break;
4922     case ul_corner_op:mp_print(mp, "ulcorner"); break;
4923     case ur_corner_op:mp_print(mp, "urcorner"); break;
4924     case arc_length:mp_print(mp, "arclength"); break;
4925     case angle_op:mp_print(mp, "angle"); break;
4926     case cycle_op:mp_print(mp, "cycle"); break;
4927     case filled_op:mp_print(mp, "filled"); break;
4928     case stroked_op:mp_print(mp, "stroked"); break;
4929     case textual_op:mp_print(mp, "textual"); break;
4930     case clipped_op:mp_print(mp, "clipped"); break;
4931     case bounded_op:mp_print(mp, "bounded"); break;
4932     case plus:mp_print_char(mp, xord('+')); break;
4933     case minus:mp_print_char(mp, xord('-')); break;
4934     case times:mp_print_char(mp, xord('*')); break;
4935     case over:mp_print_char(mp, xord('/')); break;
4936     case pythag_add:mp_print(mp, "++"); break;
4937     case pythag_sub:mp_print(mp, "+-+"); break;
4938     case or_op:mp_print(mp, "or"); break;
4939     case and_op:mp_print(mp, "and"); break;
4940     case less_than:mp_print_char(mp, xord('<')); break;
4941     case less_or_equal:mp_print(mp, "<="); break;
4942     case greater_than:mp_print_char(mp, xord('>')); break;
4943     case greater_or_equal:mp_print(mp, ">="); break;
4944     case equal_to:mp_print_char(mp, xord('=')); break;
4945     case unequal_to:mp_print(mp, "<>"); break;
4946     case concatenate:mp_print(mp, "&"); break;
4947     case rotated_by:mp_print(mp, "rotated"); break;
4948     case slanted_by:mp_print(mp, "slanted"); break;
4949     case scaled_by:mp_print(mp, "scaled"); break;
4950     case shifted_by:mp_print(mp, "shifted"); break;
4951     case transformed_by:mp_print(mp, "transformed"); break;
4952     case x_scaled:mp_print(mp, "xscaled"); break;
4953     case y_scaled:mp_print(mp, "yscaled"); break;
4954     case z_scaled:mp_print(mp, "zscaled"); break;
4955     case in_font:mp_print(mp, "infont"); break;
4956     case intersect:mp_print(mp, "intersectiontimes"); break;
4957     case substring_of:mp_print(mp, "substring"); break;
4958     case subpath_of:mp_print(mp, "subpath"); break;
4959     case direction_time_of:mp_print(mp, "directiontime"); break;
4960     case point_of:mp_print(mp, "point"); break;
4961     case precontrol_of:mp_print(mp, "precontrol"); break;
4962     case postcontrol_of:mp_print(mp, "postcontrol"); break;
4963     case pen_offset_of:mp_print(mp, "penoffset"); break;
4964     case arc_time_of:mp_print(mp, "arctime"); break;
4965     case mp_version:mp_print(mp, "mpversion"); break;
4966     case envelope_of:mp_print(mp, "envelope"); break;
4967     default: mp_print(mp, ".."); break;
4968     }
4969   }
4970 }
4971
4972 @ \MP\ also has a bunch of internal parameters that a user might want to
4973 fuss with. Every such parameter has an identifying code number, defined here.
4974
4975 @<Types...@>=
4976 enum mp_given_internal {
4977   mp_tracing_titles=1, /* show titles online when they appear */
4978   mp_tracing_equations, /* show each variable when it becomes known */
4979   mp_tracing_capsules, /* show capsules too */
4980   mp_tracing_choices, /* show the control points chosen for paths */
4981   mp_tracing_specs, /* show path subdivision prior to filling with polygonal a pen */
4982   mp_tracing_commands, /* show commands and operations before they are performed */
4983   mp_tracing_restores, /* show when a variable or internal is restored */
4984   mp_tracing_macros, /* show macros before they are expanded */
4985   mp_tracing_output, /* show digitized edges as they are output */
4986   mp_tracing_stats, /* show memory usage at end of job */
4987   mp_tracing_lost_chars, /* show characters that aren't \&{infont} */
4988   mp_tracing_online, /* show long diagnostics on terminal and in the log file */
4989   mp_year, /* the current year (e.g., 1984) */
4990   mp_month, /* the current month (e.g., 3 $\equiv$ March) */
4991   mp_day, /* the current day of the month */
4992   mp_time, /* the number of minutes past midnight when this job started */
4993   mp_char_code, /* the number of the next character to be output */
4994   mp_char_ext, /* the extension code of the next character to be output */
4995   mp_char_wd, /* the width of the next character to be output */
4996   mp_char_ht, /* the height of the next character to be output */
4997   mp_char_dp, /* the depth of the next character to be output */
4998   mp_char_ic, /* the italic correction of the next character to be output */
4999   mp_design_size, /* the unit of measure used for |mp_char_wd..mp_char_ic|, in points */
5000   mp_pausing, /* positive to display lines on the terminal before they are read */
5001   mp_showstopping, /* positive to stop after each \&{show} command */
5002   mp_fontmaking, /* positive if font metric output is to be produced */
5003   mp_linejoin, /* as in \ps: 0 for mitered, 1 for round, 2 for beveled */
5004   mp_linecap, /* as in \ps: 0 for butt, 1 for round, 2 for square */
5005   mp_miterlimit, /* controls miter length as in \ps */
5006   mp_warning_check, /* controls error message when variable value is large */
5007   mp_boundary_char, /* the right boundary character for ligatures */
5008   mp_prologues, /* positive to output conforming PostScript using built-in fonts */
5009   mp_true_corners, /* positive to make \&{llcorner} etc. ignore \&{setbounds} */
5010   mp_default_color_model, /* the default color model for unspecified items */
5011   mp_restore_clip_color,
5012   mp_procset, /* wether or not create PostScript command shortcuts */
5013   mp_gtroffmode  /* whether the user specified |-troff| on the command line */
5014 };
5015
5016 @
5017
5018 @d max_given_internal mp_gtroffmode
5019
5020 @<Glob...@>=
5021 scaled *internal;  /* the values of internal quantities */
5022 char **int_name;  /* their names */
5023 int int_ptr;  /* the maximum internal quantity defined so far */
5024 int max_internal; /* current maximum number of internal quantities */
5025
5026 @ @<Option variables@>=
5027 int troff_mode; 
5028
5029 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5030 mp->max_internal=2*max_given_internal;
5031 mp->internal = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(scaled));
5032 memset(mp->internal,0,(mp->max_internal+1)* sizeof(scaled));
5033 mp->int_name = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(char *));
5034 memset(mp->int_name,0,(mp->max_internal+1) * sizeof(char *));
5035 mp->troff_mode=(opt->troff_mode>0 ? true : false);
5036
5037 @ @<Exported function ...@>=
5038 int mp_troff_mode(MP mp);
5039
5040 @ @c
5041 int mp_troff_mode(MP mp) { return mp->troff_mode; }
5042
5043 @ @<Set initial ...@>=
5044 mp->int_ptr=max_given_internal;
5045
5046 @ The symbolic names for internal quantities are put into \MP's hash table
5047 by using a routine called |primitive|, which will be defined later. Let us
5048 enter them now, so that we don't have to list all those names again
5049 anywhere else.
5050
5051 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5052 mp_primitive(mp, "tracingtitles",internal_quantity,mp_tracing_titles);
5053 @:tracingtitles_}{\&{tracingtitles} primitive@>
5054 mp_primitive(mp, "tracingequations",internal_quantity,mp_tracing_equations);
5055 @:mp_tracing_equations_}{\&{tracingequations} primitive@>
5056 mp_primitive(mp, "tracingcapsules",internal_quantity,mp_tracing_capsules);
5057 @:mp_tracing_capsules_}{\&{tracingcapsules} primitive@>
5058 mp_primitive(mp, "tracingchoices",internal_quantity,mp_tracing_choices);
5059 @:mp_tracing_choices_}{\&{tracingchoices} primitive@>
5060 mp_primitive(mp, "tracingspecs",internal_quantity,mp_tracing_specs);
5061 @:mp_tracing_specs_}{\&{tracingspecs} primitive@>
5062 mp_primitive(mp, "tracingcommands",internal_quantity,mp_tracing_commands);
5063 @:mp_tracing_commands_}{\&{tracingcommands} primitive@>
5064 mp_primitive(mp, "tracingrestores",internal_quantity,mp_tracing_restores);
5065 @:mp_tracing_restores_}{\&{tracingrestores} primitive@>
5066 mp_primitive(mp, "tracingmacros",internal_quantity,mp_tracing_macros);
5067 @:mp_tracing_macros_}{\&{tracingmacros} primitive@>
5068 mp_primitive(mp, "tracingoutput",internal_quantity,mp_tracing_output);
5069 @:mp_tracing_output_}{\&{tracingoutput} primitive@>
5070 mp_primitive(mp, "tracingstats",internal_quantity,mp_tracing_stats);
5071 @:mp_tracing_stats_}{\&{tracingstats} primitive@>
5072 mp_primitive(mp, "tracinglostchars",internal_quantity,mp_tracing_lost_chars);
5073 @:mp_tracing_lost_chars_}{\&{tracinglostchars} primitive@>
5074 mp_primitive(mp, "tracingonline",internal_quantity,mp_tracing_online);
5075 @:mp_tracing_online_}{\&{tracingonline} primitive@>
5076 mp_primitive(mp, "year",internal_quantity,mp_year);
5077 @:mp_year_}{\&{year} primitive@>
5078 mp_primitive(mp, "month",internal_quantity,mp_month);
5079 @:mp_month_}{\&{month} primitive@>
5080 mp_primitive(mp, "day",internal_quantity,mp_day);
5081 @:mp_day_}{\&{day} primitive@>
5082 mp_primitive(mp, "time",internal_quantity,mp_time);
5083 @:time_}{\&{time} primitive@>
5084 mp_primitive(mp, "charcode",internal_quantity,mp_char_code);
5085 @:mp_char_code_}{\&{charcode} primitive@>
5086 mp_primitive(mp, "charext",internal_quantity,mp_char_ext);
5087 @:mp_char_ext_}{\&{charext} primitive@>
5088 mp_primitive(mp, "charwd",internal_quantity,mp_char_wd);
5089 @:mp_char_wd_}{\&{charwd} primitive@>
5090 mp_primitive(mp, "charht",internal_quantity,mp_char_ht);
5091 @:mp_char_ht_}{\&{charht} primitive@>
5092 mp_primitive(mp, "chardp",internal_quantity,mp_char_dp);
5093 @:mp_char_dp_}{\&{chardp} primitive@>
5094 mp_primitive(mp, "charic",internal_quantity,mp_char_ic);
5095 @:mp_char_ic_}{\&{charic} primitive@>
5096 mp_primitive(mp, "designsize",internal_quantity,mp_design_size);
5097 @:mp_design_size_}{\&{designsize} primitive@>
5098 mp_primitive(mp, "pausing",internal_quantity,mp_pausing);
5099 @:mp_pausing_}{\&{pausing} primitive@>
5100 mp_primitive(mp, "showstopping",internal_quantity,mp_showstopping);
5101 @:mp_showstopping_}{\&{showstopping} primitive@>
5102 mp_primitive(mp, "fontmaking",internal_quantity,mp_fontmaking);
5103 @:mp_fontmaking_}{\&{fontmaking} primitive@>
5104 mp_primitive(mp, "linejoin",internal_quantity,mp_linejoin);
5105 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
5106 mp_primitive(mp, "linecap",internal_quantity,mp_linecap);
5107 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
5108 mp_primitive(mp, "miterlimit",internal_quantity,mp_miterlimit);
5109 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
5110 mp_primitive(mp, "warningcheck",internal_quantity,mp_warning_check);
5111 @:mp_warning_check_}{\&{warningcheck} primitive@>
5112 mp_primitive(mp, "boundarychar",internal_quantity,mp_boundary_char);
5113 @:mp_boundary_char_}{\&{boundarychar} primitive@>
5114 mp_primitive(mp, "prologues",internal_quantity,mp_prologues);
5115 @:mp_prologues_}{\&{prologues} primitive@>
5116 mp_primitive(mp, "truecorners",internal_quantity,mp_true_corners);
5117 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
5118 mp_primitive(mp, "mpprocset",internal_quantity,mp_procset);
5119 @:mp_procset_}{\&{mpprocset} primitive@>
5120 mp_primitive(mp, "troffmode",internal_quantity,mp_gtroffmode);
5121 @:troffmode_}{\&{troffmode} primitive@>
5122 mp_primitive(mp, "defaultcolormodel",internal_quantity,mp_default_color_model);
5123 @:mp_default_color_model_}{\&{defaultcolormodel} primitive@>
5124 mp_primitive(mp, "restoreclipcolor",internal_quantity,mp_restore_clip_color);
5125 @:mp_restore_clip_color_}{\&{restoreclipcolor} primitive@>
5126
5127 @ Colors can be specified in four color models. In the special
5128 case of |no_model|, MetaPost does not output any color operator to
5129 the postscript output.
5130
5131 Note: these values are passed directly on to |with_option|. This only
5132 works because the other possible values passed to |with_option| are
5133 8 and 10 respectively (from |with_pen| and |with_picture|).
5134
5135 There is a first state, that is only used for |gs_colormodel|. It flags
5136 the fact that there has not been any kind of color specification by
5137 the user so far in the game.
5138
5139 @(mplib.h@>=
5140 enum mp_color_model {
5141   mp_no_model=1,
5142   mp_grey_model=3,
5143   mp_rgb_model=5,
5144   mp_cmyk_model=7,
5145   mp_uninitialized_model=9
5146 };
5147
5148
5149 @ @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
5150 mp->internal[mp_default_color_model]=(mp_rgb_model*unity);
5151 mp->internal[mp_restore_clip_color]=unity;
5152
5153 @ Well, we do have to list the names one more time, for use in symbolic
5154 printouts.
5155
5156 @<Initialize table...@>=
5157 mp->int_name[mp_tracing_titles]=xstrdup("tracingtitles");
5158 mp->int_name[mp_tracing_equations]=xstrdup("tracingequations");
5159 mp->int_name[mp_tracing_capsules]=xstrdup("tracingcapsules");
5160 mp->int_name[mp_tracing_choices]=xstrdup("tracingchoices");
5161 mp->int_name[mp_tracing_specs]=xstrdup("tracingspecs");
5162 mp->int_name[mp_tracing_commands]=xstrdup("tracingcommands");
5163 mp->int_name[mp_tracing_restores]=xstrdup("tracingrestores");
5164 mp->int_name[mp_tracing_macros]=xstrdup("tracingmacros");
5165 mp->int_name[mp_tracing_output]=xstrdup("tracingoutput");
5166 mp->int_name[mp_tracing_stats]=xstrdup("tracingstats");
5167 mp->int_name[mp_tracing_lost_chars]=xstrdup("tracinglostchars");
5168 mp->int_name[mp_tracing_online]=xstrdup("tracingonline");
5169 mp->int_name[mp_year]=xstrdup("year");
5170 mp->int_name[mp_month]=xstrdup("month");
5171 mp->int_name[mp_day]=xstrdup("day");
5172 mp->int_name[mp_time]=xstrdup("time");
5173 mp->int_name[mp_char_code]=xstrdup("charcode");
5174 mp->int_name[mp_char_ext]=xstrdup("charext");
5175 mp->int_name[mp_char_wd]=xstrdup("charwd");
5176 mp->int_name[mp_char_ht]=xstrdup("charht");
5177 mp->int_name[mp_char_dp]=xstrdup("chardp");
5178 mp->int_name[mp_char_ic]=xstrdup("charic");
5179 mp->int_name[mp_design_size]=xstrdup("designsize");
5180 mp->int_name[mp_pausing]=xstrdup("pausing");
5181 mp->int_name[mp_showstopping]=xstrdup("showstopping");
5182 mp->int_name[mp_fontmaking]=xstrdup("fontmaking");
5183 mp->int_name[mp_linejoin]=xstrdup("linejoin");
5184 mp->int_name[mp_linecap]=xstrdup("linecap");
5185 mp->int_name[mp_miterlimit]=xstrdup("miterlimit");
5186 mp->int_name[mp_warning_check]=xstrdup("warningcheck");
5187 mp->int_name[mp_boundary_char]=xstrdup("boundarychar");
5188 mp->int_name[mp_prologues]=xstrdup("prologues");
5189 mp->int_name[mp_true_corners]=xstrdup("truecorners");
5190 mp->int_name[mp_default_color_model]=xstrdup("defaultcolormodel");
5191 mp->int_name[mp_procset]=xstrdup("mpprocset");
5192 mp->int_name[mp_gtroffmode]=xstrdup("troffmode");
5193 mp->int_name[mp_restore_clip_color]=xstrdup("restoreclipcolor");
5194
5195 @ The following procedure, which is called just before \MP\ initializes its
5196 input and output, establishes the initial values of the date and time.
5197 @^system dependencies@>
5198
5199 Note that the values are |scaled| integers. Hence \MP\ can no longer
5200 be used after the year 32767.
5201
5202 @c 
5203 void mp_fix_date_and_time (MP mp) { 
5204   time_t aclock = time ((time_t *) 0);
5205   struct tm *tmptr = localtime (&aclock);
5206   mp->internal[mp_time]=
5207       (tmptr->tm_hour*60+tmptr->tm_min)*unity; /* minutes since midnight */
5208   mp->internal[mp_day]=(tmptr->tm_mday)*unity; /* fourth day of the month */
5209   mp->internal[mp_month]=(tmptr->tm_mon+1)*unity; /* seventh month of the year */
5210   mp->internal[mp_year]=(tmptr->tm_year+1900)*unity; /* Anno Domini */
5211 }
5212
5213 @ @<Declarations@>=
5214 void mp_fix_date_and_time (MP mp) ;
5215
5216 @ \MP\ is occasionally supposed to print diagnostic information that
5217 goes only into the transcript file, unless |mp_tracing_online| is positive.
5218 Now that we have defined |mp_tracing_online| we can define
5219 two routines that adjust the destination of print commands:
5220
5221 @<Declarations@>=
5222 void mp_begin_diagnostic (MP mp) ;
5223 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line);
5224 void mp_print_diagnostic (MP mp, const char *s, const char *t, boolean nuline) ;
5225
5226 @ @<Basic printing...@>=
5227 @<Declare a function called |true_line|@>
5228 void mp_begin_diagnostic (MP mp) { /* prepare to do some tracing */
5229   mp->old_setting=mp->selector;
5230   if ((mp->internal[mp_tracing_online]<=0)&&(mp->selector==term_and_log)){ 
5231     decr(mp->selector);
5232     if ( mp->history==mp_spotless ) mp->history=mp_warning_issued;
5233   }
5234 }
5235 @#
5236 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line) {
5237   /* restore proper conditions after tracing */
5238   mp_print_nl(mp, "");
5239   if ( blank_line ) mp_print_ln(mp);
5240   mp->selector=mp->old_setting;
5241 }
5242
5243
5244
5245 @<Glob...@>=
5246 unsigned int old_setting;
5247
5248 @ We will occasionally use |begin_diagnostic| in connection with line-number
5249 printing, as follows. (The parameter |s| is typically |"Path"| or
5250 |"Cycle spec"|, etc.)
5251
5252 @<Basic printing...@>=
5253 void mp_print_diagnostic (MP mp, const char *s, const char *t, boolean nuline) { 
5254   mp_begin_diagnostic(mp);
5255   if ( nuline ) mp_print_nl(mp, s); else mp_print(mp, s);
5256   mp_print(mp, " at line "); 
5257   mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
5258   mp_print(mp, t); mp_print_char(mp, xord(':'));
5259 }
5260
5261 @ The 256 |ASCII_code| characters are grouped into classes by means of
5262 the |char_class| table. Individual class numbers have no semantic
5263 or syntactic significance, except in a few instances defined here.
5264 There's also |max_class|, which can be used as a basis for additional
5265 class numbers in nonstandard extensions of \MP.
5266
5267 @d digit_class 0 /* the class number of \.{0123456789} */
5268 @d period_class 1 /* the class number of `\..' */
5269 @d space_class 2 /* the class number of spaces and nonstandard characters */
5270 @d percent_class 3 /* the class number of `\.\%' */
5271 @d string_class 4 /* the class number of `\."' */
5272 @d right_paren_class 8 /* the class number of `\.)' */
5273 @d isolated_classes 5: case 6: case 7: case 8 /* characters that make length-one tokens only */
5274 @d letter_class 9 /* letters and the underline character */
5275 @d left_bracket_class 17 /* `\.[' */
5276 @d right_bracket_class 18 /* `\.]' */
5277 @d invalid_class 20 /* bad character in the input */
5278 @d max_class 20 /* the largest class number */
5279
5280 @<Glob...@>=
5281 int char_class[256]; /* the class numbers */
5282
5283 @ If changes are made to accommodate non-ASCII character sets, they should
5284 follow the guidelines in Appendix~C of {\sl The {\logos METAFONT\/}book}.
5285 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
5286 @^system dependencies@>
5287
5288 @<Set initial ...@>=
5289 for (k='0';k<='9';k++) 
5290   mp->char_class[k]=digit_class;
5291 mp->char_class['.']=period_class;
5292 mp->char_class[' ']=space_class;
5293 mp->char_class['%']=percent_class;
5294 mp->char_class['"']=string_class;
5295 mp->char_class[',']=5;
5296 mp->char_class[';']=6;
5297 mp->char_class['(']=7;
5298 mp->char_class[')']=right_paren_class;
5299 for (k='A';k<= 'Z';k++ )
5300   mp->char_class[k]=letter_class;
5301 for (k='a';k<='z';k++) 
5302   mp->char_class[k]=letter_class;
5303 mp->char_class['_']=letter_class;
5304 mp->char_class['<']=10;
5305 mp->char_class['=']=10;
5306 mp->char_class['>']=10;
5307 mp->char_class[':']=10;
5308 mp->char_class['|']=10;
5309 mp->char_class['`']=11;
5310 mp->char_class['\'']=11;
5311 mp->char_class['+']=12;
5312 mp->char_class['-']=12;
5313 mp->char_class['/']=13;
5314 mp->char_class['*']=13;
5315 mp->char_class['\\']=13;
5316 mp->char_class['!']=14;
5317 mp->char_class['?']=14;
5318 mp->char_class['#']=15;
5319 mp->char_class['&']=15;
5320 mp->char_class['@@']=15;
5321 mp->char_class['$']=15;
5322 mp->char_class['^']=16;
5323 mp->char_class['~']=16;
5324 mp->char_class['[']=left_bracket_class;
5325 mp->char_class[']']=right_bracket_class;
5326 mp->char_class['{']=19;
5327 mp->char_class['}']=19;
5328 for (k=0;k<' ';k++)
5329   mp->char_class[k]=invalid_class;
5330 mp->char_class['\t']=space_class;
5331 mp->char_class['\f']=space_class;
5332 for (k=127;k<=255;k++)
5333   mp->char_class[k]=invalid_class;
5334
5335 @* \[13] The hash table.
5336 Symbolic tokens are stored and retrieved by means of a fairly standard hash
5337 table algorithm called the method of ``coalescing lists'' (cf.\ Algorithm 6.4C
5338 in {\sl The Art of Computer Programming\/}). Once a symbolic token enters the
5339 table, it is never removed.
5340
5341 The actual sequence of characters forming a symbolic token is
5342 stored in the |str_pool| array together with all the other strings. An
5343 auxiliary array |hash| consists of items with two halfword fields per
5344 word. The first of these, called |next(p)|, points to the next identifier
5345 belonging to the same coalesced list as the identifier corresponding to~|p|;
5346 and the other, called |text(p)|, points to the |str_start| entry for
5347 |p|'s identifier. If position~|p| of the hash table is empty, we have
5348 |text(p)=0|; if position |p| is either empty or the end of a coalesced
5349 hash list, we have |next(p)=0|.
5350
5351 An auxiliary pointer variable called |hash_used| is maintained in such a
5352 way that all locations |p>=hash_used| are nonempty. The global variable
5353 |st_count| tells how many symbolic tokens have been defined, if statistics
5354 are being kept.
5355
5356 The first 256 locations of |hash| are reserved for symbols of length one.
5357
5358 There's a parallel array called |eqtb| that contains the current equivalent
5359 values of each symbolic token. The entries of this array consist of
5360 two halfwords called |eq_type| (a command code) and |equiv| (a secondary
5361 piece of information that qualifies the |eq_type|).
5362
5363 @d next(A)   mp->hash[(A)].lh /* link for coalesced lists */
5364 @d text(A)   mp->hash[(A)].rh /* string number for symbolic token name */
5365 @d eq_type(A)   mp->eqtb[(A)].lh /* the current ``meaning'' of a symbolic token */
5366 @d equiv(A)   mp->eqtb[(A)].rh /* parametric part of a token's meaning */
5367 @d hash_base 257 /* hashing actually starts here */
5368 @d hash_is_full   (mp->hash_used==hash_base) /* are all positions occupied? */
5369
5370 @<Glob...@>=
5371 pointer hash_used; /* allocation pointer for |hash| */
5372 integer st_count; /* total number of known identifiers */
5373
5374 @ Certain entries in the hash table are ``frozen'' and not redefinable,
5375 since they are used in error recovery.
5376
5377 @d hash_top (hash_base+mp->hash_size) /* the first location of the frozen area */
5378 @d frozen_inaccessible hash_top /* |hash| location to protect the frozen area */
5379 @d frozen_repeat_loop (hash_top+1) /* |hash| location of a loop-repeat token */
5380 @d frozen_right_delimiter (hash_top+2) /* |hash| location of a permanent `\.)' */
5381 @d frozen_left_bracket (hash_top+3) /* |hash| location of a permanent `\.[' */
5382 @d frozen_slash (hash_top+4) /* |hash| location of a permanent `\./' */
5383 @d frozen_colon (hash_top+5) /* |hash| location of a permanent `\.:' */
5384 @d frozen_semicolon (hash_top+6) /* |hash| location of a permanent `\.;' */
5385 @d frozen_end_for (hash_top+7) /* |hash| location of a permanent \&{endfor} */
5386 @d frozen_end_def (hash_top+8) /* |hash| location of a permanent \&{enddef} */
5387 @d frozen_fi (hash_top+9) /* |hash| location of a permanent \&{fi} */
5388 @d frozen_end_group (hash_top+10) /* |hash| location of a permanent `\.{endgroup}' */
5389 @d frozen_etex (hash_top+11) /* |hash| location of a permanent \&{etex} */
5390 @d frozen_mpx_break (hash_top+12) /* |hash| location of a permanent \&{mpxbreak} */
5391 @d frozen_bad_vardef (hash_top+13) /* |hash| location of `\.{a bad variable}' */
5392 @d frozen_undefined (hash_top+14) /* |hash| location that never gets defined */
5393 @d hash_end (integer)(hash_top+14) /* the actual size of the |hash| and |eqtb| arrays */
5394
5395 @<Glob...@>=
5396 two_halves *hash; /* the hash table */
5397 two_halves *eqtb; /* the equivalents */
5398
5399 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5400 mp->hash = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5401 mp->eqtb = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5402
5403 @ @<Dealloc variables@>=
5404 xfree(mp->hash);
5405 xfree(mp->eqtb);
5406
5407 @ @<Set init...@>=
5408 next(1)=0; text(1)=0; eq_type(1)=tag_token; equiv(1)=null;
5409 for (k=2;k<=hash_end;k++)  { 
5410   mp->hash[k]=mp->hash[1]; mp->eqtb[k]=mp->eqtb[1];
5411 }
5412
5413 @ @<Initialize table entries...@>=
5414 mp->hash_used=frozen_inaccessible; /* nothing is used */
5415 mp->st_count=0;
5416 text(frozen_bad_vardef)=intern("a bad variable");
5417 text(frozen_etex)=intern("etex");
5418 text(frozen_mpx_break)=intern("mpxbreak");
5419 text(frozen_fi)=intern("fi");
5420 text(frozen_end_group)=intern("endgroup");
5421 text(frozen_end_def)=intern("enddef");
5422 text(frozen_end_for)=intern("endfor");
5423 text(frozen_semicolon)=intern(";");
5424 text(frozen_colon)=intern(":");
5425 text(frozen_slash)=intern("/");
5426 text(frozen_left_bracket)=intern("[");
5427 text(frozen_right_delimiter)=intern(")");
5428 text(frozen_inaccessible)=intern(" INACCESSIBLE");
5429 eq_type(frozen_right_delimiter)=right_delimiter;
5430
5431 @ @<Check the ``constant'' values...@>=
5432 if ( hash_end+mp->max_internal>max_halfword ) mp->bad=17;
5433
5434 @ Here is the subroutine that searches the hash table for an identifier
5435 that matches a given string of length~|l| appearing in |buffer[j..
5436 (j+l-1)]|. If the identifier is not found, it is inserted; hence it
5437 will always be found, and the corresponding hash table address
5438 will be returned.
5439
5440 @c 
5441 pointer mp_id_lookup (MP mp,integer j, integer l) { /* search the hash table */
5442   integer h; /* hash code */
5443   pointer p; /* index in |hash| array */
5444   pointer k; /* index in |buffer| array */
5445   if (l==1) {
5446     @<Treat special case of length 1 and |break|@>;
5447   }
5448   @<Compute the hash code |h|@>;
5449   p=h+hash_base; /* we start searching here; note that |0<=h<hash_prime| */
5450   while (true)  { 
5451         if (text(p)>0 && length(text(p))==l && mp_str_eq_buf(mp, text(p),j)) 
5452       break;
5453     if ( next(p)==0 ) {
5454       @<Insert a new symbolic token after |p|, then
5455         make |p| point to it and |break|@>;
5456     }
5457     p=next(p);
5458   }
5459   return p;
5460 }
5461
5462 @ @<Treat special case of length 1...@>=
5463  p=mp->buffer[j]+1; text(p)=p-1; return p;
5464
5465
5466 @ @<Insert a new symbolic...@>=
5467 {
5468 if ( text(p)>0 ) { 
5469   do {  
5470     if ( hash_is_full )
5471       mp_overflow(mp, "hash size",mp->hash_size);
5472 @:MetaPost capacity exceeded hash size}{\quad hash size@>
5473     decr(mp->hash_used);
5474   } while (text(mp->hash_used)!=0); /* search for an empty location in |hash| */
5475   next(p)=mp->hash_used; 
5476   p=mp->hash_used;
5477 }
5478 str_room(l);
5479 for (k=j;k<=j+l-1;k++) {
5480   append_char(mp->buffer[k]);
5481 }
5482 text(p)=mp_make_string(mp); 
5483 mp->str_ref[text(p)]=max_str_ref;
5484 incr(mp->st_count);
5485 break;
5486 }
5487
5488
5489 @ The value of |hash_prime| should be roughly 85\pct! of |hash_size|, and it
5490 should be a prime number.  The theory of hashing tells us to expect fewer
5491 than two table probes, on the average, when the search is successful.
5492 [See J.~S. Vitter, {\sl Journal of the ACM\/ \bf30} (1983), 231--258.]
5493 @^Vitter, Jeffrey Scott@>
5494
5495 @<Compute the hash code |h|@>=
5496 h=mp->buffer[j];
5497 for (k=j+1;k<=j+l-1;k++){ 
5498   h=h+h+mp->buffer[k];
5499   while ( h>=mp->hash_prime ) h=h-mp->hash_prime;
5500 }
5501
5502 @ @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>=
5503 for (q=1;q<=hash_end;q++) { 
5504   if ( equiv(q)==p ) { 
5505     mp_print_nl(mp, "EQUIV("); 
5506     mp_print_int(mp, q); 
5507     mp_print_char(mp, xord(')'));
5508   }
5509 }
5510
5511 @ We need to put \MP's ``primitive'' symbolic tokens into the hash
5512 table, together with their command code (which will be the |eq_type|)
5513 and an operand (which will be the |equiv|). The |primitive| procedure
5514 does this, in a way that no \MP\ user can. The global value |cur_sym|
5515 contains the new |eqtb| pointer after |primitive| has acted.
5516
5517 @c 
5518 void mp_primitive (MP mp, const char *ss, halfword c, halfword o) {
5519   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
5520   quarterword j; /* index into |buffer| */
5521   quarterword l; /* length of the string */
5522   str_number s;
5523   s = intern(ss);
5524   k=mp->str_start[s]; l=str_stop(s)-k;
5525   /* we will move |s| into the (empty) |buffer| */
5526   for (j=0;j<=l-1;j++) {
5527     mp->buffer[j]=mp->str_pool[k+j];
5528   }
5529   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, 0,l);
5530   if ( s>=256 ) { /* we don't want to have the string twice */
5531     mp_flush_string(mp, text(mp->cur_sym)); text(mp->cur_sym)=s;
5532   };
5533   eq_type(mp->cur_sym)=c; 
5534   equiv(mp->cur_sym)=o;
5535 }
5536
5537
5538 @ Many of \MP's primitives need no |equiv|, since they are identifiable
5539 by their |eq_type| alone. These primitives are loaded into the hash table
5540 as follows:
5541
5542 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5543 mp_primitive(mp, "..",path_join,0);
5544 @:.._}{\.{..} primitive@>
5545 mp_primitive(mp, "[",left_bracket,0); mp->eqtb[frozen_left_bracket]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5546 @:[ }{\.{[} primitive@>
5547 mp_primitive(mp, "]",right_bracket,0);
5548 @:] }{\.{]} primitive@>
5549 mp_primitive(mp, "}",right_brace,0);
5550 @:]]}{\.{\char`\}} primitive@>
5551 mp_primitive(mp, "{",left_brace,0);
5552 @:][}{\.{\char`\{} primitive@>
5553 mp_primitive(mp, ":",colon,0); mp->eqtb[frozen_colon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5554 @:: }{\.{:} primitive@>
5555 mp_primitive(mp, "::",double_colon,0);
5556 @::: }{\.{::} primitive@>
5557 mp_primitive(mp, "||:",bchar_label,0);
5558 @:::: }{\.{\char'174\char'174:} primitive@>
5559 mp_primitive(mp, ":=",assignment,0);
5560 @::=_}{\.{:=} primitive@>
5561 mp_primitive(mp, ",",comma,0);
5562 @:, }{\., primitive@>
5563 mp_primitive(mp, ";",semicolon,0); mp->eqtb[frozen_semicolon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5564 @:; }{\.; primitive@>
5565 mp_primitive(mp, "\\",relax,0);
5566 @:]]\\}{\.{\char`\\} primitive@>
5567 @#
5568 mp_primitive(mp, "addto",add_to_command,0);
5569 @:add_to_}{\&{addto} primitive@>
5570 mp_primitive(mp, "atleast",at_least,0);
5571 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
5572 mp_primitive(mp, "begingroup",begin_group,0); mp->bg_loc=mp->cur_sym;
5573 @:begin_group_}{\&{begingroup} primitive@>
5574 mp_primitive(mp, "controls",controls,0);
5575 @:controls_}{\&{controls} primitive@>
5576 mp_primitive(mp, "curl",curl_command,0);
5577 @:curl_}{\&{curl} primitive@>
5578 mp_primitive(mp, "delimiters",delimiters,0);
5579 @:delimiters_}{\&{delimiters} primitive@>
5580 mp_primitive(mp, "endgroup",end_group,0);
5581  mp->eqtb[frozen_end_group]=mp->eqtb[mp->cur_sym]; mp->eg_loc=mp->cur_sym;
5582 @:endgroup_}{\&{endgroup} primitive@>
5583 mp_primitive(mp, "everyjob",every_job_command,0);
5584 @:every_job_}{\&{everyjob} primitive@>
5585 mp_primitive(mp, "exitif",exit_test,0);
5586 @:exit_if_}{\&{exitif} primitive@>
5587 mp_primitive(mp, "expandafter",expand_after,0);
5588 @:expand_after_}{\&{expandafter} primitive@>
5589 mp_primitive(mp, "interim",interim_command,0);
5590 @:interim_}{\&{interim} primitive@>
5591 mp_primitive(mp, "let",let_command,0);
5592 @:let_}{\&{let} primitive@>
5593 mp_primitive(mp, "newinternal",new_internal,0);
5594 @:new_internal_}{\&{newinternal} primitive@>
5595 mp_primitive(mp, "of",of_token,0);
5596 @:of_}{\&{of} primitive@>
5597 mp_primitive(mp, "randomseed",mp_random_seed,0);
5598 @:mp_random_seed_}{\&{randomseed} primitive@>
5599 mp_primitive(mp, "save",save_command,0);
5600 @:save_}{\&{save} primitive@>
5601 mp_primitive(mp, "scantokens",scan_tokens,0);
5602 @:scan_tokens_}{\&{scantokens} primitive@>
5603 mp_primitive(mp, "shipout",ship_out_command,0);
5604 @:ship_out_}{\&{shipout} primitive@>
5605 mp_primitive(mp, "skipto",skip_to,0);
5606 @:skip_to_}{\&{skipto} primitive@>
5607 mp_primitive(mp, "special",special_command,0);
5608 @:special}{\&{special} primitive@>
5609 mp_primitive(mp, "fontmapfile",special_command,1);
5610 @:fontmapfile}{\&{fontmapfile} primitive@>
5611 mp_primitive(mp, "fontmapline",special_command,2);
5612 @:fontmapline}{\&{fontmapline} primitive@>
5613 mp_primitive(mp, "step",step_token,0);
5614 @:step_}{\&{step} primitive@>
5615 mp_primitive(mp, "str",str_op,0);
5616 @:str_}{\&{str} primitive@>
5617 mp_primitive(mp, "tension",tension,0);
5618 @:tension_}{\&{tension} primitive@>
5619 mp_primitive(mp, "to",to_token,0);
5620 @:to_}{\&{to} primitive@>
5621 mp_primitive(mp, "until",until_token,0);
5622 @:until_}{\&{until} primitive@>
5623 mp_primitive(mp, "within",within_token,0);
5624 @:within_}{\&{within} primitive@>
5625 mp_primitive(mp, "write",write_command,0);
5626 @:write_}{\&{write} primitive@>
5627
5628 @ Each primitive has a corresponding inverse, so that it is possible to
5629 display the cryptic numeric contents of |eqtb| in symbolic form.
5630 Every call of |primitive| in this program is therefore accompanied by some
5631 straightforward code that forms part of the |print_cmd_mod| routine
5632 explained below.
5633
5634 @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>=
5635 case add_to_command:mp_print(mp, "addto"); break;
5636 case assignment:mp_print(mp, ":="); break;
5637 case at_least:mp_print(mp, "atleast"); break;
5638 case bchar_label:mp_print(mp, "||:"); break;
5639 case begin_group:mp_print(mp, "begingroup"); break;
5640 case colon:mp_print(mp, ":"); break;
5641 case comma:mp_print(mp, ","); break;
5642 case controls:mp_print(mp, "controls"); break;
5643 case curl_command:mp_print(mp, "curl"); break;
5644 case delimiters:mp_print(mp, "delimiters"); break;
5645 case double_colon:mp_print(mp, "::"); break;
5646 case end_group:mp_print(mp, "endgroup"); break;
5647 case every_job_command:mp_print(mp, "everyjob"); break;
5648 case exit_test:mp_print(mp, "exitif"); break;
5649 case expand_after:mp_print(mp, "expandafter"); break;
5650 case interim_command:mp_print(mp, "interim"); break;
5651 case left_brace:mp_print(mp, "{"); break;
5652 case left_bracket:mp_print(mp, "["); break;
5653 case let_command:mp_print(mp, "let"); break;
5654 case new_internal:mp_print(mp, "newinternal"); break;
5655 case of_token:mp_print(mp, "of"); break;
5656 case path_join:mp_print(mp, ".."); break;
5657 case mp_random_seed:mp_print(mp, "randomseed"); break;
5658 case relax:mp_print_char(mp, xord('\\')); break;
5659 case right_brace:mp_print_char(mp, xord('}')); break;
5660 case right_bracket:mp_print_char(mp, xord(']')); break;
5661 case save_command:mp_print(mp, "save"); break;
5662 case scan_tokens:mp_print(mp, "scantokens"); break;
5663 case semicolon:mp_print_char(mp, xord(';')); break;
5664 case ship_out_command:mp_print(mp, "shipout"); break;
5665 case skip_to:mp_print(mp, "skipto"); break;
5666 case special_command: if ( m==2 ) mp_print(mp, "fontmapline"); else
5667                  if ( m==1 ) mp_print(mp, "fontmapfile"); else
5668                  mp_print(mp, "special"); break;
5669 case step_token:mp_print(mp, "step"); break;
5670 case str_op:mp_print(mp, "str"); break;
5671 case tension:mp_print(mp, "tension"); break;
5672 case to_token:mp_print(mp, "to"); break;
5673 case until_token:mp_print(mp, "until"); break;
5674 case within_token:mp_print(mp, "within"); break;
5675 case write_command:mp_print(mp, "write"); break;
5676
5677 @ We will deal with the other primitives later, at some point in the program
5678 where their |eq_type| and |equiv| values are more meaningful.  For example,
5679 the primitives for macro definitions will be loaded when we consider the
5680 routines that define macros.
5681 It is easy to find where each particular
5682 primitive was treated by looking in the index at the end; for example, the
5683 section where |"def"| entered |eqtb| is listed under `\&{def} primitive'.
5684
5685 @* \[14] Token lists.
5686 A \MP\ token is either symbolic or numeric or a string, or it denotes
5687 a macro parameter or capsule; so there are five corresponding ways to encode it
5688 @^token@>
5689 internally: (1)~A symbolic token whose hash code is~|p|
5690 is represented by the number |p|, in the |info| field of a single-word
5691 node in~|mem|. (2)~A numeric token whose |scaled| value is~|v| is
5692 represented in a two-word node of~|mem|; the |type| field is |known|,
5693 the |name_type| field is |token|, and the |value| field holds~|v|.
5694 The fact that this token appears in a two-word node rather than a
5695 one-word node is, of course, clear from the node address.
5696 (3)~A string token is also represented in a two-word node; the |type|
5697 field is |mp_string_type|, the |name_type| field is |token|, and the
5698 |value| field holds the corresponding |str_number|.  (4)~Capsules have
5699 |name_type=capsule|, and their |type| and |value| fields represent
5700 arbitrary values (in ways to be explained later).  (5)~Macro parameters
5701 are like symbolic tokens in that they appear in |info| fields of
5702 one-word nodes. The $k$th parameter is represented by |expr_base+k| if it
5703 is of type \&{expr}, or by |suffix_base+k| if it is of type \&{suffix}, or
5704 by |text_base+k| if it is of type \&{text}.  (Here |0<=k<param_size|.)
5705 Actual values of these parameters are kept in a separate stack, as we will
5706 see later.  The constants |expr_base|, |suffix_base|, and |text_base| are,
5707 of course, chosen so that there will be no confusion between symbolic
5708 tokens and parameters of various types.
5709
5710 Note that
5711 the `\\{type}' field of a node has nothing to do with ``type'' in a
5712 printer's sense. It's curious that the same word is used in such different ways.
5713
5714 @d type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* identifies what kind of value this is */
5715 @d name_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* a clue to the name of this value */
5716 @d token_node_size 2 /* the number of words in a large token node */
5717 @d value_loc(A) ((A)+1) /* the word that contains the |value| field */
5718 @d value(A) mp->mem[value_loc((A))].cint /* the value stored in a large token node */
5719 @d expr_base (hash_end+1) /* code for the zeroth \&{expr} parameter */
5720 @d suffix_base (expr_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{suffix} parameter */
5721 @d text_base (suffix_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{text} parameter */
5722
5723 @<Check the ``constant''...@>=
5724 if ( text_base+mp->param_size>max_halfword ) mp->bad=18;
5725
5726 @ We have set aside a two word node beginning at |null| so that we can have
5727 |value(null)=0|.  We will make use of this coincidence later.
5728
5729 @<Initialize table entries...@>=
5730 mp_link(null)=null; value(null)=0;
5731
5732 @ A numeric token is created by the following trivial routine.
5733
5734 @c 
5735 pointer mp_new_num_tok (MP mp,scaled v) {
5736   pointer p; /* the new node */
5737   p=mp_get_node(mp, token_node_size); value(p)=v;
5738   type(p)=mp_known; name_type(p)=mp_token; 
5739   return p;
5740 }
5741
5742 @ A token list is a singly linked list of nodes in |mem|, where
5743 each node contains a token and a link.  Here's a subroutine that gets rid
5744 of a token list when it is no longer needed.
5745
5746 @c void mp_flush_token_list (MP mp,pointer p) {
5747   pointer q; /* the node being recycled */
5748   while ( p!=null ) { 
5749     q=p; p=mp_link(p);
5750     if ( q>=mp->hi_mem_min ) {
5751      free_avail(q);
5752     } else { 
5753       switch (type(q)) {
5754       case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
5755         break;
5756       case mp_string_type:
5757         delete_str_ref(value(q));
5758         break;
5759       case unknown_types: case mp_pen_type: case mp_path_type: 
5760       case mp_picture_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
5761       case mp_cmykcolor_type: case mp_transform_type: case mp_dependent:
5762       case mp_proto_dependent: case mp_independent:
5763         mp_recycle_value(mp,q);
5764         break;
5765       default: mp_confusion(mp, "token");
5766 @:this can't happen token}{\quad token@>
5767       }
5768       mp_free_node(mp, q,token_node_size);
5769     }
5770   }
5771 }
5772
5773 @ The procedure |show_token_list|, which prints a symbolic form of
5774 the token list that starts at a given node |p|, illustrates these
5775 conventions. The token list being displayed should not begin with a reference
5776 count. However, the procedure is intended to be fairly robust, so that if the
5777 memory links are awry or if |p| is not really a pointer to a token list,
5778 almost nothing catastrophic can happen.
5779
5780 An additional parameter |q| is also given; this parameter is either null
5781 or it points to a node in the token list where a certain magic computation
5782 takes place that will be explained later. (Basically, |q| is non-null when
5783 we are printing the two-line context information at the time of an error
5784 message; |q| marks the place corresponding to where the second line
5785 should begin.)
5786
5787 The generation will stop, and `\.{\char`\ ETC.}' will be printed, if the length
5788 of printing exceeds a given limit~|l|; the length of printing upon entry is
5789 assumed to be a given amount called |null_tally|. (Note that
5790 |show_token_list| sometimes uses itself recursively to print
5791 variable names within a capsule.)
5792 @^recursion@>
5793
5794 Unusual entries are printed in the form of all-caps tokens
5795 preceded by a space, e.g., `\.{\char`\ BAD}'.
5796
5797 @<Declare the procedure called |show_token_list|@>=
5798 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5799                          integer null_tally) ;
5800
5801 @ @c
5802 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5803                          integer null_tally) {
5804   quarterword class,c; /* the |char_class| of previous and new tokens */
5805   integer r,v; /* temporary registers */
5806   class=percent_class;
5807   mp->tally=null_tally;
5808   while ( (p!=null) && (mp->tally<l) ) { 
5809     if ( p==q ) 
5810       @<Do magic computation@>;
5811     @<Display token |p| and set |c| to its class;
5812       but |return| if there are problems@>;
5813     class=c; p=mp_link(p);
5814   }
5815   if ( p!=null ) 
5816      mp_print(mp, " ETC.");
5817 @.ETC@>
5818   return;
5819 }
5820
5821 @ @<Display token |p| and set |c| to its class...@>=
5822 c=letter_class; /* the default */
5823 if ( (p<0)||(p>mp->mem_end) ) { 
5824   mp_print(mp, " CLOBBERED"); return;
5825 @.CLOBBERED@>
5826 }
5827 if ( p<mp->hi_mem_min ) { 
5828   @<Display two-word token@>;
5829 } else { 
5830   r=info(p);
5831   if ( r>=expr_base ) {
5832      @<Display a parameter token@>;
5833   } else {
5834     if ( r<1 ) {
5835       if ( r==0 ) { 
5836         @<Display a collective subscript@>
5837       } else {
5838         mp_print(mp, " IMPOSSIBLE");
5839 @.IMPOSSIBLE@>
5840       }
5841     } else { 
5842       r=text(r);
5843       if ( (r<0)||(r>mp->max_str_ptr) ) {
5844         mp_print(mp, " NONEXISTENT");
5845 @.NONEXISTENT@>
5846       } else {
5847        @<Print string |r| as a symbolic token
5848         and set |c| to its class@>;
5849       }
5850     }
5851   }
5852 }
5853
5854 @ @<Display two-word token@>=
5855 if ( name_type(p)==mp_token ) {
5856   if ( type(p)==mp_known ) {
5857     @<Display a numeric token@>;
5858   } else if ( type(p)!=mp_string_type ) {
5859     mp_print(mp, " BAD");
5860 @.BAD@>
5861   } else { 
5862     mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp, value(p)); mp_print_char(mp, xord('"'));
5863     c=string_class;
5864   }
5865 } else if ((name_type(p)!=mp_capsule)||(type(p)<mp_vacuous)||(type(p)>mp_independent) ) {
5866   mp_print(mp, " BAD");
5867 } else { 
5868   mp_print_capsule(mp,p); c=right_paren_class;
5869 }
5870
5871 @ @<Display a numeric token@>=
5872 if ( class==digit_class ) 
5873   mp_print_char(mp, xord(' '));
5874 v=value(p);
5875 if ( v<0 ){ 
5876   if ( class==left_bracket_class ) 
5877     mp_print_char(mp, xord(' '));
5878   mp_print_char(mp, xord('[')); mp_print_scaled(mp, v); mp_print_char(mp, xord(']'));
5879   c=right_bracket_class;
5880 } else { 
5881   mp_print_scaled(mp, v); c=digit_class;
5882 }
5883
5884
5885 @ Strictly speaking, a genuine token will never have |info(p)=0|.
5886 But we will see later (in the |print_variable_name| routine) that
5887 it is convenient to let |info(p)=0| stand for `\.{[]}'.
5888
5889 @<Display a collective subscript@>=
5890 {
5891 if ( class==left_bracket_class ) 
5892   mp_print_char(mp, xord(' '));
5893 mp_print(mp, "[]"); c=right_bracket_class;
5894 }
5895
5896 @ @<Display a parameter token@>=
5897 {
5898 if ( r<suffix_base ) { 
5899   mp_print(mp, "(EXPR"); r=r-(expr_base);
5900 @.EXPR@>
5901 } else if ( r<text_base ) { 
5902   mp_print(mp, "(SUFFIX"); r=r-(suffix_base);
5903 @.SUFFIX@>
5904 } else { 
5905   mp_print(mp, "(TEXT"); r=r-(text_base);
5906 @.TEXT@>
5907 }
5908 mp_print_int(mp, r); mp_print_char(mp, xord(')')); c=right_paren_class;
5909 }
5910
5911
5912 @ @<Print string |r| as a symbolic token...@>=
5913
5914 c=mp->char_class[mp->str_pool[mp->str_start[r]]];
5915 if ( c==class ) {
5916   switch (c) {
5917   case letter_class:mp_print_char(mp, xord('.')); break;
5918   case isolated_classes: break;
5919   default: mp_print_char(mp, xord(' ')); break;
5920   }
5921 }
5922 mp_print_str(mp, r);
5923 }
5924
5925 @ @<Declarations@>=
5926 void mp_print_capsule (MP mp, pointer p);
5927
5928 @ @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>=
5929 void mp_print_capsule (MP mp, pointer p) { 
5930   mp_print_char(mp, xord('(')); mp_print_exp(mp,p,0); mp_print_char(mp, xord(')'));
5931 }
5932
5933 @ Macro definitions are kept in \MP's memory in the form of token lists
5934 that have a few extra one-word nodes at the beginning.
5935
5936 The first node contains a reference count that is used to tell when the
5937 list is no longer needed. To emphasize the fact that a reference count is
5938 present, we shall refer to the |info| field of this special node as the
5939 |ref_count| field.
5940 @^reference counts@>
5941
5942 The next node or nodes after the reference count serve to describe the
5943 formal parameters. They consist of zero or more parameter tokens followed
5944 by a code for the type of macro.
5945
5946 @d ref_count info
5947   /* reference count preceding a macro definition or picture header */
5948 @d add_mac_ref(A) incr(ref_count((A))) /* make a new reference to a macro list */
5949 @d general_macro 0 /* preface to a macro defined with a parameter list */
5950 @d primary_macro 1 /* preface to a macro with a \&{primary} parameter */
5951 @d secondary_macro 2 /* preface to a macro with a \&{secondary} parameter */
5952 @d tertiary_macro 3 /* preface to a macro with a \&{tertiary} parameter */
5953 @d expr_macro 4 /* preface to a macro with an undelimited \&{expr} parameter */
5954 @d of_macro 5 /* preface to a macro with
5955   undelimited `\&{expr} |x| \&{of}~|y|' parameters */
5956 @d suffix_macro 6 /* preface to a macro with an undelimited \&{suffix} parameter */
5957 @d text_macro 7 /* preface to a macro with an undelimited \&{text} parameter */
5958
5959 @c 
5960 void mp_delete_mac_ref (MP mp,pointer p) {
5961   /* |p| points to the reference count of a macro list that is
5962     losing one reference */
5963   if ( ref_count(p)==null ) mp_flush_token_list(mp, p);
5964   else decr(ref_count(p));
5965 }
5966
5967 @ The following subroutine displays a macro, given a pointer to its
5968 reference count.
5969
5970 @c 
5971 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>
5972 void mp_show_macro (MP mp, pointer p, integer q, integer l) {
5973   pointer r; /* temporary storage */
5974   p=mp_link(p); /* bypass the reference count */
5975   while ( info(p)>text_macro ){ 
5976     r=mp_link(p); mp_link(p)=null;
5977     mp_show_token_list(mp, p,null,l,0); mp_link(p)=r; p=r;
5978     if ( l>0 ) l=l-mp->tally; else return;
5979   } /* control printing of `\.{ETC.}' */
5980 @.ETC@>
5981   mp->tally=0;
5982   switch(info(p)) {
5983   case general_macro:mp_print(mp, "->"); break;
5984 @.->@>
5985   case primary_macro: case secondary_macro: case tertiary_macro:
5986     mp_print_char(mp, xord('<'));
5987     mp_print_cmd_mod(mp, param_type,info(p)); 
5988     mp_print(mp, ">->");
5989     break;
5990   case expr_macro:mp_print(mp, "<expr>->"); break;
5991   case of_macro:mp_print(mp, "<expr>of<primary>->"); break;
5992   case suffix_macro:mp_print(mp, "<suffix>->"); break;
5993   case text_macro:mp_print(mp, "<text>->"); break;
5994   } /* there are no other cases */
5995   mp_show_token_list(mp, mp_link(p),q,l-mp->tally,0);
5996 }
5997
5998 @* \[15] Data structures for variables.
5999 The variables of \MP\ programs can be simple, like `\.x', or they can
6000 combine the structural properties of arrays and records, like `\.{x20a.b}'.
6001 A \MP\ user assigns a type to a variable like \.{x20a.b} by saying, for
6002 example, `\.{boolean} \.{x[]a.b}'. It's time for us to study how such
6003 things are represented inside of the computer.
6004
6005 Each variable value occupies two consecutive words, either in a two-word
6006 node called a value node, or as a two-word subfield of a larger node.  One
6007 of those two words is called the |value| field; it is an integer,
6008 containing either a |scaled| numeric value or the representation of some
6009 other type of quantity. (It might also be subdivided into halfwords, in
6010 which case it is referred to by other names instead of |value|.) The other
6011 word is broken into subfields called |type|, |name_type|, and |link|.  The
6012 |type| field is a quarterword that specifies the variable's type, and
6013 |name_type| is a quarterword from which \MP\ can reconstruct the
6014 variable's name (sometimes by using the |link| field as well).  Thus, only
6015 1.25 words are actually devoted to the value itself; the other
6016 three-quarters of a word are overhead, but they aren't wasted because they
6017 allow \MP\ to deal with sparse arrays and to provide meaningful diagnostics.
6018
6019 In this section we shall be concerned only with the structural aspects of
6020 variables, not their values. Later parts of the program will change the
6021 |type| and |value| fields, but we shall treat those fields as black boxes
6022 whose contents should not be touched.
6023
6024 However, if the |type| field is |mp_structured|, there is no |value| field,
6025 and the second word is broken into two pointer fields called |attr_head|
6026 and |subscr_head|. Those fields point to additional nodes that
6027 contain structural information, as we shall see.
6028
6029 @d subscr_head_loc(A)   (A)+1 /* where |value|, |subscr_head| and |attr_head| are */
6030 @d attr_head(A)   info(subscr_head_loc((A))) /* pointer to attribute info */
6031 @d subscr_head(A)   mp_link(subscr_head_loc((A))) /* pointer to subscript info */
6032 @d value_node_size 2 /* the number of words in a value node */
6033
6034 @ An attribute node is three words long. Two of these words contain |type|
6035 and |value| fields as described above, and the third word contains
6036 additional information:  There is an |attr_loc| field, which contains the
6037 hash address of the token that names this attribute; and there's also a
6038 |parent| field, which points to the value node of |mp_structured| type at the
6039 next higher level (i.e., at the level to which this attribute is
6040 subsidiary).  The |name_type| in an attribute node is `|attr|'.  The
6041 |link| field points to the next attribute with the same parent; these are
6042 arranged in increasing order, so that |attr_loc(mp_link(p))>attr_loc(p)|. The
6043 final attribute node links to the constant |end_attr|, whose |attr_loc|
6044 field is greater than any legal hash address. The |attr_head| in the
6045 parent points to a node whose |name_type| is |mp_structured_root|; this
6046 node represents the null attribute, i.e., the variable that is relevant
6047 when no attributes are attached to the parent. The |attr_head| node
6048 has the fields of either
6049 a value node, a subscript node, or an attribute node, depending on what
6050 the parent would be if it were not structured; but the subscript and
6051 attribute fields are ignored, so it effectively contains only the data of
6052 a value node. The |link| field in this special node points to an attribute
6053 node whose |attr_loc| field is zero; the latter node represents a collective
6054 subscript `\.{[]}' attached to the parent, and its |link| field points to
6055 the first non-special attribute node (or to |end_attr| if there are none).
6056
6057 A subscript node likewise occupies three words, with |type| and |value| fields
6058 plus extra information; its |name_type| is |subscr|. In this case the
6059 third word is called the |subscript| field, which is a |scaled| integer.
6060 The |link| field points to the subscript node with the next larger
6061 subscript, if any; otherwise the |link| points to the attribute node
6062 for collective subscripts at this level. We have seen that the latter node
6063 contains an upward pointer, so that the parent can be deduced.
6064
6065 The |name_type| in a parent-less value node is |root|, and the |link|
6066 is the hash address of the token that names this value.
6067
6068 In other words, variables have a hierarchical structure that includes
6069 enough threads running around so that the program is able to move easily
6070 between siblings, parents, and children. An example should be helpful:
6071 (The reader is advised to draw a picture while reading the following
6072 description, since that will help to firm up the ideas.)
6073 Suppose that `\.x' and `\.{x.a}' and `\.{x[]b}' and `\.{x5}'
6074 and `\.{x20b}' have been mentioned in a user's program, where
6075 \.{x[]b} has been declared to be of \&{boolean} type. Let |h(x)|, |h(a)|,
6076 and |h(b)| be the hash addresses of \.x, \.a, and~\.b. Then
6077 |eq_type(h(x))=name| and |equiv(h(x))=p|, where |p|~is a two-word value
6078 node with |name_type(p)=root| and |mp_link(p)=h(x)|. We have |type(p)=mp_structured|,
6079 |attr_head(p)=q|, and |subscr_head(p)=r|, where |q| points to a value
6080 node and |r| to a subscript node. (Are you still following this? Use
6081 a pencil to draw a diagram.) The lone variable `\.x' is represented by
6082 |type(q)| and |value(q)|; furthermore
6083 |name_type(q)=mp_structured_root| and |mp_link(q)=q1|, where |q1| points
6084 to an attribute node representing `\.{x[]}'. Thus |name_type(q1)=attr|,
6085 |attr_loc(q1)=collective_subscript=0|, |parent(q1)=p|,
6086 |type(q1)=mp_structured|, |attr_head(q1)=qq|, and |subscr_head(q1)=qq1|;
6087 |qq| is a  three-word ``attribute-as-value'' node with |type(qq)=numeric_type|
6088 (assuming that \.{x5} is numeric, because |qq| represents `\.{x[]}' 
6089 with no further attributes), |name_type(qq)=structured_root|, 
6090 |attr_loc(qq)=0|, |parent(qq)=p|, and
6091 |mp_link(qq)=qq1|. (Now pay attention to the next part.) Node |qq1| is
6092 an attribute node representing `\.{x[][]}', which has never yet
6093 occurred; its |type| field is |undefined|, and its |value| field is
6094 undefined. We have |name_type(qq1)=attr|, |attr_loc(qq1)=collective_subscript|,
6095 |parent(qq1)=q1|, and |mp_link(qq1)=qq2|. Since |qq2| represents
6096 `\.{x[]b}', |type(qq2)=mp_unknown_boolean|; also |attr_loc(qq2)=h(b)|,
6097 |parent(qq2)=q1|, |name_type(qq2)=attr|, |mp_link(qq2)=end_attr|.
6098 (Maybe colored lines will help untangle your picture.)
6099  Node |r| is a subscript node with |type| and |value|
6100 representing `\.{x5}'; |name_type(r)=subscr|, |subscript(r)=5.0|,
6101 and |mp_link(r)=r1| is another subscript node. To complete the picture,
6102 see if you can guess what |mp_link(r1)| is; give up? It's~|q1|.
6103 Furthermore |subscript(r1)=20.0|, |name_type(r1)=subscr|,
6104 |type(r1)=mp_structured|, |attr_head(r1)=qqq|, |subscr_head(r1)=qqq1|,
6105 and we finish things off with three more nodes
6106 |qqq|, |qqq1|, and |qqq2| hung onto~|r1|. (Perhaps you should start again
6107 with a larger sheet of paper.) The value of variable \.{x20b}
6108 appears in node~|qqq2|, as you can well imagine.
6109
6110 If the example in the previous paragraph doesn't make things crystal
6111 clear, a glance at some of the simpler subroutines below will reveal how
6112 things work out in practice.
6113
6114 The only really unusual thing about these conventions is the use of
6115 collective subscript attributes. The idea is to avoid repeating a lot of
6116 type information when many elements of an array are identical macros
6117 (for which distinct values need not be stored) or when they don't have
6118 all of the possible attributes. Branches of the structure below collective
6119 subscript attributes do not carry actual values except for macro identifiers;
6120 branches of the structure below subscript nodes do not carry significant
6121 information in their collective subscript attributes.
6122
6123 @d attr_loc_loc(A) ((A)+2) /* where the |attr_loc| and |parent| fields are */
6124 @d attr_loc(A) info(attr_loc_loc((A))) /* hash address of this attribute */
6125 @d parent(A) mp_link(attr_loc_loc((A))) /* pointer to |mp_structured| variable */
6126 @d subscript_loc(A) ((A)+2) /* where the |subscript| field lives */
6127 @d subscript(A) mp->mem[subscript_loc((A))].sc /* subscript of this variable */
6128 @d attr_node_size 3 /* the number of words in an attribute node */
6129 @d subscr_node_size 3 /* the number of words in a subscript node */
6130 @d collective_subscript 0 /* code for the attribute `\.{[]}' */
6131
6132 @<Initialize table...@>=
6133 attr_loc(end_attr)=hash_end+1; parent(end_attr)=null;
6134
6135 @ Variables of type \&{pair} will have values that point to four-word
6136 nodes containing two numeric values. The first of these values has
6137 |name_type=mp_x_part_sector| and the second has |name_type=mp_y_part_sector|;
6138 the |link| in the first points back to the node whose |value| points
6139 to this four-word node.
6140
6141 Variables of type \&{transform} are similar, but in this case their
6142 |value| points to a 12-word node containing six values, identified by
6143 |x_part_sector|, |y_part_sector|, |mp_xx_part_sector|, |mp_xy_part_sector|,
6144 |mp_yx_part_sector|, and |mp_yy_part_sector|.
6145 Finally, variables of type \&{color} have 3~values in 6~words
6146 identified by |mp_red_part_sector|, |mp_green_part_sector|, and |mp_blue_part_sector|.
6147
6148 When an entire structured variable is saved, the |root| indication
6149 is temporarily replaced by |saved_root|.
6150
6151 Some variables have no name; they just are used for temporary storage
6152 while expressions are being evaluated. We call them {\sl capsules}.
6153
6154 @d x_part_loc(A) (A) /* where the \&{xpart} is found in a pair or transform node */
6155 @d y_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{ypart} is found in a pair or transform node */
6156 @d xx_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{xxpart} is found in a transform node */
6157 @d xy_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{xypart} is found in a transform node */
6158 @d yx_part_loc(A) ((A)+8) /* where the \&{yxpart} is found in a transform node */
6159 @d yy_part_loc(A) ((A)+10) /* where the \&{yypart} is found in a transform node */
6160 @d red_part_loc(A) (A) /* where the \&{redpart} is found in a color node */
6161 @d green_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{greenpart} is found in a color node */
6162 @d blue_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{bluepart} is found in a color node */
6163 @d cyan_part_loc(A) (A) /* where the \&{cyanpart} is found in a color node */
6164 @d magenta_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{magentapart} is found in a color node */
6165 @d yellow_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{yellowpart} is found in a color node */
6166 @d black_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{blackpart} is found in a color node */
6167 @d grey_part_loc(A) (A) /* where the \&{greypart} is found in a color node */
6168 @#
6169 @d pair_node_size 4 /* the number of words in a pair node */
6170 @d transform_node_size 12 /* the number of words in a transform node */
6171 @d color_node_size 6 /* the number of words in a color node */
6172 @d cmykcolor_node_size 8 /* the number of words in a color node */
6173
6174 @<Glob...@>=
6175 quarterword big_node_size[mp_pair_type+1];
6176 quarterword sector0[mp_pair_type+1];
6177 quarterword sector_offset[mp_black_part_sector+1];
6178
6179 @ The |sector0| array gives for each big node type, |name_type| values
6180 for its first subfield; the |sector_offset| array gives for each
6181 |name_type| value, the offset from the first subfield in words;
6182 and the |big_node_size| array gives the size in words for each type of
6183 big node.
6184
6185 @<Set init...@>=
6186 mp->big_node_size[mp_transform_type]=transform_node_size;
6187 mp->big_node_size[mp_pair_type]=pair_node_size;
6188 mp->big_node_size[mp_color_type]=color_node_size;
6189 mp->big_node_size[mp_cmykcolor_type]=cmykcolor_node_size;
6190 mp->sector0[mp_transform_type]=mp_x_part_sector;
6191 mp->sector0[mp_pair_type]=mp_x_part_sector;
6192 mp->sector0[mp_color_type]=mp_red_part_sector;
6193 mp->sector0[mp_cmykcolor_type]=mp_cyan_part_sector;
6194 for (k=mp_x_part_sector;k<= mp_yy_part_sector;k++ ) {
6195   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_x_part_sector);
6196 }
6197 for (k=mp_red_part_sector;k<= mp_blue_part_sector ; k++) {
6198   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_red_part_sector);
6199 }
6200 for (k=mp_cyan_part_sector;k<= mp_black_part_sector;k++ ) {
6201   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_cyan_part_sector);
6202 }
6203
6204 @ If |type(p)=mp_pair_type| or |mp_transform_type| and if |value(p)=null|, the
6205 procedure call |init_big_node(p)| will allocate a pair or transform node
6206 for~|p|.  The individual parts of such nodes are initially of type
6207 |mp_independent|.
6208
6209 @c 
6210 void mp_init_big_node (MP mp,pointer p) {
6211   pointer q; /* the new node */
6212   quarterword s; /* its size */
6213   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=mp_get_node(mp, s);
6214   do {  
6215     s=s-2; 
6216     @<Make variable |q+s| newly independent@>;
6217     name_type(q+s)=halfp(s)+mp->sector0[type(p)]; 
6218     mp_link(q+s)=null;
6219   } while (s!=0);
6220   mp_link(q)=p; value(p)=q;
6221 }
6222
6223 @ The |id_transform| function creates a capsule for the
6224 identity transformation.
6225
6226 @c 
6227 pointer mp_id_transform (MP mp) {
6228   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
6229   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=mp_transform_type;
6230   name_type(p)=mp_capsule; value(p)=null; mp_init_big_node(mp, p); q=value(p);
6231   r=q+transform_node_size;
6232   do {  
6233     r=r-2;
6234     type(r)=mp_known; value(r)=0;
6235   } while (r!=q);
6236   value(xx_part_loc(q))=unity; 
6237   value(yy_part_loc(q))=unity;
6238   return p;
6239 }
6240
6241 @ Tokens are of type |tag_token| when they first appear, but they point
6242 to |null| until they are first used as the root of a variable.
6243 The following subroutine establishes the root node on such grand occasions.
6244
6245 @c 
6246 void mp_new_root (MP mp,pointer x) {
6247   pointer p; /* the new node */
6248   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=undefined; name_type(p)=mp_root;
6249   mp_link(p)=x; equiv(x)=p;
6250 }
6251
6252 @ These conventions for variable representation are illustrated by the
6253 |print_variable_name| routine, which displays the full name of a
6254 variable given only a pointer to its two-word value packet.
6255
6256 @<Declarations@>=
6257 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p);
6258
6259 @ @c 
6260 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p) {
6261   pointer q; /* a token list that will name the variable's suffix */
6262   pointer r; /* temporary for token list creation */
6263   while ( name_type(p)>=mp_x_part_sector ) {
6264     @<Preface the output with a part specifier; |return| in the
6265       case of a capsule@>;
6266   }
6267   q=null;
6268   while ( name_type(p)>mp_saved_root ) {
6269     @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|
6270      and replacing |p| by its parent@>;
6271   }
6272   r=mp_get_avail(mp); info(r)=mp_link(p); mp_link(r)=q;
6273   if ( name_type(p)==mp_saved_root ) mp_print(mp, "(SAVED)");
6274 @.SAVED@>
6275   mp_show_token_list(mp, r,null,el_gordo,mp->tally); 
6276   mp_flush_token_list(mp, r);
6277 }
6278
6279 @ @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|...@>=
6280
6281   if ( name_type(p)==mp_subscr ) { 
6282     r=mp_new_num_tok(mp, subscript(p));
6283     do {  
6284       p=mp_link(p);
6285     } while (name_type(p)!=mp_attr);
6286   } else if ( name_type(p)==mp_structured_root ) {
6287     p=mp_link(p); goto FOUND;
6288   } else { 
6289     if ( name_type(p)!=mp_attr ) mp_confusion(mp, "var");
6290 @:this can't happen var}{\quad var@>
6291     r=mp_get_avail(mp); info(r)=attr_loc(p);
6292   }
6293   mp_link(r)=q; q=r;
6294 FOUND:  
6295   p=parent(p);
6296 }
6297
6298 @ @<Preface the output with a part specifier...@>=
6299 { switch (name_type(p)) {
6300   case mp_x_part_sector: mp_print_char(mp, xord('x')); break;
6301   case mp_y_part_sector: mp_print_char(mp, xord('y')); break;
6302   case mp_xx_part_sector: mp_print(mp, "xx"); break;
6303   case mp_xy_part_sector: mp_print(mp, "xy"); break;
6304   case mp_yx_part_sector: mp_print(mp, "yx"); break;
6305   case mp_yy_part_sector: mp_print(mp, "yy"); break;
6306   case mp_red_part_sector: mp_print(mp, "red"); break;
6307   case mp_green_part_sector: mp_print(mp, "green"); break;
6308   case mp_blue_part_sector: mp_print(mp, "blue"); break;
6309   case mp_cyan_part_sector: mp_print(mp, "cyan"); break;
6310   case mp_magenta_part_sector: mp_print(mp, "magenta"); break;
6311   case mp_yellow_part_sector: mp_print(mp, "yellow"); break;
6312   case mp_black_part_sector: mp_print(mp, "black"); break;
6313   case mp_grey_part_sector: mp_print(mp, "grey"); break;
6314   case mp_capsule: 
6315     mp_print(mp, "%CAPSULE"); mp_print_int(mp, p-null); return;
6316     break;
6317 @.CAPSULE@>
6318   } /* there are no other cases */
6319   mp_print(mp, "part "); 
6320   p=mp_link(p-mp->sector_offset[name_type(p)]);
6321 }
6322
6323 @ The |interesting| function returns |true| if a given variable is not
6324 in a capsule, or if the user wants to trace capsules.
6325
6326 @c 
6327 boolean mp_interesting (MP mp,pointer p) {
6328   quarterword t; /* a |name_type| */
6329   if ( mp->internal[mp_tracing_capsules]>0 ) {
6330     return true;
6331   } else { 
6332     t=name_type(p);
6333     if ( t>=mp_x_part_sector ) if ( t!=mp_capsule )
6334       t=name_type(mp_link(p-mp->sector_offset[t]));
6335     return (t!=mp_capsule);
6336   }
6337 }
6338
6339 @ Now here is a subroutine that converts an unstructured type into an
6340 equivalent structured type, by inserting a |mp_structured| node that is
6341 capable of growing. This operation is done only when |name_type(p)=root|,
6342 |subscr|, or |attr|.
6343
6344 The procedure returns a pointer to the new node that has taken node~|p|'s
6345 place in the structure. Node~|p| itself does not move, nor are its
6346 |value| or |type| fields changed in any way.
6347
6348 @c 
6349 pointer mp_new_structure (MP mp,pointer p) {
6350   pointer q,r=0; /* list manipulation registers */
6351   switch (name_type(p)) {
6352   case mp_root: 
6353     q=mp_link(p); r=mp_get_node(mp, value_node_size); equiv(q)=r;
6354     break;
6355   case mp_subscr: 
6356     @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>;
6357     break;
6358   case mp_attr: 
6359     @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>;
6360     break;
6361   default: 
6362     mp_confusion(mp, "struct");
6363 @:this can't happen struct}{\quad struct@>
6364     break;
6365   }
6366   mp_link(r)=mp_link(p); type(r)=mp_structured; name_type(r)=name_type(p);
6367   attr_head(r)=p; name_type(p)=mp_structured_root;
6368   q=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(p)=q; subscr_head(r)=q;
6369   parent(q)=r; type(q)=undefined; name_type(q)=mp_attr; mp_link(q)=end_attr;
6370   attr_loc(q)=collective_subscript; 
6371   return r;
6372 }
6373
6374 @ @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>=
6375
6376   q=p;
6377   do {  
6378     q=mp_link(q);
6379   } while (name_type(q)!=mp_attr);
6380   q=parent(q); r=subscr_head_loc(q); /* |mp_link(r)=subscr_head(q)| */
6381   do {  
6382     q=r; r=mp_link(r);
6383   } while (r!=p);
6384   r=mp_get_node(mp, subscr_node_size);
6385   mp_link(q)=r; subscript(r)=subscript(p);
6386 }
6387
6388 @ If the attribute is |collective_subscript|, there are two pointers to
6389 node~|p|, so we must change both of them.
6390
6391 @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>=
6392
6393   q=parent(p); r=attr_head(q);
6394   do {  
6395     q=r; r=mp_link(r);
6396   } while (r!=p);
6397   r=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(q)=r;
6398   mp->mem[attr_loc_loc(r)]=mp->mem[attr_loc_loc(p)]; /* copy |attr_loc| and |parent| */
6399   if ( attr_loc(p)==collective_subscript ) { 
6400     q=subscr_head_loc(parent(p));
6401     while ( mp_link(q)!=p ) q=mp_link(q);
6402     mp_link(q)=r;
6403   }
6404 }
6405
6406 @ The |find_variable| routine is given a pointer~|t| to a nonempty token
6407 list of suffixes; it returns a pointer to the corresponding two-word
6408 value. For example, if |t| points to token \.x followed by a numeric
6409 token containing the value~7, |find_variable| finds where the value of
6410 \.{x7} is stored in memory. This may seem a simple task, and it
6411 usually is, except when \.{x7} has never been referenced before.
6412 Indeed, \.x may never have even been subscripted before; complexities
6413 arise with respect to updating the collective subscript information.
6414
6415 If a macro type is detected anywhere along path~|t|, or if the first
6416 item on |t| isn't a |tag_token|, the value |null| is returned.
6417 Otherwise |p| will be a non-null pointer to a node such that
6418 |undefined<type(p)<mp_structured|.
6419
6420 @d abort_find { return null; }
6421
6422 @c 
6423 pointer mp_find_variable (MP mp,pointer t) {
6424   pointer p,q,r,s; /* nodes in the ``value'' line */
6425   pointer pp,qq,rr,ss; /* nodes in the ``collective'' line */
6426   integer n; /* subscript or attribute */
6427   memory_word save_word; /* temporary storage for a word of |mem| */
6428 @^inner loop@>
6429   p=info(t); t=mp_link(t);
6430   if ( (eq_type(p) % outer_tag) != tag_token ) abort_find;
6431   if ( equiv(p)==null ) mp_new_root(mp, p);
6432   p=equiv(p); pp=p;
6433   while ( t!=null ) { 
6434     @<Make sure that both nodes |p| and |pp| are of |mp_structured| type@>;
6435     if ( t<mp->hi_mem_min ) {
6436       @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>
6437     } else {
6438       @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>;
6439     }
6440     t=mp_link(t);
6441   }
6442   if ( type(pp)>=mp_structured ) {
6443     if ( type(pp)==mp_structured ) pp=attr_head(pp); else abort_find;
6444   }
6445   if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6446   if ( type(p)==undefined ) { 
6447     if ( type(pp)==undefined ) { type(pp)=mp_numeric_type; value(pp)=null; };
6448     type(p)=type(pp); value(p)=null;
6449   };
6450   return p;
6451 }
6452
6453 @ Although |pp| and |p| begin together, they diverge when a subscript occurs;
6454 |pp|~stays in the collective line while |p|~goes through actual subscript
6455 values.
6456
6457 @<Make sure that both nodes |p| and |pp|...@>=
6458 if ( type(pp)!=mp_structured ) { 
6459   if ( type(pp)>mp_structured ) abort_find;
6460   ss=mp_new_structure(mp, pp);
6461   if ( p==pp ) p=ss;
6462   pp=ss;
6463 }; /* now |type(pp)=mp_structured| */
6464 if ( type(p)!=mp_structured ) /* it cannot be |>mp_structured| */
6465   p=mp_new_structure(mp, p) /* now |type(p)=mp_structured| */
6466
6467 @ We want this part of the program to be reasonably fast, in case there are
6468 @^inner loop@>
6469 lots of subscripts at the same level of the data structure. Therefore
6470 we store an ``infinite'' value in the word that appears at the end of the
6471 subscript list, even though that word isn't part of a subscript node.
6472
6473 @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>=
6474
6475   n=value(t);
6476   pp=mp_link(attr_head(pp)); /* now |attr_loc(pp)=collective_subscript| */
6477   q=mp_link(attr_head(p)); save_word=mp->mem[subscript_loc(q)];
6478   subscript(q)=el_gordo; s=subscr_head_loc(p); /* |mp_link(s)=subscr_head(p)| */
6479   do {  
6480     r=s; s=mp_link(s);
6481   } while (n>subscript(s));
6482   if ( n==subscript(s) ) {
6483     p=s;
6484   } else { 
6485     p=mp_get_node(mp, subscr_node_size); mp_link(r)=p; mp_link(p)=s;
6486     subscript(p)=n; name_type(p)=mp_subscr; type(p)=undefined;
6487   }
6488   mp->mem[subscript_loc(q)]=save_word;
6489 }
6490
6491 @ @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>=
6492
6493   n=info(t);
6494   ss=attr_head(pp);
6495   do {  
6496     rr=ss; ss=mp_link(ss);
6497   } while (n>attr_loc(ss));
6498   if ( n<attr_loc(ss) ) { 
6499     qq=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(rr)=qq; mp_link(qq)=ss;
6500     attr_loc(qq)=n; name_type(qq)=mp_attr; type(qq)=undefined;
6501     parent(qq)=pp; ss=qq;
6502   }
6503   if ( p==pp ) { 
6504     p=ss; pp=ss;
6505   } else { 
6506     pp=ss; s=attr_head(p);
6507     do {  
6508       r=s; s=mp_link(s);
6509     } while (n>attr_loc(s));
6510     if ( n==attr_loc(s) ) {
6511       p=s;
6512     } else { 
6513       q=mp_get_node(mp, attr_node_size); mp_link(r)=q; mp_link(q)=s;
6514       attr_loc(q)=n; name_type(q)=mp_attr; type(q)=undefined;
6515       parent(q)=p; p=q;
6516     }
6517   }
6518 }
6519
6520 @ Variables lose their former values when they appear in a type declaration,
6521 or when they are defined to be macros or \&{let} equal to something else.
6522 A subroutine will be defined later that recycles the storage associated
6523 with any particular |type| or |value|; our goal now is to study a higher
6524 level process called |flush_variable|, which selectively frees parts of a
6525 variable structure.
6526
6527 This routine has some complexity because of examples such as
6528 `\hbox{\tt numeric x[]a[]b}'
6529 which recycles all variables of the form \.{x[i]a[j]b} (and no others), while
6530 `\hbox{\tt vardef x[]a[]=...}'
6531 discards all variables of the form \.{x[i]a[j]} followed by an arbitrary
6532 suffix, except for the collective node \.{x[]a[]} itself. The obvious way
6533 to handle such examples is to use recursion; so that's what we~do.
6534 @^recursion@>
6535
6536 Parameter |p| points to the root information of the variable;
6537 parameter |t| points to a list of one-word nodes that represent
6538 suffixes, with |info=collective_subscript| for subscripts.
6539
6540 @<Declarations@>=
6541 @<Declare subroutines for printing expressions@>
6542 @<Declare basic dependency-list subroutines@>
6543 @<Declare the recycling subroutines@>
6544 void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) ;
6545 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>
6546
6547 @ @c 
6548 void mp_flush_variable (MP mp,pointer p, pointer t, boolean discard_suffixes) {
6549   pointer q,r; /* list manipulation */
6550   halfword n; /* attribute to match */
6551   while ( t!=null ) { 
6552     if ( type(p)!=mp_structured ) return;
6553     n=info(t); t=mp_link(t);
6554     if ( n==collective_subscript ) { 
6555       r=subscr_head_loc(p); q=mp_link(r); /* |q=subscr_head(p)| */
6556       while ( name_type(q)==mp_subscr ){ 
6557         mp_flush_variable(mp, q,t,discard_suffixes);
6558         if ( t==null ) {
6559           if ( type(q)==mp_structured ) r=q;
6560           else  { mp_link(r)=mp_link(q); mp_free_node(mp, q,subscr_node_size);   }
6561         } else {
6562           r=q;
6563         }
6564         q=mp_link(r);
6565       }
6566     }
6567     p=attr_head(p);
6568     do {  
6569       r=p; p=mp_link(p);
6570     } while (attr_loc(p)<n);
6571     if ( attr_loc(p)!=n ) return;
6572   }
6573   if ( discard_suffixes ) {
6574     mp_flush_below_variable(mp, p);
6575   } else { 
6576     if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6577     mp_recycle_value(mp, p);
6578   }
6579 }
6580
6581 @ The next procedure is simpler; it wipes out everything but |p| itself,
6582 which becomes undefined.
6583
6584 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>=
6585 void mp_flush_below_variable (MP mp, pointer p);
6586
6587 @ @c
6588 void mp_flush_below_variable (MP mp,pointer p) {
6589    pointer q,r; /* list manipulation registers */
6590   if ( type(p)!=mp_structured ) {
6591     mp_recycle_value(mp, p); /* this sets |type(p)=undefined| */
6592   } else { 
6593     q=subscr_head(p);
6594     while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
6595       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=mp_link(q);
6596       mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6597     }
6598     r=attr_head(p); q=mp_link(r); mp_recycle_value(mp, r);
6599     if ( name_type(p)<=mp_saved_root ) mp_free_node(mp, r,value_node_size);
6600     else mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6601     /* we assume that |subscr_node_size=attr_node_size| */
6602     do {  
6603       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=mp_link(q); mp_free_node(mp, r,attr_node_size);
6604     } while (q!=end_attr);
6605     type(p)=undefined;
6606   }
6607 }
6608
6609 @ Just before assigning a new value to a variable, we will recycle the
6610 old value and make the old value undefined. The |und_type| routine
6611 determines what type of undefined value should be given, based on
6612 the current type before recycling.
6613
6614 @c 
6615 quarterword mp_und_type (MP mp,pointer p) { 
6616   switch (type(p)) {
6617   case undefined: case mp_vacuous:
6618     return undefined;
6619   case mp_boolean_type: case mp_unknown_boolean:
6620     return mp_unknown_boolean;
6621   case mp_string_type: case mp_unknown_string:
6622     return mp_unknown_string;
6623   case mp_pen_type: case mp_unknown_pen:
6624     return mp_unknown_pen;
6625   case mp_path_type: case mp_unknown_path:
6626     return mp_unknown_path;
6627   case mp_picture_type: case mp_unknown_picture:
6628     return mp_unknown_picture;
6629   case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
6630   case mp_pair_type: case mp_numeric_type: 
6631     return type(p);
6632   case mp_known: case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent:
6633     return mp_numeric_type;
6634   } /* there are no other cases */
6635   return 0;
6636 }
6637
6638 @ The |clear_symbol| routine is used when we want to redefine the equivalent
6639 of a symbolic token. It must remove any variable structure or macro
6640 definition that is currently attached to that symbol. If the |saving|
6641 parameter is true, a subsidiary structure is saved instead of destroyed.
6642
6643 @c 
6644 void mp_clear_symbol (MP mp,pointer p, boolean saving) {
6645   pointer q; /* |equiv(p)| */
6646   q=equiv(p);
6647   switch (eq_type(p) % outer_tag)  {
6648   case defined_macro:
6649   case secondary_primary_macro:
6650   case tertiary_secondary_macro:
6651   case expression_tertiary_macro: 
6652     if ( ! saving ) mp_delete_mac_ref(mp, q);
6653     break;
6654   case tag_token:
6655     if ( q!=null ) {
6656       if ( saving ) {
6657         name_type(q)=mp_saved_root;
6658       } else { 
6659         mp_flush_below_variable(mp, q); 
6660             mp_free_node(mp,q,value_node_size); 
6661       }
6662     }
6663     break;
6664   default:
6665     break;
6666   }
6667   mp->eqtb[p]=mp->eqtb[frozen_undefined];
6668 }
6669
6670 @* \[16] Saving and restoring equivalents.
6671 The nested structure given by \&{begingroup} and \&{endgroup}
6672 allows |eqtb| entries to be saved and restored, so that temporary changes
6673 can be made without difficulty.  When the user requests a current value to
6674 be saved, \MP\ puts that value into its ``save stack.'' An appearance of
6675 \&{endgroup} ultimately causes the old values to be removed from the save
6676 stack and put back in their former places.
6677
6678 The save stack is a linked list containing three kinds of entries,
6679 distinguished by their |info| fields. If |p| points to a saved item,
6680 then
6681
6682 \smallskip\hang
6683 |info(p)=0| stands for a group boundary; each \&{begingroup} contributes
6684 such an item to the save stack and each \&{endgroup} cuts back the stack
6685 until the most recent such entry has been removed.
6686
6687 \smallskip\hang
6688 |info(p)=q|, where |1<=q<=hash_end|, means that |mem[p+1]| holds the former
6689 contents of |eqtb[q]|. Such save stack entries are generated by \&{save}
6690 commands.
6691
6692 \smallskip\hang
6693 |info(p)=hash_end+q|, where |q>0|, means that |value(p)| is a |scaled|
6694 integer to be restored to internal parameter number~|q|. Such entries
6695 are generated by \&{interim} commands.
6696
6697 \smallskip\noindent
6698 The global variable |save_ptr| points to the top item on the save stack.
6699
6700 @d save_node_size 2 /* number of words per non-boundary save-stack node */
6701 @d saved_equiv(A) mp->mem[(A)+1].hh /* where an |eqtb| entry gets saved */
6702 @d save_boundary_item(A) { (A)=mp_get_avail(mp); info((A))=0;
6703   mp_link((A))=mp->save_ptr; mp->save_ptr=(A);
6704   }
6705
6706 @<Glob...@>=
6707 pointer save_ptr; /* the most recently saved item */
6708
6709 @ @<Set init...@>=mp->save_ptr=null;
6710
6711 @ The |save_variable| routine is given a hash address |q|; it salts this
6712 address in the save stack, together with its current equivalent,
6713 then makes token~|q| behave as though it were brand new.
6714
6715 Nothing is stacked when |save_ptr=null|, however; there's no way to remove
6716 things from the stack when the program is not inside a group, so there's
6717 no point in wasting the space.
6718
6719 @c void mp_save_variable (MP mp,pointer q) {
6720   pointer p; /* temporary register */
6721   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6722     p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=q; mp_link(p)=mp->save_ptr;
6723     saved_equiv(p)=mp->eqtb[q]; mp->save_ptr=p;
6724   }
6725   mp_clear_symbol(mp, q,(mp->save_ptr!=null));
6726 }
6727
6728 @ Similarly, |save_internal| is given the location |q| of an internal
6729 quantity like |mp_tracing_pens|. It creates a save stack entry of the
6730 third kind.
6731
6732 @c void mp_save_internal (MP mp,halfword q) {
6733   pointer p; /* new item for the save stack */
6734   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6735      p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=hash_end+q;
6736     mp_link(p)=mp->save_ptr; value(p)=mp->internal[q]; mp->save_ptr=p;
6737   }
6738 }
6739
6740 @ At the end of a group, the |unsave| routine restores all of the saved
6741 equivalents in reverse order. This routine will be called only when there
6742 is at least one boundary item on the save stack.
6743
6744 @c 
6745 void mp_unsave (MP mp) {
6746   pointer q; /* index to saved item */
6747   pointer p; /* temporary register */
6748   while ( info(mp->save_ptr)!=0 ) {
6749     q=info(mp->save_ptr);
6750     if ( q>hash_end ) {
6751       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6752         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6753         mp_print(mp, mp->int_name[q-(hash_end)]); mp_print_char(mp, xord('='));
6754         mp_print_scaled(mp, value(mp->save_ptr)); mp_print_char(mp, xord('}'));
6755         mp_end_diagnostic(mp, false);
6756       }
6757       mp->internal[q-(hash_end)]=value(mp->save_ptr);
6758     } else { 
6759       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6760         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6761         mp_print_text(q); mp_print_char(mp, xord('}'));
6762         mp_end_diagnostic(mp, false);
6763       }
6764       mp_clear_symbol(mp, q,false);
6765       mp->eqtb[q]=saved_equiv(mp->save_ptr);
6766       if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
6767         p=equiv(q);
6768         if ( p!=null ) name_type(p)=mp_root;
6769       }
6770     }
6771     p=mp_link(mp->save_ptr); 
6772     mp_free_node(mp, mp->save_ptr,save_node_size); mp->save_ptr=p;
6773   }
6774   p=mp_link(mp->save_ptr); free_avail(mp->save_ptr); mp->save_ptr=p;
6775 }
6776
6777 @* \[17] Data structures for paths.
6778 When a \MP\ user specifies a path, \MP\ will create a list of knots
6779 and control points for the associated cubic spline curves. If the
6780 knots are $z_0$, $z_1$, \dots, $z_n$, there are control points
6781 $z_k^+$ and $z_{k+1}^-$ such that the cubic splines between knots
6782 $z_k$ and $z_{k+1}$ are defined by B\'ezier's formula
6783 @:Bezier}{B\'ezier, Pierre Etienne@>
6784 $$\eqalign{z(t)&=B(z_k,z_k^+,z_{k+1}^-,z_{k+1};t)\cr
6785 &=(1-t)^3z_k+3(1-t)^2tz_k^++3(1-t)t^2z_{k+1}^-+t^3z_{k+1}\cr}$$
6786 for |0<=t<=1|.
6787
6788 There is a 8-word node for each knot $z_k$, containing one word of
6789 control information and six words for the |x| and |y| coordinates of
6790 $z_k^-$ and $z_k$ and~$z_k^+$. The control information appears in the
6791 |left_type| and |right_type| fields, which each occupy a quarter of
6792 the first word in the node; they specify properties of the curve as it
6793 enters and leaves the knot. There's also a halfword |link| field,
6794 which points to the following knot, and a final supplementary word (of
6795 which only a quarter is used).
6796
6797 If the path is a closed contour, knots 0 and |n| are identical;
6798 i.e., the |link| in knot |n-1| points to knot~0. But if the path
6799 is not closed, the |left_type| of knot~0 and the |right_type| of knot~|n|
6800 are equal to |endpoint|. In the latter case the |link| in knot~|n| points
6801 to knot~0, and the control points $z_0^-$ and $z_n^+$ are not used.
6802
6803 @d left_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* characterizes the path entering this knot */
6804 @d right_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* characterizes the path leaving this knot */
6805 @d x_coord(A)   mp->mem[(A)+1].sc /* the |x| coordinate of this knot */
6806 @d y_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc /* the |y| coordinate of this knot */
6807 @d left_x(A)   mp->mem[(A)+3].sc /* the |x| coordinate of previous control point */
6808 @d left_y(A)   mp->mem[(A)+4].sc /* the |y| coordinate of previous control point */
6809 @d right_x(A)   mp->mem[(A)+5].sc /* the |x| coordinate of next control point */
6810 @d right_y(A)   mp->mem[(A)+6].sc /* the |y| coordinate of next control point */
6811 @d x_loc(A)   ((A)+1) /* where the |x| coordinate is stored in a knot */
6812 @d y_loc(A)   ((A)+2) /* where the |y| coordinate is stored in a knot */
6813 @d knot_coord(A)   mp->mem[(A)].sc /* |x| or |y| coordinate given |x_loc| or |y_loc| */
6814 @d left_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc
6815   /* coordinate of previous control point given |x_loc| or |y_loc| */
6816 @d right_coord(A)   mp->mem[(A)+4].sc
6817   /* coordinate of next control point given |x_loc| or |y_loc| */
6818 @d knot_node_size 8 /* number of words in a knot node */
6819
6820 @(mplib.h@>=
6821 enum mp_knot_type {
6822  mp_endpoint=0, /* |left_type| at path beginning and |right_type| at path end */
6823  mp_explicit, /* |left_type| or |right_type| when control points are known */
6824  mp_given, /* |left_type| or |right_type| when a direction is given */
6825  mp_curl, /* |left_type| or |right_type| when a curl is desired */
6826  mp_open, /* |left_type| or |right_type| when \MP\ should choose the direction */
6827  mp_end_cycle
6828 };
6829
6830 @ Before the B\'ezier control points have been calculated, the memory
6831 space they will ultimately occupy is taken up by information that can be
6832 used to compute them. There are four cases:
6833
6834 \yskip
6835 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_open|, the curve should leave
6836 the knot in the same direction it entered; \MP\ will figure out a
6837 suitable direction.
6838
6839 \yskip
6840 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_curl|, the curve should leave the
6841 knot in a direction depending on the angle at which it enters the next
6842 knot and on the curl parameter stored in |right_curl|.
6843
6844 \yskip
6845 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_given|, the curve should leave the
6846 knot in a nonzero direction stored as an |angle| in |right_given|.
6847
6848 \yskip
6849 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_explicit|, the B\'ezier control
6850 point for leaving this knot has already been computed; it is in the
6851 |right_x| and |right_y| fields.
6852
6853 \yskip\noindent
6854 The rules for |left_type| are similar, but they refer to the curve entering
6855 the knot, and to \\{left} fields instead of \\{right} fields.
6856
6857 Non-|explicit| control points will be chosen based on ``tension'' parameters
6858 in the |left_tension| and |right_tension| fields. The
6859 `\&{atleast}' option is represented by negative tension values.
6860 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
6861
6862 For example, the \MP\ path specification
6863 $$\.{z0..z1..tension atleast 1..\{curl 2\}z2..z3\{-1,-2\}..tension
6864   3 and 4..p},$$
6865 where \.p is the path `\.{z4..controls z45 and z54..z5}', will be represented
6866 by the six knots
6867 \def\lodash{\hbox to 1.1em{\thinspace\hrulefill\thinspace}}
6868 $$\vbox{\halign{#\hfil&&\qquad#\hfil\cr
6869 |left_type|&\\{left} info&|x_coord,y_coord|&|right_type|&\\{right} info\cr
6870 \noalign{\yskip}
6871 |endpoint|&\lodash$,\,$\lodash&$x_0,y_0$&|curl|&$1.0,1.0$\cr
6872 |open|&\lodash$,1.0$&$x_1,y_1$&|open|&\lodash$,-1.0$\cr
6873 |curl|&$2.0,-1.0$&$x_2,y_2$&|curl|&$2.0,1.0$\cr
6874 |given|&$d,1.0$&$x_3,y_3$&|given|&$d,3.0$\cr
6875 |open|&\lodash$,4.0$&$x_4,y_4$&|explicit|&$x_{45},y_{45}$\cr
6876 |explicit|&$x_{54},y_{54}$&$x_5,y_5$&|endpoint|&\lodash$,\,$\lodash\cr}}$$
6877 Here |d| is the |angle| obtained by calling |n_arg(-unity,-two)|.
6878 Of course, this example is more complicated than anything a normal user
6879 would ever write.
6880
6881 These types must satisfy certain restrictions because of the form of \MP's
6882 path syntax:
6883 (i)~|open| type never appears in the same node together with |endpoint|,
6884 |given|, or |curl|.
6885 (ii)~The |right_type| of a node is |explicit| if and only if the
6886 |left_type| of the following node is |explicit|.
6887 (iii)~|endpoint| types occur only at the ends, as mentioned above.
6888
6889 @d left_curl left_x /* curl information when entering this knot */
6890 @d left_given left_x /* given direction when entering this knot */
6891 @d left_tension left_y /* tension information when entering this knot */
6892 @d right_curl right_x /* curl information when leaving this knot */
6893 @d right_given right_x /* given direction when leaving this knot */
6894 @d right_tension right_y /* tension information when leaving this knot */
6895
6896 @ Knots can be user-supplied, or they can be created by program code,
6897 like the |split_cubic| function, or |copy_path|. The distinction is
6898 needed for the cleanup routine that runs after |split_cubic|, because
6899 it should only delete knots it has previously inserted, and never
6900 anything that was user-supplied. In order to be able to differentiate
6901 one knot from another, we will set |originator(p):=mp_metapost_user| when
6902 it appeared in the actual metapost program, and
6903 |originator(p):=mp_program_code| in all other cases.
6904
6905 @d originator(A)   mp->mem[(A)+7].hh.b0 /* the creator of this knot */
6906
6907 @<Types...@>=
6908 enum {
6909   mp_program_code=0, /* not created by a user */
6910   mp_metapost_user /* created by a user */
6911 };
6912
6913 @ Here is a routine that prints a given knot list
6914 in symbolic form. It illustrates the conventions discussed above,
6915 and checks for anomalies that might arise while \MP\ is being debugged.
6916
6917 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
6918 void mp_pr_path (MP mp,pointer h);
6919
6920 @ @c
6921 void mp_pr_path (MP mp,pointer h) {
6922   pointer p,q; /* for list traversal */
6923   p=h;
6924   do {  
6925     q=mp_link(p);
6926     if ( (p==null)||(q==null) ) { 
6927       mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
6928 @.???@>
6929     }
6930     @<Print information for adjacent knots |p| and |q|@>;
6931   DONE1:
6932     p=q;
6933     if ( (p!=h)||(left_type(h)!=mp_endpoint) ) {
6934       @<Print two dots, followed by |given| or |curl| if present@>;
6935     }
6936   } while (p!=h);
6937   if ( left_type(h)!=mp_endpoint ) 
6938     mp_print(mp, "cycle");
6939 }
6940
6941 @ @<Print information for adjacent knots...@>=
6942 mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
6943 switch (right_type(p)) {
6944 case mp_endpoint: 
6945   if ( left_type(p)==mp_open ) mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
6946 @.open?@>
6947   if ( (left_type(q)!=mp_endpoint)||(q!=h) ) q=null; /* force an error */
6948   goto DONE1;
6949   break;
6950 case mp_explicit: 
6951   @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>;
6952   break;
6953 case mp_open: 
6954   @<Print information for a curve that begins |open|@>;
6955   break;
6956 case mp_curl:
6957 case mp_given: 
6958   @<Print information for a curve that begins |curl| or |given|@>;
6959   break;
6960 default:
6961   mp_print(mp, "???"); /* can't happen */
6962 @.???@>
6963   break;
6964 }
6965 if ( left_type(q)<=mp_explicit ) {
6966   mp_print(mp, "..control?"); /* can't happen */
6967 @.control?@>
6968 } else if ( (right_tension(p)!=unity)||(left_tension(q)!=unity) ) {
6969   @<Print tension between |p| and |q|@>;
6970 }
6971
6972 @ Since |n_sin_cos| produces |fraction| results, which we will print as if they
6973 were |scaled|, the magnitude of a |given| direction vector will be~4096.
6974
6975 @<Print two dots...@>=
6976
6977   mp_print_nl(mp, " ..");
6978   if ( left_type(p)==mp_given ) { 
6979     mp_n_sin_cos(mp, left_given(p)); mp_print_char(mp, xord('{'));
6980     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, xord(','));
6981     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin); mp_print_char(mp, xord('}'));
6982   } else if ( left_type(p)==mp_curl ){ 
6983     mp_print(mp, "{curl "); 
6984     mp_print_scaled(mp, left_curl(p)); mp_print_char(mp, xord('}'));
6985   }
6986 }
6987
6988 @ @<Print tension between |p| and |q|@>=
6989
6990   mp_print(mp, "..tension ");
6991   if ( right_tension(p)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
6992   mp_print_scaled(mp, abs(right_tension(p)));
6993   if ( right_tension(p)!=left_tension(q) ){ 
6994     mp_print(mp, " and ");
6995     if ( left_tension(q)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
6996     mp_print_scaled(mp, abs(left_tension(q)));
6997   }
6998 }
6999
7000 @ @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>=
7001
7002   mp_print(mp, "..controls "); 
7003   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p)); 
7004   mp_print(mp, " and ");
7005   if ( left_type(q)!=mp_explicit ) { 
7006     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7007 @.??@>
7008   } else {
7009     mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
7010   }
7011   goto DONE1;
7012 }
7013
7014 @ @<Print information for a curve that begins |open|@>=
7015 if ( (left_type(p)!=mp_explicit)&&(left_type(p)!=mp_open) ) {
7016   mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7017 @.open?@>
7018 }
7019
7020 @ A curl of 1 is shown explicitly, so that the user sees clearly that
7021 \MP's default curl is present.
7022
7023 @<Print information for a curve that begins |curl|...@>=
7024
7025   if ( left_type(p)==mp_open )  
7026     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7027 @.??@>
7028   if ( right_type(p)==mp_curl ) { 
7029     mp_print(mp, "{curl "); mp_print_scaled(mp, right_curl(p));
7030   } else { 
7031     mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)); mp_print_char(mp, xord('{'));
7032     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, xord(',')); 
7033     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin);
7034   }
7035   mp_print_char(mp, xord('}'));
7036 }
7037
7038 @ It is convenient to have another version of |pr_path| that prints the path
7039 as a diagnostic message.
7040
7041 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
7042 void mp_print_path (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) { 
7043   mp_print_diagnostic(mp, "Path", s, nuline); mp_print_ln(mp);
7044 @.Path at line...@>
7045   mp_pr_path(mp, h);
7046   mp_end_diagnostic(mp, true);
7047 }
7048
7049 @ If we want to duplicate a knot node, we can say |copy_knot|:
7050
7051 @c 
7052 pointer mp_copy_knot (MP mp,pointer p) {
7053   pointer q; /* the copy */
7054   int k; /* runs through the words of a knot node */
7055   q=mp_get_node(mp, knot_node_size);
7056   for (k=0;k<knot_node_size;k++) {
7057     mp->mem[q+k]=mp->mem[p+k];
7058   }
7059   originator(q)=originator(p);
7060   return q;
7061 }
7062
7063 @ The |copy_path| routine makes a clone of a given path.
7064
7065 @c 
7066 pointer mp_copy_path (MP mp, pointer p) {
7067   pointer q,pp,qq; /* for list manipulation */
7068   q=mp_copy_knot(mp, p);
7069   qq=q; pp=mp_link(p);
7070   while ( pp!=p ) { 
7071     mp_link(qq)=mp_copy_knot(mp, pp);
7072     qq=mp_link(qq);
7073     pp=mp_link(pp);
7074   }
7075   mp_link(qq)=q;
7076   return q;
7077 }
7078
7079
7080 @ Just before |ship_out|, knot lists are exported for printing.
7081
7082 The |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|.
7083
7084 @c 
7085 mp_knot *mp_export_knot (MP mp,pointer p) {
7086   mp_knot *q; /* the copy */
7087   if (p==null)
7088      return NULL;
7089   q = xmalloc(1, sizeof (mp_knot));
7090   memset(q,0,sizeof (mp_knot));
7091   gr_left_type(q)  = (unsigned short)left_type(p);
7092   gr_right_type(q) = (unsigned short)right_type(p);
7093   gr_x_coord(q)    = x_coord(p);
7094   gr_y_coord(q)    = y_coord(p);
7095   gr_left_x(q)     = left_x(p);
7096   gr_left_y(q)     = left_y(p);
7097   gr_right_x(q)    = right_x(p);
7098   gr_right_y(q)    = right_y(p);
7099   gr_originator(q) = (unsigned char)originator(p);
7100   return q;
7101 }
7102
7103 @ The |export_knot_list| routine therefore also makes a clone 
7104 of a given path.
7105
7106 @c 
7107 mp_knot *mp_export_knot_list (MP mp, pointer p) {
7108   mp_knot *q, *qq; /* for list manipulation */
7109   pointer pp; /* for list manipulation */
7110   if (p==null)
7111      return NULL;
7112   q=mp_export_knot(mp, p);
7113   qq=q; pp=mp_link(p);
7114   while ( pp!=p ) { 
7115     gr_next_knot(qq)=mp_export_knot(mp, pp);
7116     qq=gr_next_knot(qq);
7117     pp=mp_link(pp);
7118   }
7119   gr_next_knot(qq)=q;
7120   return q;
7121 }
7122
7123
7124 @ Similarly, there's a way to copy the {\sl reverse\/} of a path. This procedure
7125 returns a pointer to the first node of the copy, if the path is a cycle,
7126 but to the final node of a non-cyclic copy. The global
7127 variable |path_tail| will point to the final node of the original path;
7128 this trick makes it easier to implement `\&{doublepath}'.
7129
7130 All node types are assumed to be |endpoint| or |explicit| only.
7131
7132 @c 
7133 pointer mp_htap_ypoc (MP mp,pointer p) {
7134   pointer q,pp,qq,rr; /* for list manipulation */
7135   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); /* this will correspond to |p| */
7136   qq=q; pp=p;
7137   while (1) { 
7138     right_type(qq)=left_type(pp); left_type(qq)=right_type(pp);
7139     x_coord(qq)=x_coord(pp); y_coord(qq)=y_coord(pp);
7140     right_x(qq)=left_x(pp); right_y(qq)=left_y(pp);
7141     left_x(qq)=right_x(pp); left_y(qq)=right_y(pp);
7142     originator(qq)=originator(pp);
7143     if ( mp_link(pp)==p ) { 
7144       mp_link(q)=qq; mp->path_tail=pp; return q;
7145     }
7146     rr=mp_get_node(mp, knot_node_size); mp_link(rr)=qq; qq=rr; pp=mp_link(pp);
7147   }
7148 }
7149
7150 @ @<Glob...@>=
7151 pointer path_tail; /* the node that links to the beginning of a path */
7152
7153 @ When a cyclic list of knot nodes is no longer needed, it can be recycled by
7154 calling the following subroutine.
7155
7156 @<Declare the recycling subroutines@>=
7157 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) ;
7158
7159 @ @c
7160 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) {
7161   pointer q; /* the node being freed */
7162   pointer r; /* the next node */
7163   q=p;
7164   do {  
7165     r=mp_link(q); 
7166     mp_free_node(mp, q,knot_node_size); q=r;
7167   } while (q!=p);
7168 }
7169
7170 @* \[18] Choosing control points.
7171 Now we must actually delve into one of \MP's more difficult routines,
7172 the |make_choices| procedure that chooses angles and control points for
7173 the splines of a curve when the user has not specified them explicitly.
7174 The parameter to |make_choices| points to a list of knots and
7175 path information, as described above.
7176
7177 A path decomposes into independent segments at ``breakpoint'' knots,
7178 which are knots whose left and right angles are both prespecified in
7179 some way (i.e., their |left_type| and |right_type| aren't both open).
7180
7181 @c 
7182 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>
7183 void mp_make_choices (MP mp,pointer knots) {
7184   pointer h; /* the first breakpoint */
7185   pointer p,q; /* consecutive breakpoints being processed */
7186   @<Other local variables for |make_choices|@>;
7187   check_arith; /* make sure that |arith_error=false| */
7188   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7189     mp_print_path(mp, knots,", before choices",true);
7190   @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>;
7191   @<Find the first breakpoint, |h|, on the path;
7192     insert an artificial breakpoint if the path is an unbroken cycle@>;
7193   p=h;
7194   do {  
7195     @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint,
7196       then advance |p| to that breakpoint@>;
7197   } while (p!=h);
7198   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7199     mp_print_path(mp, knots,", after choices",true);
7200   if ( mp->arith_error ) {
7201     @<Report an unexpected problem during the choice-making@>;
7202   }
7203 }
7204
7205 @ @<Report an unexpected problem during the choice...@>=
7206
7207   print_err("Some number got too big");
7208 @.Some number got too big@>
7209   help2("The path that I just computed is out of range.",
7210         "So it will probably look funny. Proceed, for a laugh.");
7211   mp_put_get_error(mp); mp->arith_error=false;
7212 }
7213
7214 @ Two knots in a row with the same coordinates will always be joined
7215 by an explicit ``curve'' whose control points are identical with the
7216 knots.
7217
7218 @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>=
7219 p=knots;
7220 do {  
7221   q=mp_link(p);
7222   if ( x_coord(p)==x_coord(q) && y_coord(p)==y_coord(q) && right_type(p)>mp_explicit ) { 
7223     right_type(p)=mp_explicit;
7224     if ( left_type(p)==mp_open ) { 
7225       left_type(p)=mp_curl; left_curl(p)=unity;
7226     }
7227     left_type(q)=mp_explicit;
7228     if ( right_type(q)==mp_open ) { 
7229       right_type(q)=mp_curl; right_curl(q)=unity;
7230     }
7231     right_x(p)=x_coord(p); left_x(q)=x_coord(p);
7232     right_y(p)=y_coord(p); left_y(q)=y_coord(p);
7233   }
7234   p=q;
7235 } while (p!=knots)
7236
7237 @ If there are no breakpoints, it is necessary to compute the direction
7238 angles around an entire cycle. In this case the |left_type| of the first
7239 node is temporarily changed to |end_cycle|.
7240
7241 @<Find the first breakpoint, |h|, on the path...@>=
7242 h=knots;
7243 while (1) { 
7244   if ( left_type(h)!=mp_open ) break;
7245   if ( right_type(h)!=mp_open ) break;
7246   h=mp_link(h);
7247   if ( h==knots ) { 
7248     left_type(h)=mp_end_cycle; break;
7249   }
7250 }
7251
7252 @ If |right_type(p)<given| and |q=mp_link(p)|, we must have
7253 |right_type(p)=left_type(q)=mp_explicit| or |endpoint|.
7254
7255 @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint...@>=
7256 q=mp_link(p);
7257 if ( right_type(p)>=mp_given ) { 
7258   while ( (left_type(q)==mp_open)&&(right_type(q)==mp_open) ) q=mp_link(q);
7259   @<Fill in the control information between
7260     consecutive breakpoints |p| and |q|@>;
7261 } else if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
7262   @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>;
7263 }
7264 p=q
7265
7266 @ This step makes it possible to transform an explicitly computed path without
7267 checking the |left_type| and |right_type| fields.
7268
7269 @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>=
7270
7271   right_x(p)=x_coord(p); right_y(p)=y_coord(p);
7272   left_x(q)=x_coord(q); left_y(q)=y_coord(q);
7273 }
7274
7275 @ Before we can go further into the way choices are made, we need to
7276 consider the underlying theory. The basic ideas implemented in |make_choices|
7277 are due to John Hobby, who introduced the notion of ``mock curvature''
7278 @^Hobby, John Douglas@>
7279 at a knot. Angles are chosen so that they preserve mock curvature when
7280 a knot is passed, and this has been found to produce excellent results.
7281
7282 It is convenient to introduce some notations that simplify the necessary
7283 formulas. Let $d_{k,k+1}=\vert z\k-z_k\vert$ be the (nonzero) distance
7284 between knots |k| and |k+1|; and let
7285 $${z\k-z_k\over z_k-z_{k-1}}={d_{k,k+1}\over d_{k-1,k}}e^{i\psi_k}$$
7286 so that a polygonal line from $z_{k-1}$ to $z_k$ to $z\k$ turns left
7287 through an angle of~$\psi_k$. We assume that $\vert\psi_k\vert\L180^\circ$.
7288 The control points for the spline from $z_k$ to $z\k$ will be denoted by
7289 $$\eqalign{z_k^+&=z_k+
7290   \textstyle{1\over3}\rho_k e^{i\theta_k}(z\k-z_k),\cr
7291  z\k^-&=z\k-
7292   \textstyle{1\over3}\sigma\k e^{-i\phi\k}(z\k-z_k),\cr}$$
7293 where $\rho_k$ and $\sigma\k$ are nonnegative ``velocity ratios'' at the
7294 beginning and end of the curve, while $\theta_k$ and $\phi\k$ are the
7295 corresponding ``offset angles.'' These angles satisfy the condition
7296 $$\theta_k+\phi_k+\psi_k=0,\eqno(*)$$
7297 whenever the curve leaves an intermediate knot~|k| in the direction that
7298 it enters.
7299
7300 @ Let $\alpha_k$ and $\beta\k$ be the reciprocals of the ``tension'' of
7301 the curve at its beginning and ending points. This means that
7302 $\rho_k=\alpha_k f(\theta_k,\phi\k)$ and $\sigma\k=\beta\k f(\phi\k,\theta_k)$,
7303 where $f(\theta,\phi)$ is \MP's standard velocity function defined in
7304 the |velocity| subroutine. The cubic spline $B(z_k^{\phantom+},z_k^+,
7305 z\k^-,z\k^{\phantom+};t)$
7306 has curvature
7307 @^curvature@>
7308 $${2\sigma\k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\theta_k\over\rho_k^2d_{k,k+1}}
7309 \qquad{\rm and}\qquad
7310 {2\rho_k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\phi\k\over\sigma\k^2d_{k,k+1}}$$
7311 at |t=0| and |t=1|, respectively. The mock curvature is the linear
7312 @^mock curvature@>
7313 approximation to this true curvature that arises in the limit for
7314 small $\theta_k$ and~$\phi\k$, if second-order terms are discarded.
7315 The standard velocity function satisfies
7316 $$f(\theta,\phi)=1+O(\theta^2+\theta\phi+\phi^2);$$
7317 hence the mock curvatures are respectively
7318 $${2\beta\k(\theta_k+\phi\k)-6\theta_k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}
7319 \qquad{\rm and}\qquad
7320 {2\alpha_k(\theta_k+\phi\k)-6\phi\k\over\beta\k^2d_{k,k+1}}.\eqno(**)$$
7321
7322 @ The turning angles $\psi_k$ are given, and equation $(*)$ above
7323 determines $\phi_k$ when $\theta_k$ is known, so the task of
7324 angle selection is essentially to choose appropriate values for each
7325 $\theta_k$. When equation~$(*)$ is used to eliminate $\phi$~variables
7326 from $(**)$, we obtain a system of linear equations of the form
7327 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7328 where
7329 $$A_k={\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7330 \qquad B_k={3-\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7331 \qquad C_k={3-\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}},
7332 \qquad D_k={\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}.$$
7333 The tensions are always $3\over4$ or more, hence each $\alpha$ and~$\beta$
7334 will be at most $4\over3$. It follows that $B_k\G{5\over4}A_k$ and
7335 $C_k\G{5\over4}D_k$; hence the equations are diagonally dominant;
7336 hence they have a unique solution. Moreover, in most cases the tensions
7337 are equal to~1, so that $B_k=2A_k$ and $C_k=2D_k$. This makes the
7338 solution numerically stable, and there is an exponential damping
7339 effect: The data at knot $k\pm j$ affects the angle at knot~$k$ by
7340 a factor of~$O(2^{-j})$.
7341
7342 @ However, we still must consider the angles at the starting and ending
7343 knots of a non-cyclic path. These angles might be given explicitly, or
7344 they might be specified implicitly in terms of an amount of ``curl.''
7345
7346 Let's assume that angles need to be determined for a non-cyclic path
7347 starting at $z_0$ and ending at~$z_n$. Then equations of the form
7348 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta_{k+1}=R_k$$
7349 have been given for $0<k<n$, and it will be convenient to introduce
7350 equations of the same form for $k=0$ and $k=n$, where
7351 $$A_0=B_0=C_n=D_n=0.$$
7352 If $\theta_0$ is supposed to have a given value $E_0$, we simply
7353 define $C_0=1$, $D_0=0$, and $R_0=E_0$. Otherwise a curl
7354 parameter, $\gamma_0$, has been specified at~$z_0$; this means
7355 that the mock curvature at $z_0$ should be $\gamma_0$ times the
7356 mock curvature at $z_1$; i.e.,
7357 $${2\beta_1(\theta_0+\phi_1)-6\theta_0\over\alpha_0^2d_{01}}
7358 =\gamma_0{2\alpha_0(\theta_0+\phi_1)-6\phi_1\over\beta_1^2d_{01}}.$$
7359 This equation simplifies to
7360 $$(\alpha_0\chi_0+3-\beta_1)\theta_0+
7361  \bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\theta_1=
7362  -\bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\psi_1,$$
7363 where $\chi_0=\alpha_0^2\gamma_0/\beta_1^2$; so we can set $C_0=
7364 \chi_0\alpha_0+3-\beta_1$, $D_0=(3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1$, $R_0=-D_0\psi_1$.
7365 It can be shown that $C_0>0$ and $C_0B_1-A_1D_0>0$ when $\gamma_0\G0$,
7366 hence the linear equations remain nonsingular.
7367
7368 Similar considerations apply at the right end, when the final angle $\phi_n$
7369 may or may not need to be determined. It is convenient to let $\psi_n=0$,
7370 hence $\theta_n=-\phi_n$. We either have an explicit equation $\theta_n=E_n$,
7371 or we have
7372 $$\bigl((3-\beta_n)\chi_n+\alpha_{n-1}\bigr)\theta_{n-1}+
7373 (\beta_n\chi_n+3-\alpha_{n-1})\theta_n=0,\qquad
7374   \chi_n={\beta_n^2\gamma_n\over\alpha_{n-1}^2}.$$
7375
7376 When |make_choices| chooses angles, it must compute the coefficients of
7377 these linear equations, then solve the equations. To compute the coefficients,
7378 it is necessary to compute arctangents of the given turning angles~$\psi_k$.
7379 When the equations are solved, the chosen directions $\theta_k$ are put
7380 back into the form of control points by essentially computing sines and
7381 cosines.
7382
7383 @ OK, we are ready to make the hard choices of |make_choices|.
7384 Most of the work is relegated to an auxiliary procedure
7385 called |solve_choices|, which has been introduced to keep
7386 |make_choices| from being extremely long.
7387
7388 @<Fill in the control information between...@>=
7389 @<Calculate the turning angles $\psi_k$ and the distances $d_{k,k+1}$;
7390   set $n$ to the length of the path@>;
7391 @<Remove |open| types at the breakpoints@>;
7392 mp_solve_choices(mp, p,q,n)
7393
7394 @ It's convenient to precompute quantities that will be needed several
7395 times later. The values of |delta_x[k]| and |delta_y[k]| will be the
7396 coordinates of $z\k-z_k$, and the magnitude of this vector will be
7397 |delta[k]=@t$d_{k,k+1}$@>|. The path angle $\psi_k$ between $z_k-z_{k-1}$
7398 and $z\k-z_k$ will be stored in |psi[k]|.
7399
7400 @<Glob...@>=
7401 int path_size; /* maximum number of knots between breakpoints of a path */
7402 scaled *delta_x;
7403 scaled *delta_y;
7404 scaled *delta; /* knot differences */
7405 angle  *psi; /* turning angles */
7406
7407 @ @<Dealloc variables@>=
7408 xfree(mp->delta_x);
7409 xfree(mp->delta_y);
7410 xfree(mp->delta);
7411 xfree(mp->psi);
7412
7413 @ @<Other local variables for |make_choices|@>=
7414   int k,n; /* current and final knot numbers */
7415   pointer s,t; /* registers for list traversal */
7416   scaled delx,dely; /* directions where |open| meets |explicit| */
7417   fraction sine,cosine; /* trig functions of various angles */
7418
7419 @ @<Calculate the turning angles...@>=
7420 {
7421 RESTART:
7422   k=0; s=p; n=mp->path_size;
7423   do {  
7424     t=mp_link(s);
7425     mp->delta_x[k]=x_coord(t)-x_coord(s);
7426     mp->delta_y[k]=y_coord(t)-y_coord(s);
7427     mp->delta[k]=mp_pyth_add(mp, mp->delta_x[k],mp->delta_y[k]);
7428     if ( k>0 ) { 
7429       sine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_y[k-1],mp->delta[k-1]);
7430       cosine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_x[k-1],mp->delta[k-1]);
7431       mp->psi[k]=mp_n_arg(mp, mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],cosine)+
7432         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],sine),
7433         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],cosine)-
7434           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],sine));
7435     }
7436     incr(k); s=t;
7437     if ( k==mp->path_size ) {
7438       mp_reallocate_paths(mp, mp->path_size+(mp->path_size/4));
7439       goto RESTART; /* retry, loop size has changed */
7440     }
7441     if ( s==q ) n=k;
7442   } while (!((k>=n)&&(left_type(s)!=mp_end_cycle)));
7443   if ( k==n ) mp->psi[n]=0; else mp->psi[k]=mp->psi[1];
7444 }
7445
7446 @ When we get to this point of the code, |right_type(p)| is either
7447 |given| or |curl| or |open|. If it is |open|, we must have
7448 |left_type(p)=mp_end_cycle| or |left_type(p)=mp_explicit|. In the latter
7449 case, the |open| type is converted to |given|; however, if the
7450 velocity coming into this knot is zero, the |open| type is
7451 converted to a |curl|, since we don't know the incoming direction.
7452
7453 Similarly, |left_type(q)| is either |given| or |curl| or |open| or
7454 |mp_end_cycle|. The |open| possibility is reduced either to |given| or to |curl|.
7455
7456 @<Remove |open| types at the breakpoints@>=
7457 if ( left_type(q)==mp_open ) { 
7458   delx=right_x(q)-x_coord(q); dely=right_y(q)-y_coord(q);
7459   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7460     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
7461   } else { 
7462     left_type(q)=mp_given; left_given(q)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7463   }
7464 }
7465 if ( (right_type(p)==mp_open)&&(left_type(p)==mp_explicit) ) { 
7466   delx=x_coord(p)-left_x(p); dely=y_coord(p)-left_y(p);
7467   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7468     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
7469   } else { 
7470     right_type(p)=mp_given; right_given(p)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7471   }
7472 }
7473
7474 @ Linear equations need to be solved whenever |n>1|; and also when |n=1|
7475 and exactly one of the breakpoints involves a curl. The simplest case occurs
7476 when |n=1| and there is a curl at both breakpoints; then we simply draw
7477 a straight line.
7478
7479 But before coding up the simple cases, we might as well face the general case,
7480 since we must deal with it sooner or later, and since the general case
7481 is likely to give some insight into the way simple cases can be handled best.
7482
7483 When there is no cycle, the linear equations to be solved form a tridiagonal
7484 system, and we can apply the standard technique of Gaussian elimination
7485 to convert that system to a sequence of equations of the form
7486 $$\theta_0+u_0\theta_1=v_0,\quad
7487 \theta_1+u_1\theta_2=v_1,\quad\ldots,\quad
7488 \theta_{n-1}+u_{n-1}\theta_n=v_{n-1},\quad
7489 \theta_n=v_n.$$
7490 It is possible to do this diagonalization while generating the equations.
7491 Once $\theta_n$ is known, it is easy to determine $\theta_{n-1}$, \dots,
7492 $\theta_1$, $\theta_0$; thus, the equations will be solved.
7493
7494 The procedure is slightly more complex when there is a cycle, but the
7495 basic idea will be nearly the same. In the cyclic case the right-hand
7496 sides will be $v_k+w_k\theta_0$ instead of simply $v_k$, and we will start
7497 the process off with $u_0=v_0=0$, $w_0=1$. The final equation will be not
7498 $\theta_n=v_n$ but $\theta_n+u_n\theta_1=v_n+w_n\theta_0$; an appropriate
7499 ending routine will take account of the fact that $\theta_n=\theta_0$ and
7500 eliminate the $w$'s from the system, after which the solution can be
7501 obtained as before.
7502
7503 When $u_k$, $v_k$, and $w_k$ are being computed, the three pointer
7504 variables |r|, |s|,~|t| will point respectively to knots |k-1|, |k|,
7505 and~|k+1|. The $u$'s and $w$'s are scaled by $2^{28}$, i.e., they are
7506 of type |fraction|; the $\theta$'s and $v$'s are of type |angle|.
7507
7508 @<Glob...@>=
7509 angle *theta; /* values of $\theta_k$ */
7510 fraction *uu; /* values of $u_k$ */
7511 angle *vv; /* values of $v_k$ */
7512 fraction *ww; /* values of $w_k$ */
7513
7514 @ @<Dealloc variables@>=
7515 xfree(mp->theta);
7516 xfree(mp->uu);
7517 xfree(mp->vv);
7518 xfree(mp->ww);
7519
7520 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
7521 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l);
7522
7523 @ @c
7524 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l) {
7525   XREALLOC (mp->delta_x, l, scaled);
7526   XREALLOC (mp->delta_y, l, scaled);
7527   XREALLOC (mp->delta,   l, scaled);
7528   XREALLOC (mp->psi,     l, angle);
7529   XREALLOC (mp->theta,   l, angle);
7530   XREALLOC (mp->uu,      l, fraction);
7531   XREALLOC (mp->vv,      l, angle);
7532   XREALLOC (mp->ww,      l, fraction);
7533   mp->path_size = l;
7534 }
7535
7536 @ Our immediate problem is to get the ball rolling by setting up the
7537 first equation or by realizing that no equations are needed, and to fit
7538 this initialization into a framework suitable for the overall computation.
7539
7540 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>=
7541 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>
7542 void mp_solve_choices (MP mp,pointer p, pointer q, halfword n) {
7543   int k; /* current knot number */
7544   pointer r,s,t; /* registers for list traversal */
7545   @<Other local variables for |solve_choices|@>;
7546   k=0; s=p; r=0;
7547   while (1) { 
7548     t=mp_link(s);
7549     if ( k==0 ) {
7550       @<Get the linear equations started; or |return|
7551         with the control points in place, if linear equations
7552         needn't be solved@>
7553     } else  { 
7554       switch (left_type(s)) {
7555       case mp_end_cycle: case mp_open:
7556         @<Set up equation to match mock curvatures
7557           at $z_k$; then |goto found| with $\theta_n$
7558           adjusted to equal $\theta_0$, if a cycle has ended@>;
7559         break;
7560       case mp_curl:
7561         @<Set up equation for a curl at $\theta_n$
7562           and |goto found|@>;
7563         break;
7564       case mp_given:
7565         @<Calculate the given value of $\theta_n$
7566           and |goto found|@>;
7567         break;
7568       } /* there are no other cases */
7569     }
7570     r=s; s=t; incr(k);
7571   }
7572 FOUND:
7573   @<Finish choosing angles and assigning control points@>;
7574 }
7575
7576 @ On the first time through the loop, we have |k=0| and |r| is not yet
7577 defined. The first linear equation, if any, will have $A_0=B_0=0$.
7578
7579 @<Get the linear equations started...@>=
7580 switch (right_type(s)) {
7581 case mp_given: 
7582   if ( left_type(t)==mp_given ) {
7583     @<Reduce to simple case of two givens  and |return|@>
7584   } else {
7585     @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>;
7586   }
7587   break;
7588 case mp_curl: 
7589   if ( left_type(t)==mp_curl ) {
7590     @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>
7591   } else {
7592     @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>;
7593   }
7594   break;
7595 case mp_open: 
7596   mp->uu[0]=0; mp->vv[0]=0; mp->ww[0]=fraction_one;
7597   /* this begins a cycle */
7598   break;
7599 } /* there are no other cases */
7600
7601 @ The general equation that specifies equality of mock curvature at $z_k$ is
7602 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7603 as derived above. We want to combine this with the already-derived equation
7604 $\theta_{k-1}+u_{k-1}\theta_k=v_{k-1}+w_{k-1}\theta_0$ in order to obtain
7605 a new equation
7606 $\theta_k+u_k\theta\k=v_k+w_k\theta_0$. This can be done by dividing the
7607 equation
7608 $$(B_k-u_{k-1}A_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k-A_kv_{k-1}
7609     -A_kw_{k-1}\theta_0$$
7610 by $B_k-u_{k-1}A_k+C_k$. The trick is to do this carefully with
7611 fixed-point arithmetic, avoiding the chance of overflow while retaining
7612 suitable precision.
7613
7614 The calculations will be performed in several registers that
7615 provide temporary storage for intermediate quantities.
7616
7617 @<Other local variables for |solve_choices|@>=
7618 fraction aa,bb,cc,ff,acc; /* temporary registers */
7619 scaled dd,ee; /* likewise, but |scaled| */
7620 scaled lt,rt; /* tension values */
7621
7622 @ @<Set up equation to match mock curvatures...@>=
7623 { @<Calculate the values $\\{aa}=A_k/B_k$, $\\{bb}=D_k/C_k$,
7624     $\\{dd}=(3-\alpha_{k-1})d_{k,k+1}$, $\\{ee}=(3-\beta\k)d_{k-1,k}$,
7625     and $\\{cc}=(B_k-u_{k-1}A_k)/B_k$@>;
7626   @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>;
7627   mp->uu[k]=mp_take_fraction(mp, ff,bb);
7628   @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>;
7629   if ( left_type(s)==mp_end_cycle ) {
7630     @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>;
7631   }
7632 }
7633
7634 @ Since tension values are never less than 3/4, the values |aa| and
7635 |bb| computed here are never more than 4/5.
7636
7637 @<Calculate the values $\\{aa}=...@>=
7638 if ( abs(right_tension(r))==unity) { 
7639   aa=fraction_half; dd=2*mp->delta[k];
7640 } else { 
7641   aa=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(right_tension(r))-unity);
7642   dd=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k],
7643     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(right_tension(r))));
7644 }
7645 if ( abs(left_tension(t))==unity ){ 
7646   bb=fraction_half; ee=2*mp->delta[k-1];
7647 } else { 
7648   bb=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(left_tension(t))-unity);
7649   ee=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k-1],
7650     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(left_tension(t))));
7651 }
7652 cc=fraction_one-mp_take_fraction(mp, mp->uu[k-1],aa)
7653
7654 @ The ratio to be calculated in this step can be written in the form
7655 $$\beta_k^2\cdot\\{ee}\over\beta_k^2\cdot\\{ee}+\alpha_k^2\cdot
7656   \\{cc}\cdot\\{dd},$$
7657 because of the quantities just calculated. The values of |dd| and |ee|
7658 will not be needed after this step has been performed.
7659
7660 @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>=
7661 dd=mp_take_fraction(mp, dd,cc); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(s));
7662 if ( lt!=rt ) { /* $\beta_k^{-1}\ne\alpha_k^{-1}$ */
7663   if ( lt<rt ) { 
7664     ff=mp_make_fraction(mp, lt,rt);
7665     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\alpha_k^2/\beta_k^2$ */
7666     dd=mp_take_fraction(mp, dd,ff);
7667   } else { 
7668     ff=mp_make_fraction(mp, rt,lt);
7669     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\beta_k^2/\alpha_k^2$ */
7670     ee=mp_take_fraction(mp, ee,ff);
7671   }
7672 }
7673 ff=mp_make_fraction(mp, ee,ee+dd)
7674
7675 @ The value of $u_{k-1}$ will be |<=1| except when $k=1$ and the previous
7676 equation was specified by a curl. In that case we must use a special
7677 method of computation to prevent overflow.
7678
7679 Fortunately, the calculations turn out to be even simpler in this ``hard''
7680 case. The curl equation makes $w_0=0$ and $v_0=-u_0\psi_1$, hence
7681 $-B_1\psi_1-A_1v_0=-(B_1-u_0A_1)\psi_1=-\\{cc}\cdot B_1\psi_1$.
7682
7683 @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>=
7684 acc=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k+1],mp->uu[k]);
7685 if ( right_type(r)==mp_curl ) { 
7686   mp->ww[k]=0;
7687   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],fraction_one-ff);
7688 } else { 
7689   ff=mp_make_fraction(mp, fraction_one-ff,cc); /* this is
7690     $B_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)<5$ */
7691   acc=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k],ff);
7692   ff=mp_take_fraction(mp, ff,aa); /* this is $A_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$ */
7693   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->vv[k-1],ff);
7694   if ( mp->ww[k-1]==0 ) mp->ww[k]=0;
7695   else mp->ww[k]=-mp_take_fraction(mp, mp->ww[k-1],ff);
7696 }
7697
7698 @ When a complete cycle has been traversed, we have $\theta_k+u_k\theta\k=
7699 v_k+w_k\theta_0$, for |1<=k<=n|. We would like to determine the value of
7700 $\theta_n$ and reduce the system to the form $\theta_k+u_k\theta\k=v_k$
7701 for |0<=k<n|, so that the cyclic case can be finished up just as if there
7702 were no cycle.
7703
7704 The idea in the following code is to observe that
7705 $$\eqalign{\theta_n&=v_n+w_n\theta_0-u_n\theta_1=\cdots\cr
7706 &=v_n+w_n\theta_0-u_n\bigl(v_1+w_1\theta_0-u_1(v_2+\cdots
7707   -u_{n-2}(v_{n-1}+w_{n-1}\theta_0-u_{n-1}\theta_0))\bigr),\cr}$$
7708 so we can solve for $\theta_n=\theta_0$.
7709
7710 @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>=
7711
7712 aa=0; bb=fraction_one; /* we have |k=n| */
7713 do {  decr(k);
7714 if ( k==0 ) k=n;
7715   aa=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp, aa,mp->uu[k]);
7716   bb=mp->ww[k]-mp_take_fraction(mp, bb,mp->uu[k]);
7717 } while (k!=n); /* now $\theta_n=\\{aa}+\\{bb}\cdot\theta_n$ */
7718 aa=mp_make_fraction(mp, aa,fraction_one-bb);
7719 mp->theta[n]=aa; mp->vv[0]=aa;
7720 for (k=1;k<=n-1;k++) {
7721   mp->vv[k]=mp->vv[k]+mp_take_fraction(mp, aa,mp->ww[k]);
7722 }
7723 goto FOUND;
7724 }
7725
7726 @ @d reduce_angle(A) if ( abs((A))>one_eighty_deg ) {
7727   if ( (A)>0 ) (A)=(A)-three_sixty_deg; else (A)=(A)+three_sixty_deg; }
7728
7729 @<Calculate the given value of $\theta_n$...@>=
7730
7731   mp->theta[n]=left_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[n-1],mp->delta_y[n-1]);
7732   reduce_angle(mp->theta[n]);
7733   goto FOUND;
7734 }
7735
7736 @ @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>=
7737
7738   mp->vv[0]=right_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7739   reduce_angle(mp->vv[0]);
7740   mp->uu[0]=0; mp->ww[0]=0;
7741 }
7742
7743 @ @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>=
7744 { cc=right_curl(s); lt=abs(left_tension(t)); rt=abs(right_tension(s));
7745   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7746     mp->uu[0]=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7747   else 
7748     mp->uu[0]=mp_curl_ratio(mp, cc,rt,lt);
7749   mp->vv[0]=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],mp->uu[0]); mp->ww[0]=0;
7750 }
7751
7752 @ @<Set up equation for a curl at $\theta_n$...@>=
7753 { cc=left_curl(s); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(r));
7754   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7755     ff=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7756   else 
7757     ff=mp_curl_ratio(mp, cc,lt,rt);
7758   mp->theta[n]=-mp_make_fraction(mp, mp_take_fraction(mp, mp->vv[n-1],ff),
7759     fraction_one-mp_take_fraction(mp, ff,mp->uu[n-1]));
7760   goto FOUND;
7761 }
7762
7763 @ The |curl_ratio| subroutine has three arguments, which our previous notation
7764 encourages us to call $\gamma$, $\alpha^{-1}$, and $\beta^{-1}$. It is
7765 a somewhat tedious program to calculate
7766 $${(3-\alpha)\alpha^2\gamma+\beta^3\over
7767   \alpha^3\gamma+(3-\beta)\beta^2},$$
7768 with the result reduced to 4 if it exceeds 4. (This reduction of curl
7769 is necessary only if the curl and tension are both large.)
7770 The values of $\alpha$ and $\beta$ will be at most~4/3.
7771
7772 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7773 fraction mp_curl_ratio (MP mp,scaled gamma, scaled a_tension, 
7774                         scaled b_tension) {
7775   fraction alpha,beta,num,denom,ff; /* registers */
7776   alpha=mp_make_fraction(mp, unity,a_tension);
7777   beta=mp_make_fraction(mp, unity,b_tension);
7778   if ( alpha<=beta ) {
7779     ff=mp_make_fraction(mp, alpha,beta); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7780     gamma=mp_take_fraction(mp, gamma,ff);
7781     beta=beta / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7782     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+three-beta;
7783     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7784   } else { 
7785     ff=mp_make_fraction(mp, beta,alpha); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7786     beta=mp_take_fraction(mp, beta,ff) / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7787     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+(ff / 1365)-beta;
7788       /* $1365\approx 2^{12}/3$ */
7789     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7790   }
7791   if ( num>=denom+denom+denom+denom ) return fraction_four;
7792   else return mp_make_fraction(mp, num,denom);
7793 }
7794
7795 @ We're in the home stretch now.
7796
7797 @<Finish choosing angles and assigning control points@>=
7798 for (k=n-1;k>=0;k--) {
7799   mp->theta[k]=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp,mp->theta[k+1],mp->uu[k]);
7800 }
7801 s=p; k=0;
7802 do {  
7803   t=mp_link(s);
7804   mp_n_sin_cos(mp, mp->theta[k]); mp->st=mp->n_sin; mp->ct=mp->n_cos;
7805   mp_n_sin_cos(mp, -mp->psi[k+1]-mp->theta[k+1]); mp->sf=mp->n_sin; mp->cf=mp->n_cos;
7806   mp_set_controls(mp, s,t,k);
7807   incr(k); s=t;
7808 } while (k!=n)
7809
7810 @ The |set_controls| routine actually puts the control points into
7811 a pair of consecutive nodes |p| and~|q|. Global variables are used to
7812 record the values of $\sin\theta$, $\cos\theta$, $\sin\phi$, and
7813 $\cos\phi$ needed in this calculation.
7814
7815 @<Glob...@>=
7816 fraction st;
7817 fraction ct;
7818 fraction sf;
7819 fraction cf; /* sines and cosines */
7820
7821 @ @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7822 void mp_set_controls (MP mp,pointer p, pointer q, integer k) {
7823   fraction rr,ss; /* velocities, divided by thrice the tension */
7824   scaled lt,rt; /* tensions */
7825   fraction sine; /* $\sin(\theta+\phi)$ */
7826   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7827   rr=mp_velocity(mp, mp->st,mp->ct,mp->sf,mp->cf,rt);
7828   ss=mp_velocity(mp, mp->sf,mp->cf,mp->st,mp->ct,lt);
7829   if ( (right_tension(p)<0)||(left_tension(q)<0) ) {
7830     @<Decrease the velocities,
7831       if necessary, to stay inside the bounding triangle@>;
7832   }
7833   right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7834                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->ct)-
7835                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->st),rr);
7836   right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7837                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->ct)+
7838                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->st),rr);
7839   left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7840                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->cf)+
7841                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->sf),ss);
7842   left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7843                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->cf)-
7844                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->sf),ss);
7845   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7846 }
7847
7848 @ The boundedness conditions $\\{rr}\L\sin\phi\,/\sin(\theta+\phi)$ and
7849 $\\{ss}\L\sin\theta\,/\sin(\theta+\phi)$ are to be enforced if $\sin\theta$,
7850 $\sin\phi$, and $\sin(\theta+\phi)$ all have the same sign. Otherwise
7851 there is no ``bounding triangle.''
7852
7853 @<Decrease the velocities, if necessary...@>=
7854 if (((mp->st>=0)&&(mp->sf>=0))||((mp->st<=0)&&(mp->sf<=0)) ) {
7855   sine=mp_take_fraction(mp, abs(mp->st),mp->cf)+
7856                             mp_take_fraction(mp, abs(mp->sf),mp->ct);
7857   if ( sine>0 ) {
7858     sine=mp_take_fraction(mp, sine,fraction_one+unity); /* safety factor */
7859     if ( right_tension(p)<0 )
7860      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->sf),fraction_one,rr,sine)<0 )
7861       rr=mp_make_fraction(mp, abs(mp->sf),sine);
7862     if ( left_tension(q)<0 )
7863      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->st),fraction_one,ss,sine)<0 )
7864       ss=mp_make_fraction(mp, abs(mp->st),sine);
7865   }
7866 }
7867
7868 @ Only the simple cases remain to be handled.
7869
7870 @<Reduce to simple case of two givens and |return|@>=
7871
7872   aa=mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7873   mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)-aa); mp->ct=mp->n_cos; mp->st=mp->n_sin;
7874   mp_n_sin_cos(mp, left_given(q)-aa); mp->cf=mp->n_cos; mp->sf=-mp->n_sin;
7875   mp_set_controls(mp, p,q,0); return;
7876 }
7877
7878 @ @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>=
7879
7880   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7881   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7882   if ( rt==unity ) {
7883     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7884     else right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7885     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7886     else right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7887   } else { 
7888     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*rt); /* $\alpha/3$ */
7889     right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7890     right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7891   }
7892   if ( lt==unity ) {
7893     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7894     else left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7895     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7896     else left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7897   } else  { 
7898     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*lt); /* $\beta/3$ */
7899     left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7900     left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7901   }
7902   return;
7903 }
7904
7905 @* \[19] Measuring paths.
7906 \MP's \&{llcorner}, \&{lrcorner}, \&{ulcorner}, and \&{urcorner} operators
7907 allow the user to measure the bounding box of anything that can go into a
7908 picture.  It's easy to get rough bounds on the $x$ and $y$ extent of a path
7909 by just finding the bounding box of the knots and the control points. We
7910 need a more accurate version of the bounding box, but we can still use the
7911 easy estimate to save time by focusing on the interesting parts of the path.
7912
7913 @ Computing an accurate bounding box involves a theme that will come up again
7914 and again. Given a Bernshte{\u\i}n polynomial
7915 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
7916 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=\sum_k{n\choose k}t^k(1-t)^{n-k}z_k,$$
7917 we can conveniently bisect its range as follows:
7918
7919 \smallskip
7920 \textindent{1)} Let $z_k^{(0)}=z_k$, for |0<=k<=n|.
7921
7922 \smallskip
7923 \textindent{2)} Let $z_k^{(j+1)}={1\over2}(z_k^{(j)}+z\k^{(j)})$, for
7924 |0<=k<n-j|, for |0<=j<n|.
7925
7926 \smallskip\noindent
7927 Then
7928 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=B(z_0^{(0)},z_0^{(1)},\ldots,z_0^{(n)};2t)
7929  =B(z_0^{(n)},z_1^{(n-1)},\ldots,z_n^{(0)};2t-1).$$
7930 This formula gives us the coefficients of polynomials to use over the ranges
7931 $0\L t\L{1\over2}$ and ${1\over2}\L t\L1$.
7932
7933 @ Now here's a subroutine that's handy for all sorts of path computations:
7934 Given a quadratic polynomial $B(a,b,c;t)$, the |crossing_point| function
7935 returns the unique |fraction| value |t| between 0 and~1 at which
7936 $B(a,b,c;t)$ changes from positive to negative, or returns
7937 |t=fraction_one+1| if no such value exists. If |a<0| (so that $B(a,b,c;t)$
7938 is already negative at |t=0|), |crossing_point| returns the value zero.
7939
7940 @d no_crossing {  return (fraction_one+1); }
7941 @d one_crossing { return fraction_one; }
7942 @d zero_crossing { return 0; }
7943 @d mp_crossing_point(M,A,B,C) mp_do_crossing_point(A,B,C)
7944
7945 @c fraction mp_do_crossing_point (integer a, integer b, integer c) {
7946   integer d; /* recursive counter */
7947   integer x,xx,x0,x1,x2; /* temporary registers for bisection */
7948   if ( a<0 ) zero_crossing;
7949   if ( c>=0 ) { 
7950     if ( b>=0 ) {
7951       if ( c>0 ) { no_crossing; }
7952       else if ( (a==0)&&(b==0) ) { no_crossing;} 
7953       else { one_crossing; } 
7954     }
7955     if ( a==0 ) zero_crossing;
7956   } else if ( a==0 ) {
7957     if ( b<=0 ) zero_crossing;
7958   }
7959   @<Use bisection to find the crossing point, if one exists@>;
7960 }
7961
7962 @ The general bisection method is quite simple when $n=2$, hence
7963 |crossing_point| does not take much time. At each stage in the
7964 recursion we have a subinterval defined by |l| and~|j| such that
7965 $B(a,b,c;2^{-l}(j+t))=B(x_0,x_1,x_2;t)$, and we want to ``zero in'' on
7966 the subinterval where $x_0\G0$ and $\min(x_1,x_2)<0$.
7967
7968 It is convenient for purposes of calculation to combine the values
7969 of |l| and~|j| in a single variable $d=2^l+j$, because the operation
7970 of bisection then corresponds simply to doubling $d$ and possibly
7971 adding~1. Furthermore it proves to be convenient to modify
7972 our previous conventions for bisection slightly, maintaining the
7973 variables $X_0=2^lx_0$, $X_1=2^l(x_0-x_1)$, and $X_2=2^l(x_1-x_2)$.
7974 With these variables the conditions $x_0\ge0$ and $\min(x_1,x_2)<0$ are
7975 equivalent to $\max(X_1,X_1+X_2)>X_0\ge0$.
7976
7977 The following code maintains the invariant relations
7978 $0\L|x0|<\max(|x1|,|x1|+|x2|)$,
7979 $\vert|x1|\vert<2^{30}$, $\vert|x2|\vert<2^{30}$;
7980 it has been constructed in such a way that no arithmetic overflow
7981 will occur if the inputs satisfy
7982 $a<2^{30}$, $\vert a-b\vert<2^{30}$, and $\vert b-c\vert<2^{30}$.
7983
7984 @<Use bisection to find the crossing point...@>=
7985 d=1; x0=a; x1=a-b; x2=b-c;
7986 do {  
7987   x=half(x1+x2);
7988   if ( x1-x0>x0 ) { 
7989     x2=x; x0+=x0; d+=d;  
7990   } else { 
7991     xx=x1+x-x0;
7992     if ( xx>x0 ) { 
7993       x2=x; x0+=x0; d+=d;
7994     }  else { 
7995       x0=x0-xx;
7996       if ( x<=x0 ) { if ( x+x2<=x0 ) no_crossing; }
7997       x1=x; d=d+d+1;
7998     }
7999   }
8000 } while (d<fraction_one);
8001 return (d-fraction_one)
8002
8003 @ Here is a routine that computes the $x$ or $y$ coordinate of the point on
8004 a cubic corresponding to the |fraction| value~|t|.
8005
8006 It is convenient to define a \.{WEB} macro |t_of_the_way| such that
8007 |t_of_the_way(a,b)| expands to |a-(a-b)*t|, i.e., to |t[a,b]|.
8008
8009 @d t_of_the_way(A,B) ((A)-mp_take_fraction(mp,((A)-(B)),t))
8010
8011 @c scaled mp_eval_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, fraction t) {
8012   scaled x1,x2,x3; /* intermediate values */
8013   x1=t_of_the_way(knot_coord(p),right_coord(p));
8014   x2=t_of_the_way(right_coord(p),left_coord(q));
8015   x3=t_of_the_way(left_coord(q),knot_coord(q));
8016   x1=t_of_the_way(x1,x2);
8017   x2=t_of_the_way(x2,x3);
8018   return t_of_the_way(x1,x2);
8019 }
8020
8021 @ The actual bounding box information is stored in global variables.
8022 Since it is convenient to address the $x$ and $y$ information
8023 separately, we define arrays indexed by |x_code..y_code| and use
8024 macros to give them more convenient names.
8025
8026 @<Types...@>=
8027 enum mp_bb_code  {
8028   mp_x_code=0, /* index for |minx| and |maxx| */
8029   mp_y_code /* index for |miny| and |maxy| */
8030 } ;
8031
8032
8033 @d minx mp->bbmin[mp_x_code]
8034 @d maxx mp->bbmax[mp_x_code]
8035 @d miny mp->bbmin[mp_y_code]
8036 @d maxy mp->bbmax[mp_y_code]
8037
8038 @<Glob...@>=
8039 scaled bbmin[mp_y_code+1];
8040 scaled bbmax[mp_y_code+1]; 
8041 /* the result of procedures that compute bounding box information */
8042
8043 @ Now we're ready for the key part of the bounding box computation.
8044 The |bound_cubic| procedure updates |bbmin[c]| and |bbmax[c]| based on
8045 $$B(\hbox{|knot_coord(p)|}, \hbox{|right_coord(p)|},
8046     \hbox{|left_coord(q)|}, \hbox{|knot_coord(q)|};t)
8047 $$
8048 for $0<t\le1$.  In other words, the procedure adjusts the bounds to
8049 accommodate |knot_coord(q)| and any extremes over the range $0<t<1$.
8050 The |c| parameter is |x_code| or |y_code|.
8051
8052 @c void mp_bound_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
8053   boolean wavy; /* whether we need to look for extremes */
8054   scaled del1,del2,del3,del,dmax; /* proportional to the control
8055      points of a quadratic derived from a cubic */
8056   fraction t,tt; /* where a quadratic crosses zero */
8057   scaled x; /* a value that |bbmin[c]| and |bbmax[c]| must accommodate */
8058   x=knot_coord(q);
8059   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8060   @<Check the control points against the bounding box and set |wavy:=true|
8061     if any of them lie outside@>;
8062   if ( wavy ) {
8063     del1=right_coord(p)-knot_coord(p);
8064     del2=left_coord(q)-right_coord(p);
8065     del3=knot_coord(q)-left_coord(q);
8066     @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy;
8067       also set |del| to the first nonzero element of |(del1,del2,del3)|@>;
8068     if ( del<0 ) {
8069       negate(del1); negate(del2); negate(del3);
8070     };
8071     t=mp_crossing_point(mp, del1,del2,del3);
8072     if ( t<fraction_one ) {
8073       @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>;
8074     }
8075   }
8076 }
8077
8078 @ @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>=
8079 if ( x<mp->bbmin[c] ) mp->bbmin[c]=x;
8080 if ( x>mp->bbmax[c] ) mp->bbmax[c]=x
8081
8082 @ @<Check the control points against the bounding box and set...@>=
8083 wavy=true;
8084 if ( mp->bbmin[c]<=right_coord(p) )
8085   if ( right_coord(p)<=mp->bbmax[c] )
8086     if ( mp->bbmin[c]<=left_coord(q) )
8087       if ( left_coord(q)<=mp->bbmax[c] )
8088         wavy=false
8089
8090 @ If |del1=del2=del3=0|, it's impossible to obey the title of this
8091 section. We just set |del=0| in that case.
8092
8093 @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy...@>=
8094 if ( del1!=0 ) del=del1;
8095 else if ( del2!=0 ) del=del2;
8096 else del=del3;
8097 if ( del!=0 ) {
8098   dmax=abs(del1);
8099   if ( abs(del2)>dmax ) dmax=abs(del2);
8100   if ( abs(del3)>dmax ) dmax=abs(del3);
8101   while ( dmax<fraction_half ) {
8102     dmax+=dmax; del1+=del1; del2+=del2; del3+=del3;
8103   }
8104 }
8105
8106 @ Since |crossing_point| has tried to choose |t| so that
8107 $B(|del1|,|del2|,|del3|;\tau)$ crosses zero at $\tau=|t|$ with negative
8108 slope, the value of |del2| computed below should not be positive.
8109 But rounding error could make it slightly positive in which case we
8110 must cut it to zero to avoid confusion.
8111
8112 @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>=
8113
8114   x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t);
8115   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8116   del2=t_of_the_way(del2,del3);
8117     /* now |0,del2,del3| represent the derivative on the remaining interval */
8118   if ( del2>0 ) del2=0;
8119   tt=mp_crossing_point(mp, 0,-del2,-del3);
8120   if ( tt<fraction_one ) {
8121     @<Test the second extreme against the bounding box@>;
8122   }
8123 }
8124
8125 @ @<Test the second extreme against the bounding box@>=
8126 {
8127    x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t_of_the_way(tt,fraction_one));
8128   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8129 }
8130
8131 @ Finding the bounding box of a path is basically a matter of applying
8132 |bound_cubic| twice for each pair of adjacent knots.
8133
8134 @c void mp_path_bbox (MP mp,pointer h) {
8135   pointer p,q; /* a pair of adjacent knots */
8136    minx=x_coord(h); miny=y_coord(h);
8137   maxx=minx; maxy=miny;
8138   p=h;
8139   do {  
8140     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) return;
8141     q=mp_link(p);
8142     mp_bound_cubic(mp, x_loc(p),x_loc(q),mp_x_code);
8143     mp_bound_cubic(mp, y_loc(p),y_loc(q),mp_y_code);
8144     p=q;
8145   } while (p!=h);
8146 }
8147
8148 @ Another important way to measure a path is to find its arc length.  This
8149 is best done by using the general bisection algorithm to subdivide the path
8150 until obtaining ``well behaved'' subpaths whose arc lengths can be approximated
8151 by simple means.
8152
8153 Since the arc length is the integral with respect to time of the magnitude of
8154 the velocity, it is natural to use Simpson's rule for the approximation.
8155 @^Simpson's rule@>
8156 If $\dot B(t)$ is the spline velocity, Simpson's rule gives
8157 $$ \vb\dot B(0)\vb + 4\vb\dot B({1\over2})\vb + \vb\dot B(1)\vb \over 6 $$
8158 for the arc length of a path of length~1.  For a cubic spline
8159 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$, the time derivative $\dot B(t)$ is
8160 $3B(dz_0,dz_1,dz_2;t)$, where $dz_i=z_{i+1}-z_i$.  Hence the arc length
8161 approximation is
8162 $$ {\vb dz_0\vb \over 2} + 2\vb dz_{02}\vb + {\vb dz_2\vb \over 2}, $$
8163 where
8164 $$ dz_{02}={1\over2}\left({dz_0+dz_1\over 2}+{dz_1+dz_2\over 2}\right)$$
8165 is the result of the bisection algorithm.
8166
8167 @ The remaining problem is how to decide when a subpath is ``well behaved.''
8168 This could be done via the theoretical error bound for Simpson's rule,
8169 @^Simpson's rule@>
8170 but this is impractical because it requires an estimate of the fourth
8171 derivative of the quantity being integrated.  It is much easier to just perform
8172 a bisection step and see how much the arc length estimate changes.  Since the
8173 error for Simpson's rule is proportional to the fourth power of the sample
8174 spacing, the remaining error is typically about $1\over16$ of the amount of
8175 the change.  We say ``typically'' because the error has a pseudo-random behavior
8176 that could cause the two estimates to agree when each contain large errors.
8177
8178 To protect against disasters such as undetected cusps, the bisection process
8179 should always continue until all the $dz_i$ vectors belong to a single
8180 $90^\circ$ sector.  This ensures that no point on the spline can have velocity
8181 less than 70\% of the minimum of $\vb dz_0\vb$, $\vb dz_1\vb$ and $\vb dz_2\vb$.
8182 If such a spline happens to produce an erroneous arc length estimate that
8183 is little changed by bisection, the amount of the error is likely to be fairly
8184 small.  We will try to arrange things so that freak accidents of this type do
8185 not destroy the inverse relationship between the \&{arclength} and
8186 \&{arctime} operations.
8187 @:arclength_}{\&{arclength} primitive@>
8188 @:arctime_}{\&{arctime} primitive@>
8189
8190 @ The \&{arclength} and \&{arctime} operations are both based on a recursive
8191 @^recursion@>
8192 function that finds the arc length of a cubic spline given $dz_0$, $dz_1$,
8193 $dz_2$. This |arc_test| routine also takes an arc length goal |a_goal| and
8194 returns the time when the arc length reaches |a_goal| if there is such a time.
8195 Thus the return value is either an arc length less than |a_goal| or, if the
8196 arc length would be at least |a_goal|, it returns a time value decreased by
8197 |two|.  This allows the caller to use the sign of the result to distinguish
8198 between arc lengths and time values.  On certain types of overflow, it is
8199 possible for |a_goal| and the result of |arc_test| both to be |el_gordo|.
8200 Otherwise, the result is always less than |a_goal|.
8201
8202 Rather than halving the control point coordinates on each recursive call to
8203 |arc_test|, it is better to keep them proportional to velocity on the original
8204 curve and halve the results instead.  This means that recursive calls can
8205 potentially use larger error tolerances in their arc length estimates.  How
8206 much larger depends on to what extent the errors behave as though they are
8207 independent of each other.  To save computing time, we use optimistic assumptions
8208 and increase the tolerance by a factor of about $\sqrt2$ for each recursive
8209 call.
8210
8211 In addition to the tolerance parameter, |arc_test| should also have parameters
8212 for ${1\over3}\vb\dot B(0)\vb$, ${2\over3}\vb\dot B({1\over2})\vb$, and
8213 ${1\over3}\vb\dot B(1)\vb$.  These quantities are relatively expensive to compute
8214 and they are needed in different instances of |arc_test|.
8215
8216 @c @<Declare subroutines needed by |arc_test|@>
8217 scaled mp_arc_test (MP mp, scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, scaled dy1, 
8218                     scaled dx2, scaled dy2, scaled  v0, scaled v02, 
8219                     scaled v2, scaled a_goal, scaled tol) {
8220   boolean simple; /* are the control points confined to a $90^\circ$ sector? */
8221   scaled dx01, dy01, dx12, dy12, dx02, dy02;  /* bisection results */
8222   scaled v002, v022;
8223     /* twice the velocity magnitudes at $t={1\over4}$ and $t={3\over4}$ */
8224   scaled arc; /* best arc length estimate before recursion */
8225   @<Other local variables in |arc_test|@>;
8226   @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,
8227     |dx2|, |dy2|@>;
8228   @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|; if it overflows
8229     set |arc_test| and |return|@>;
8230   @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating them
8231     $45^\circ$ would put them in one quadrant.  Then set |simple| appropriately@>;
8232   if ( simple && (abs(arc-v02-halfp(v0+v2)) <= tol) ) {
8233     if ( arc < a_goal ) {
8234       return arc;
8235     } else {
8236        @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to
8237          that time minus |two|@>;
8238     }
8239   } else {
8240     @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>;
8241   }
8242 }
8243
8244 @ The |tol| value should by multiplied by $\sqrt 2$ before making recursive
8245 calls, but $1.5$ is an adequate approximation.  It is best to avoid using
8246 |make_fraction| in this inner loop.
8247 @^inner loop@>
8248
8249 @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>=
8250
8251   @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is as
8252     large as possible@>;
8253   tol = tol + halfp(tol);
8254   a = mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx01,dy01, dx02,dy02, v0, v002, 
8255                   halfp(v02), a_new, tol);
8256   if ( a<0 )  {
8257      return (-halfp(two-a));
8258   } else { 
8259     @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>;
8260     b = mp_arc_test(mp, dx02,dy02, dx12,dy12, dx2,dy2,
8261                     halfp(v02), v022, v2, a_new, tol);
8262     if ( b<0 )  
8263       return (-halfp(-b) - half_unit);
8264     else  
8265       return (a + half(b-a));
8266   }
8267 }
8268
8269 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8270 scaled a,b; /* results of recursive calls */
8271 scaled a_new,a_aux; /* the sum of these gives the |a_goal| */
8272
8273 @ @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is...@>=
8274 a_aux = el_gordo - a_goal;
8275 if ( a_goal > a_aux ) {
8276   a_aux = a_goal - a_aux;
8277   a_new = el_gordo;
8278 } else { 
8279   a_new = a_goal + a_goal;
8280   a_aux = 0;
8281 }
8282
8283 @ There is no need to maintain |a_aux| at this point so we use it as a temporary
8284 to force the additions and subtractions to be done in an order that avoids
8285 overflow.
8286
8287 @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>=
8288 if ( a > a_aux ) {
8289   a_aux = a_aux - a;
8290   a_new = a_new + a_aux;
8291 }
8292
8293 @ This code assumes all {\it dx} and {\it dy} variables have magnitude less than
8294 |fraction_four|.  To simplify the rest of the |arc_test| routine, we strengthen
8295 this assumption by requiring the norm of each $({\it dx},{\it dy})$ pair to obey
8296 this bound.  Note that recursive calls will maintain this invariant.
8297
8298 @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,...@>=
8299 dx01 = half(dx0 + dx1);
8300 dx12 = half(dx1 + dx2);
8301 dx02 = half(dx01 + dx12);
8302 dy01 = half(dy0 + dy1);
8303 dy12 = half(dy1 + dy2);
8304 dy02 = half(dy01 + dy12)
8305
8306 @ We should be careful to keep |arc<el_gordo| so that calling |arc_test| with
8307 |a_goal=el_gordo| is guaranteed to yield the arc length.
8308
8309 @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|;...@>=
8310 v002 = mp_pyth_add(mp, dx01+half(dx0+dx02), dy01+half(dy0+dy02));
8311 v022 = mp_pyth_add(mp, dx12+half(dx02+dx2), dy12+half(dy02+dy2));
8312 tmp = halfp(v02+2);
8313 arc1 = v002 + half(halfp(v0+tmp) - v002);
8314 arc = v022 + half(halfp(v2+tmp) - v022);
8315 if ( (arc < el_gordo-arc1) )  {
8316   arc = arc+arc1;
8317 } else { 
8318   mp->arith_error = true;
8319   if ( a_goal==el_gordo )  return (el_gordo);
8320   else return (-two);
8321 }
8322
8323 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8324 scaled tmp, tmp2; /* all purpose temporary registers */
8325 scaled arc1; /* arc length estimate for the first half */
8326
8327 @ @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating...@>=
8328 simple = ((dx0>=0) && (dx1>=0) && (dx2>=0)) ||
8329          ((dx0<=0) && (dx1<=0) && (dx2<=0));
8330 if ( simple )
8331   simple = ((dy0>=0) && (dy1>=0) && (dy2>=0)) ||
8332            ((dy0<=0) && (dy1<=0) && (dy2<=0));
8333 if ( ! simple ) {
8334   simple = ((dx0>=dy0) && (dx1>=dy1) && (dx2>=dy2)) ||
8335            ((dx0<=dy0) && (dx1<=dy1) && (dx2<=dy2));
8336   if ( simple ) 
8337     simple = ((-dx0>=dy0) && (-dx1>=dy1) && (-dx2>=dy2)) ||
8338              ((-dx0<=dy0) && (-dx1<=dy1) && (-dx2<=dy2));
8339 }
8340
8341 @ Since Simpson's rule is based on approximating the integrand by a parabola,
8342 @^Simpson's rule@>
8343 it is appropriate to use the same approximation to decide when the integral
8344 reaches the intermediate value |a_goal|.  At this point
8345 $$\eqalign{
8346     {\vb\dot B(0)\vb\over 3} &= \hbox{|v0|}, \qquad
8347     {\vb\dot B({1\over4})\vb\over 3} = {\hbox{|v002|}\over 2}, \qquad
8348     {\vb\dot B({1\over2})\vb\over 3} = {\hbox{|v02|}\over 2}, \cr
8349     {\vb\dot B({3\over4})\vb\over 3} &= {\hbox{|v022|}\over 2}, \qquad
8350     {\vb\dot B(1)\vb\over 3} = \hbox{|v2|} \cr
8351 }
8352 $$
8353 and
8354 $$ {\vb\dot B(t)\vb\over 3} \approx
8355   \cases{B\left(\hbox{|v0|},
8356       \hbox{|v002|}-{1\over 2}\hbox{|v0|}-{1\over 4}\hbox{|v02|},
8357       {1\over 2}\hbox{|v02|}; 2t \right)&
8358     if $t\le{1\over 2}$\cr
8359   B\left({1\over 2}\hbox{|v02|},
8360       \hbox{|v022|}-{1\over 4}\hbox{|v02|}-{1\over 2}\hbox{|v2|},
8361       \hbox{|v2|}; 2t-1 \right)&
8362     if $t\ge{1\over 2}$.\cr}
8363  \eqno (*)
8364 $$
8365 We can integrate $\vb\dot B(t)\vb$ by using
8366 $$\int 3B(a,b,c;\tau)\,dt =
8367   {B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) + {\rm constant} \over {d\tau\over dt}}.
8368 $$
8369
8370 This construction allows us to find the time when the arc length reaches
8371 |a_goal| by solving a cubic equation of the form
8372 $$ B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) = x, $$
8373 where $\tau$ is $2t$ or $2t+1$, $x$ is |a_goal| or |a_goal-arc1|, and $a$, $b$,
8374 and $c$ are the Bernshte{\u\i}n coefficients from $(*)$ divided by
8375 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
8376 $d\tau\over dt$.  We shall define a function |solve_rising_cubic| that finds
8377 $\tau$ given $a$, $b$, $c$, and $x$.
8378
8379 @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to...@>=
8380
8381   tmp = (v02 + 2) / 4;
8382   if ( a_goal<=arc1 ) {
8383     tmp2 = halfp(v0);
8384     return 
8385       (halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp2, arc1-tmp2-tmp, tmp, a_goal))- two);
8386   } else { 
8387     tmp2 = halfp(v2);
8388     return ((half_unit - two) +
8389       halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp, arc-arc1-tmp-tmp2, tmp2, a_goal-arc1)));
8390   }
8391 }
8392
8393 @ Here is the |solve_rising_cubic| routine that finds the time~$t$ when
8394 $$ B(0, a, a+b, a+b+c; t) = x. $$
8395 This routine is based on |crossing_point| but is simplified by the
8396 assumptions that $B(a,b,c;t)\ge0$ for $0\le t\le1$ and that |0<=x<=a+b+c|.
8397 If rounding error causes this condition to be violated slightly, we just ignore
8398 it and proceed with binary search.  This finds a time when the function value
8399 reaches |x| and the slope is positive.
8400
8401 @<Declare subroutines needed by |arc_test|@>=
8402 scaled mp_solve_rising_cubic (MP mp,scaled a, scaled b,  scaled c, scaled x) {
8403   scaled ab, bc, ac; /* bisection results */
8404   integer t; /* $2^k+q$ where unscaled answer is in $[q2^{-k},(q+1)2^{-k})$ */
8405   integer xx; /* temporary for updating |x| */
8406   if ( (a<0) || (c<0) ) mp_confusion(mp, "rising?");
8407 @:this can't happen rising?}{\quad rising?@>
8408   if ( x<=0 ) {
8409         return 0;
8410   } else if ( x >= a+b+c ) {
8411     return unity;
8412   } else { 
8413     t = 1;
8414     @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than
8415       |el_gordo div 3|@>;
8416     do {  
8417       t+=t;
8418       @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>;
8419       xx = x - a - ab - ac;
8420       if ( xx < -x ) { x+=x; b=ab; c=ac;  }
8421       else { x = x + xx;  a=ac; b=bc; t = t+1; };
8422     } while (t < unity);
8423     return (t - unity);
8424   }
8425 }
8426
8427 @ @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>=
8428 ab = half(a+b);
8429 bc = half(b+c);
8430 ac = half(ab+bc)
8431
8432 @ @d one_third_el_gordo 05252525252 /* upper bound on |a|, |b|, and |c| */
8433
8434 @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than...@>=
8435 while ((a>one_third_el_gordo)||(b>one_third_el_gordo)||(c>one_third_el_gordo)) { 
8436   a = halfp(a);
8437   b = half(b);
8438   c = halfp(c);
8439   x = halfp(x);
8440 }
8441
8442 @ It is convenient to have a simpler interface to |arc_test| that requires no
8443 unnecessary arguments and ensures that each $({\it dx},{\it dy})$ pair has
8444 length less than |fraction_four|.
8445
8446 @d arc_tol   16  /* quit when change in arc length estimate reaches this */
8447
8448 @c scaled mp_do_arc_test (MP mp,scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, 
8449                           scaled dy1, scaled dx2, scaled dy2, scaled a_goal) {
8450   scaled v0,v1,v2; /* length of each $({\it dx},{\it dy})$ pair */
8451   scaled v02; /* twice the norm of the quadratic at $t={1\over2}$ */
8452   v0 = mp_pyth_add(mp, dx0,dy0);
8453   v1 = mp_pyth_add(mp, dx1,dy1);
8454   v2 = mp_pyth_add(mp, dx2,dy2);
8455   if ( (v0>=fraction_four) || (v1>=fraction_four) || (v2>=fraction_four) ) { 
8456     mp->arith_error = true;
8457     if ( a_goal==el_gordo )  return el_gordo;
8458     else return (-two);
8459   } else { 
8460     v02 = mp_pyth_add(mp, dx1+half(dx0+dx2), dy1+half(dy0+dy2));
8461     return (mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx1,dy1, dx2,dy2,
8462                                  v0, v02, v2, a_goal, arc_tol));
8463   }
8464 }
8465
8466 @ Now it is easy to find the arc length of an entire path.
8467
8468 @c scaled mp_get_arc_length (MP mp,pointer h) {
8469   pointer p,q; /* for traversing the path */
8470   scaled a,a_tot; /* current and total arc lengths */
8471   a_tot = 0;
8472   p = h;
8473   while ( right_type(p)!=mp_endpoint ){ 
8474     q = mp_link(p);
8475     a = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8476       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8477       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), el_gordo);
8478     a_tot = mp_slow_add(mp, a, a_tot);
8479     if ( q==h ) break;  else p=q;
8480   }
8481   check_arith;
8482   return a_tot;
8483 }
8484
8485 @ The inverse operation of finding the time on a path~|h| when the arc length
8486 reaches some value |arc0| can also be accomplished via |do_arc_test|.  Some care
8487 is required to handle very large times or negative times on cyclic paths.  For
8488 non-cyclic paths, |arc0| values that are negative or too large cause
8489 |get_arc_time| to return 0 or the length of path~|h|.
8490
8491 If |arc0| is greater than the arc length of a cyclic path~|h|, the result is a
8492 time value greater than the length of the path.  Since it could be much greater,
8493 we must be prepared to compute the arc length of path~|h| and divide this into
8494 |arc0| to find how many multiples of the length of path~|h| to add.
8495
8496 @c scaled mp_get_arc_time (MP mp,pointer h, scaled  arc0) {
8497   pointer p,q; /* for traversing the path */
8498   scaled t_tot; /* accumulator for the result */
8499   scaled t; /* the result of |do_arc_test| */
8500   scaled arc; /* portion of |arc0| not used up so far */
8501   integer n; /* number of extra times to go around the cycle */
8502   if ( arc0<0 ) {
8503     @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>;
8504   }
8505   if ( arc0==el_gordo ) decr(arc0);
8506   t_tot = 0;
8507   arc = arc0;
8508   p = h;
8509   while ( (right_type(p)!=mp_endpoint) && (arc>0) ) {
8510     q = mp_link(p);
8511     t = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8512       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8513       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), arc);
8514     @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>;
8515     if ( q==h ) {
8516       @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic
8517         path too many times but set |arith_error:=true| and |goto done| on
8518         overflow@>;
8519     }
8520     p = q;
8521   }
8522   check_arith;
8523   return t_tot;
8524 }
8525
8526 @ @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>=
8527 if ( t<0 ) { t_tot = t_tot + t + two;  arc = 0;  }
8528 else { t_tot = t_tot + unity;  arc = arc - t;  }
8529
8530 @ @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>=
8531
8532   if ( left_type(h)==mp_endpoint ) {
8533     t_tot=0;
8534   } else { 
8535     p = mp_htap_ypoc(mp, h);
8536     t_tot = -mp_get_arc_time(mp, p, -arc0);
8537     mp_toss_knot_list(mp, p);
8538   }
8539   check_arith;
8540   return t_tot;
8541 }
8542
8543 @ @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic...@>=
8544 if ( arc>0 ) { 
8545   n = arc / (arc0 - arc);
8546   arc = arc - n*(arc0 - arc);
8547   if ( t_tot > (el_gordo / (n+1)) ) { 
8548         return el_gordo;
8549   }
8550   t_tot = (n + 1)*t_tot;
8551 }
8552
8553 @* \[20] Data structures for pens.
8554 A Pen in \MP\ can be either elliptical or polygonal.  Elliptical pens result
8555 in \ps\ \&{stroke} commands, while anything drawn with a polygonal pen is
8556 @:stroke}{\&{stroke} command@>
8557 converted into an area fill as described in the next part of this program.
8558 The mathematics behind this process is based on simple aspects of the theory
8559 of tracings developed by Leo Guibas, Lyle Ramshaw, and Jorge Stolfi
8560 [``A kinematic framework for computational geometry,'' Proc.\ IEEE Symp.\
8561 Foundations of Computer Science {\bf 24} (1983), 100--111].
8562
8563 Polygonal pens are created from paths via \MP's \&{makepen} primitive.
8564 @:makepen_}{\&{makepen} primitive@>
8565 This path representation is almost sufficient for our purposes except that
8566 a pen path should always be a convex polygon with the vertices in
8567 counter-clockwise order.
8568 Since we will need to scan pen polygons both forward and backward, a pen
8569 should be represented as a doubly linked ring of knot nodes.  There is
8570 room for the extra back pointer because we do not need the
8571 |left_type| or |right_type| fields.  In fact, we don't need the |left_x|,
8572 |left_y|, |right_x|, or |right_y| fields either but we leave these alone
8573 so that certain procedures can operate on both pens and paths.  In particular,
8574 pens can be copied using |copy_path| and recycled using |toss_knot_list|.
8575
8576 @d knil info
8577   /* this replaces the |left_type| and |right_type| fields in a pen knot */
8578
8579 @ The |make_pen| procedure turns a path into a pen by initializing
8580 the |knil| pointers and making sure the knots form a convex polygon.
8581 Thus each cubic in the given path becomes a straight line and the control
8582 points are ignored.  If the path is not cyclic, the ends are connected by a
8583 straight line.
8584
8585 @d copy_pen(A) mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, (A)),false)
8586
8587 @c @<Declare a function called |convex_hull|@>
8588 pointer mp_make_pen (MP mp,pointer h, boolean need_hull) {
8589   pointer p,q; /* two consecutive knots */
8590   q=h;
8591   do {  
8592     p=q; q=mp_link(q);
8593     knil(q)=p;
8594   } while (q!=h);
8595   if ( need_hull ){ 
8596     h=mp_convex_hull(mp, h);
8597     @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>;
8598   }
8599   return h;
8600 }
8601
8602 @ The only information required about an elliptical pen is the overall
8603 transformation that has been applied to the original \&{pencircle}.
8604 @:pencircle_}{\&{pencircle} primitive@>
8605 Since it suffices to keep track of how the three points $(0,0)$, $(1,0)$,
8606 and $(0,1)$ are transformed, an elliptical pen can be stored in a single
8607 knot node and transformed as if it were a path.
8608
8609 @d pen_is_elliptical(A) ((A)==mp_link((A)))
8610
8611 @c pointer mp_get_pen_circle (MP mp,scaled diam) {
8612   pointer h; /* the knot node to return */
8613   h=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8614   mp_link(h)=h; knil(h)=h;
8615   originator(h)=mp_program_code;
8616   x_coord(h)=0; y_coord(h)=0;
8617   left_x(h)=diam; left_y(h)=0;
8618   right_x(h)=0; right_y(h)=diam;
8619   return h;
8620 }
8621
8622 @ If the polygon being returned by |make_pen| has only one vertex, it will
8623 be interpreted as an elliptical pen.  This is no problem since a degenerate
8624 polygon can equally well be thought of as a degenerate ellipse.  We need only
8625 initialize the |left_x|, |left_y|, |right_x|, and |right_y| fields.
8626
8627 @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>=
8628 if ( pen_is_elliptical( h) ){ 
8629   left_x(h)=x_coord(h); left_y(h)=y_coord(h);
8630   right_x(h)=x_coord(h); right_y(h)=y_coord(h);
8631 }
8632
8633 @ We have to cheat a little here but most operations on pens only use
8634 the first three words in each knot node.
8635 @^data structure assumptions@>
8636
8637 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>=
8638 x_coord(test_pen)=-half_unit;
8639 y_coord(test_pen)=0;
8640 x_coord(test_pen+3)=half_unit;
8641 y_coord(test_pen+3)=0;
8642 x_coord(test_pen+6)=0;
8643 y_coord(test_pen+6)=unity;
8644 mp_link(test_pen)=test_pen+3;
8645 mp_link(test_pen+3)=test_pen+6;
8646 mp_link(test_pen+6)=test_pen;
8647 knil(test_pen)=test_pen+6;
8648 knil(test_pen+3)=test_pen;
8649 knil(test_pen+6)=test_pen+3
8650
8651 @ Printing a polygonal pen is very much like printing a path
8652
8653 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8654 void mp_pr_pen (MP mp,pointer h) {
8655   pointer p,q; /* for list traversal */
8656   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8657     @<Print the elliptical pen |h|@>;
8658   } else { 
8659     p=h;
8660     do {  
8661       mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
8662       mp_print_nl(mp, " .. ");
8663       @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is
8664         a problem@>;
8665      } while (p!=h);
8666      mp_print(mp, "cycle");
8667   }
8668 }
8669
8670 @ @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is...@>=
8671 q=mp_link(p);
8672 if ( (q==null) || (knil(q)!=p) ) { 
8673   mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
8674 @.???@>
8675 }
8676 p=q
8677
8678 @ @<Print the elliptical pen |h|@>=
8679
8680 mp_print(mp, "pencircle transformed (");
8681 mp_print_scaled(mp, x_coord(h));
8682 mp_print_char(mp, xord(','));
8683 mp_print_scaled(mp, y_coord(h));
8684 mp_print_char(mp, xord(','));
8685 mp_print_scaled(mp, left_x(h)-x_coord(h));
8686 mp_print_char(mp, xord(','));
8687 mp_print_scaled(mp, right_x(h)-x_coord(h));
8688 mp_print_char(mp, xord(','));
8689 mp_print_scaled(mp, left_y(h)-y_coord(h));
8690 mp_print_char(mp, xord(','));
8691 mp_print_scaled(mp, right_y(h)-y_coord(h));
8692 mp_print_char(mp, xord(')'));
8693 }
8694
8695 @ Here us another version of |pr_pen| that prints the pen as a diagnostic
8696 message.
8697
8698 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8699 void mp_print_pen (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) { 
8700   mp_print_diagnostic(mp, "Pen",s,nuline); mp_print_ln(mp);
8701 @.Pen at line...@>
8702   mp_pr_pen(mp, h);
8703   mp_end_diagnostic(mp, true);
8704 }
8705
8706 @ Making a polygonal pen into a path involves restoring the |left_type| and
8707 |right_type| fields and setting the control points so as to make a polygonal
8708 path.
8709
8710 @c 
8711 void mp_make_path (MP mp,pointer h) {
8712   pointer p; /* for traversing the knot list */
8713   quarterword k; /* a loop counter */
8714   @<Other local variables in |make_path|@>;
8715   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8716     @<Make the elliptical pen |h| into a path@>;
8717   } else { 
8718     p=h;
8719     do {  
8720       left_type(p)=mp_explicit;
8721       right_type(p)=mp_explicit;
8722       @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>;
8723        p=mp_link(p);
8724     } while (p!=h);
8725   }
8726 }
8727
8728 @ @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>=
8729 left_x(p)=x_coord(p);
8730 left_y(p)=y_coord(p);
8731 right_x(p)=x_coord(p);
8732 right_y(p)=y_coord(p)
8733
8734 @ We need an eight knot path to get a good approximation to an ellipse.
8735
8736 @<Make the elliptical pen |h| into a path@>=
8737
8738   @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>;
8739   p=h;
8740   for (k=0;k<=7;k++ ) { 
8741     @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,
8742       transforming it appropriately@>;
8743     if ( k==7 ) mp_link(p)=h;  else mp_link(p)=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8744     p=mp_link(p);
8745   }
8746 }
8747
8748 @ @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>=
8749 center_x=x_coord(h);
8750 center_y=y_coord(h);
8751 width_x=left_x(h)-center_x;
8752 width_y=left_y(h)-center_y;
8753 height_x=right_x(h)-center_x;
8754 height_y=right_y(h)-center_y
8755
8756 @ @<Other local variables in |make_path|@>=
8757 scaled center_x,center_y; /* translation parameters for an elliptical pen */
8758 scaled width_x,width_y; /* the effect of a unit change in $x$ */
8759 scaled height_x,height_y; /* the effect of a unit change in $y$ */
8760 scaled dx,dy; /* the vector from knot |p| to its right control point */
8761 integer kk;
8762   /* |k| advanced $270^\circ$ around the ring (cf. $\sin\theta=\cos(\theta+270)$) */
8763
8764 @ The only tricky thing here are the tables |half_cos| and |d_cos| used to
8765 find the point $k/8$ of the way around the circle and the direction vector
8766 to use there.
8767
8768 @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,...@>=
8769 kk=(k+6)% 8;
8770 x_coord(p)=center_x+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_x)
8771            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_x);
8772 y_coord(p)=center_y+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_y)
8773            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_y);
8774 dx=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_x)
8775    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_x);
8776 dy=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_y)
8777    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_y);
8778 right_x(p)=x_coord(p)+dx;
8779 right_y(p)=y_coord(p)+dy;
8780 left_x(p)=x_coord(p)-dx;
8781 left_y(p)=y_coord(p)-dy;
8782 left_type(p)=mp_explicit;
8783 right_type(p)=mp_explicit;
8784 originator(p)=mp_program_code
8785
8786 @ @<Glob...@>=
8787 fraction half_cos[8]; /* ${1\over2}\cos(45k)$ */
8788 fraction d_cos[8]; /* a magic constant times $\cos(45k)$ */
8789
8790 @ The magic constant for |d_cos| is the distance between $({1\over2},0)$ and
8791 $({1\over4}\sqrt2,{1\over4}\sqrt2)$ times the result of the |velocity|
8792 function for $\theta=\phi=22.5^\circ$.  This comes out to be
8793 $$ d = {\sqrt{2-\sqrt2}\over 3+3\cos22.5^\circ}
8794   \approx 0.132608244919772.
8795 $$
8796
8797 @<Set init...@>=
8798 mp->half_cos[0]=fraction_half;
8799 mp->half_cos[1]=94906266; /* $2^{26}\sqrt2\approx94906265.62$ */
8800 mp->half_cos[2]=0;
8801 mp->d_cos[0]=35596755; /* $2^{28}d\approx35596754.69$ */
8802 mp->d_cos[1]=25170707; /* $2^{27}\sqrt2\,d\approx25170706.63$ */
8803 mp->d_cos[2]=0;
8804 for (k=3;k<= 4;k++ ) { 
8805   mp->half_cos[k]=-mp->half_cos[4-k];
8806   mp->d_cos[k]=-mp->d_cos[4-k];
8807 }
8808 for (k=5;k<= 7;k++ ) { 
8809   mp->half_cos[k]=mp->half_cos[8-k];
8810   mp->d_cos[k]=mp->d_cos[8-k];
8811 }
8812
8813 @ The |convex_hull| function forces a pen polygon to be convex when it is
8814 returned by |make_pen| and after any subsequent transformation where rounding
8815 error might allow the convexity to be lost.
8816 The convex hull algorithm used here is described by F.~P. Preparata and
8817 M.~I. Shamos [{\sl Computational Geometry}, Springer-Verlag, 1985].
8818
8819 @<Declare a function called |convex_hull|@>=
8820 @<Declare a procedure called |move_knot|@>
8821 pointer mp_convex_hull (MP mp,pointer h) { /* Make a polygonal pen convex */
8822   pointer l,r; /* the leftmost and rightmost knots */
8823   pointer p,q; /* knots being scanned */
8824   pointer s; /* the starting point for an upcoming scan */
8825   scaled dx,dy; /* a temporary pointer */
8826   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8827      return h;
8828   } else { 
8829     @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>;
8830     @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>;
8831     if ( l!=r ) { 
8832       s=mp_link(r);
8833       @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line and
8834         move them past~|r|@>;
8835       @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line and
8836         move them past~|l|@>;
8837       @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>;
8838       @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>;
8839     }
8840     if ( l!=mp_link(l) ) {
8841       @<Do a Gramm scan and remove vertices where there is no left turn@>;
8842     }
8843     return l;
8844   }
8845 }
8846
8847 @ All comparisons are done primarily on $x$ and secondarily on $y$.
8848
8849 @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>=
8850 l=h;
8851 p=mp_link(h);
8852 while ( p!=h ) { 
8853   if ( x_coord(p)<=x_coord(l) )
8854     if ( (x_coord(p)<x_coord(l)) || (y_coord(p)<y_coord(l)) )
8855       l=p;
8856   p=mp_link(p);
8857 }
8858
8859 @ @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>=
8860 r=h;
8861 p=mp_link(h);
8862 while ( p!=h ) { 
8863   if ( x_coord(p)>=x_coord(r) )
8864     if ( (x_coord(p)>x_coord(r)) || (y_coord(p)>y_coord(r)) )
8865       r=p;
8866   p=mp_link(p);
8867 }
8868
8869 @ @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line...@>=
8870 dx=x_coord(r)-x_coord(l);
8871 dy=y_coord(r)-y_coord(l);
8872 p=mp_link(l);
8873 while ( p!=r ) { 
8874   q=mp_link(p);
8875   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))>0 )
8876     mp_move_knot(mp, p, r);
8877   p=q;
8878 }
8879
8880 @ The |move_knot| procedure removes |p| from a doubly linked list and inserts
8881 it after |q|.
8882
8883 @ @<Declare a procedure called |move_knot|@>=
8884 void mp_move_knot (MP mp,pointer p, pointer q) { 
8885   mp_link(knil(p))=mp_link(p);
8886   knil(mp_link(p))=knil(p);
8887   knil(p)=q;
8888   mp_link(p)=mp_link(q);
8889   mp_link(q)=p;
8890   knil(mp_link(p))=p;
8891 }
8892
8893 @ @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line...@>=
8894 p=s;
8895 while ( p!=l ) { 
8896   q=mp_link(p);
8897   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))<0 )
8898     mp_move_knot(mp, p,l);
8899   p=q;
8900 }
8901
8902 @ The list is likely to be in order already so we just do linear insertions.
8903 Secondary comparisons on $y$ ensure that the sort is consistent with the
8904 choice of |l| and |r|.
8905
8906 @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>=
8907 p=mp_link(l);
8908 while ( p!=r ) { 
8909   q=knil(p);
8910   while ( x_coord(q)>x_coord(p) ) q=knil(q);
8911   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8912     if ( y_coord(q)>y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8913   }
8914   if ( q==knil(p) ) p=mp_link(p);
8915   else { p=mp_link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8916 }
8917
8918 @ @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>=
8919 p=mp_link(r);
8920 while ( p!=l ){ 
8921   q=knil(p);
8922   while ( x_coord(q)<x_coord(p) ) q=knil(q);
8923   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8924     if ( y_coord(q)<y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8925   }
8926   if ( q==knil(p) ) p=mp_link(p);
8927   else { p=mp_link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8928 }
8929
8930 @ The condition involving |ab_vs_cd| tests if there is not a left turn
8931 at knot |q|.  There usually will be a left turn so we streamline the case
8932 where the |then| clause is not executed.
8933
8934 @<Do a Gramm scan and remove vertices where there...@>=
8935
8936 p=l; q=mp_link(l);
8937 while (1) { 
8938   dx=x_coord(q)-x_coord(p);
8939   dy=y_coord(q)-y_coord(p);
8940   p=q; q=mp_link(q);
8941   if ( p==l ) break;
8942   if ( p!=r )
8943     if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(q)-y_coord(p),dy,x_coord(q)-x_coord(p))<=0 ) {
8944       @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>;
8945     }
8946   }
8947 }
8948
8949 @ @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>=
8950
8951 s=knil(p);
8952 mp_free_node(mp, p,knot_node_size);
8953 mp_link(s)=q; knil(q)=s;
8954 if ( s==l ) p=s;
8955 else { p=knil(s); q=s; };
8956 }
8957
8958 @ The |find_offset| procedure sets global variables |(cur_x,cur_y)| to the
8959 offset associated with the given direction |(x,y)|.  If two different offsets
8960 apply, it chooses one of them.
8961
8962 @c 
8963 void mp_find_offset (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
8964   pointer p,q; /* consecutive knots */
8965   scaled wx,wy,hx,hy;
8966   /* the transformation matrix for an elliptical pen */
8967   fraction xx,yy; /* untransformed offset for an elliptical pen */
8968   fraction d; /* a temporary register */
8969   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8970     @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>
8971   } else { 
8972     q=h;
8973     do {  
8974       p=q; q=mp_link(q);
8975     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)>=0));
8976     do {  
8977       p=q; q=mp_link(q);
8978     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)<=0));
8979     mp->cur_x=x_coord(p);
8980     mp->cur_y=y_coord(p);
8981   }
8982 }
8983
8984 @ @<Glob...@>=
8985 scaled cur_x;
8986 scaled cur_y; /* all-purpose return value registers */
8987
8988 @ @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>=
8989 if ( (x==0) && (y==0) ) {
8990   mp->cur_x=x_coord(h); mp->cur_y=y_coord(h);  
8991 } else { 
8992   @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>;
8993   while ( (abs(x)<fraction_half) && (abs(y)<fraction_half) ){ 
8994     x+=x; y+=y;  
8995   };
8996   @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the
8997     untransformed version of |(x,y)|@>;
8998   mp->cur_x=x_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wx)+mp_take_fraction(mp, yy,hx);
8999   mp->cur_y=y_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wy)+mp_take_fraction(mp, yy,hy);
9000 }
9001
9002 @ @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>=
9003 wx=left_x(h)-x_coord(h);
9004 wy=left_y(h)-y_coord(h);
9005 hx=right_x(h)-x_coord(h);
9006 hy=right_y(h)-y_coord(h)
9007
9008 @ @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the...@>=
9009 yy=-(mp_take_fraction(mp, x,hy)+mp_take_fraction(mp, y,-hx));
9010 xx=mp_take_fraction(mp, x,-wy)+mp_take_fraction(mp, y,wx);
9011 d=mp_pyth_add(mp, xx,yy);
9012 if ( d>0 ) { 
9013   xx=half(mp_make_fraction(mp, xx,d));
9014   yy=half(mp_make_fraction(mp, yy,d));
9015 }
9016
9017 @ Finding the bounding box of a pen is easy except if the pen is elliptical.
9018 But we can handle that case by just calling |find_offset| twice.  The answer
9019 is stored in the global variables |minx|, |maxx|, |miny|, and |maxy|.
9020
9021 @c 
9022 void mp_pen_bbox (MP mp,pointer h) {
9023   pointer p; /* for scanning the knot list */
9024   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9025     @<Find the bounding box of an elliptical pen@>;
9026   } else { 
9027     minx=x_coord(h); maxx=minx;
9028     miny=y_coord(h); maxy=miny;
9029     p=mp_link(h);
9030     while ( p!=h ) {
9031       if ( x_coord(p)<minx ) minx=x_coord(p);
9032       if ( y_coord(p)<miny ) miny=y_coord(p);
9033       if ( x_coord(p)>maxx ) maxx=x_coord(p);
9034       if ( y_coord(p)>maxy ) maxy=y_coord(p);
9035       p=mp_link(p);
9036     }
9037   }
9038 }
9039
9040 @ @<Find the bounding box of an elliptical pen@>=
9041
9042 mp_find_offset(mp, 0,fraction_one,h);
9043 maxx=mp->cur_x;
9044 minx=2*x_coord(h)-mp->cur_x;
9045 mp_find_offset(mp, -fraction_one,0,h);
9046 maxy=mp->cur_y;
9047 miny=2*y_coord(h)-mp->cur_y;
9048 }
9049
9050 @* \[21] Edge structures.
9051 Now we come to \MP's internal scheme for representing pictures.
9052 The representation is very different from \MF's edge structures
9053 because \MP\ pictures contain \ps\ graphics objects instead of pixel
9054 images.  However, the basic idea is somewhat similar in that shapes
9055 are represented via their boundaries.
9056
9057 The main purpose of edge structures is to keep track of graphical objects
9058 until it is time to translate them into \ps.  Since \MP\ does not need to
9059 know anything about an edge structure other than how to translate it into
9060 \ps\ and how to find its bounding box, edge structures can be just linked
9061 lists of graphical objects.  \MP\ has no easy way to determine whether
9062 two such objects overlap, but it suffices to draw the first one first and
9063 let the second one overwrite it if necessary.
9064
9065 @(mplib.h@>=
9066 enum mp_graphical_object_code {
9067   @<Graphical object codes@>
9068   mp_final_graphic
9069 };
9070
9071 @ Let's consider the types of graphical objects one at a time.
9072 First of all, a filled contour is represented by a eight-word node.  The first
9073 word contains |type| and |link| fields, and the next six words contain a
9074 pointer to a cyclic path and the value to use for \ps' \&{currentrgbcolor}
9075 parameter.  If a pen is used for filling |pen_p|, |ljoin_val| and |miterlim_val|
9076 give the relevant information.
9077
9078 @d path_p(A) mp_link((A)+1)
9079   /* a pointer to the path that needs filling */
9080 @d pen_p(A) info((A)+1)
9081   /* a pointer to the pen to fill or stroke with */
9082 @d color_model(A) type((A)+2) /*  the color model  */
9083 @d obj_red_loc(A) ((A)+3)  /* the first of three locations for the color */
9084 @d obj_cyan_loc obj_red_loc  /* the first of four locations for the color */
9085 @d obj_grey_loc obj_red_loc  /* the location for the color */
9086 @d red_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9087   /* the red component of the color in the range $0\ldots1$ */
9088 @d cyan_val red_val
9089 @d grey_val red_val
9090 @d green_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9091   /* the green component of the color in the range $0\ldots1$ */
9092 @d magenta_val green_val
9093 @d blue_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9094   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9095 @d yellow_val blue_val
9096 @d black_val(A) mp->mem[(A)+6].sc
9097   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9098 @d ljoin_val(A) name_type((A))  /* the value of \&{linejoin} */
9099 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
9100 @d miterlim_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* the value of \&{miterlimit} */
9101 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
9102 @d obj_color_part(A) mp->mem[(A)+3-red_part].sc
9103   /* interpret an object pointer that has been offset by |red_part..blue_part| */
9104 @d pre_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.lh
9105 @d post_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.rh
9106 @d fill_node_size 9
9107
9108 @ @<Graphical object codes@>=
9109 mp_fill_code=1,
9110
9111 @ @c 
9112 pointer mp_new_fill_node (MP mp,pointer p) {
9113   /* make a fill node for cyclic path |p| and color black */
9114   pointer t; /* the new node */
9115   t=mp_get_node(mp, fill_node_size);
9116   type(t)=mp_fill_code;
9117   path_p(t)=p;
9118   pen_p(t)=null; /* |null| means don't use a pen */
9119   red_val(t)=0;
9120   green_val(t)=0;
9121   blue_val(t)=0;
9122   black_val(t)=0;
9123   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9124   pre_script(t)=null;
9125   post_script(t)=null;
9126   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9127   return t;
9128 }
9129
9130 @ @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>=
9131 if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin_val(t)=2;
9132 else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin_val(t)=1;
9133 else ljoin_val(t)=0;
9134 if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
9135   miterlim_val(t)=unity;
9136 else
9137   miterlim_val(t)=mp->internal[mp_miterlimit]
9138
9139 @ A stroked path is represented by an eight-word node that is like a filled
9140 contour node except that it contains the current \&{linecap} value, a scale
9141 factor for the dash pattern, and a pointer that is non-null if the stroke
9142 is to be dashed.  The purpose of the scale factor is to allow a picture to
9143 be transformed without touching the picture that |dash_p| points to.
9144
9145 @d dash_p(A) mp_link((A)+9)
9146   /* a pointer to the edge structure that gives the dash pattern */
9147 @d lcap_val(A) type((A)+9)
9148   /* the value of \&{linecap} */
9149 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
9150 @d dash_scale(A) mp->mem[(A)+10].sc /* dash lengths are scaled by this factor */
9151 @d stroked_node_size 11
9152
9153 @ @<Graphical object codes@>=
9154 mp_stroked_code=2,
9155
9156 @ @c 
9157 pointer mp_new_stroked_node (MP mp,pointer p) {
9158   /* make a stroked node for path |p| with |pen_p(p)| temporarily |null| */
9159   pointer t; /* the new node */
9160   t=mp_get_node(mp, stroked_node_size);
9161   type(t)=mp_stroked_code;
9162   path_p(t)=p; pen_p(t)=null;
9163   dash_p(t)=null;
9164   dash_scale(t)=unity;
9165   red_val(t)=0;
9166   green_val(t)=0;
9167   blue_val(t)=0;
9168   black_val(t)=0;
9169   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9170   pre_script(t)=null;
9171   post_script(t)=null;
9172   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9173   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap_val(t)=2;
9174   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap_val(t)=1;
9175   else lcap_val(t)=0;
9176   return t;
9177 }
9178
9179 @ When a dashed line is computed in a transformed coordinate system, the dash
9180 lengths get scaled like the pen shape and we need to compensate for this.  Since
9181 there is no unique scale factor for an arbitrary transformation, we use the
9182 the square root of the determinant.  The properties of the determinant make it
9183 easier to maintain the |dash_scale|.  The computation is fairly straight-forward
9184 except for the initialization of the scale factor |s|.  The factor of 64 is
9185 needed because |square_rt| scales its result by $2^8$ while we need $2^{14}$
9186 to counteract the effect of |take_fraction|.
9187
9188 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9189 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) {
9190   scaled maxabs; /* $max(|a|,|b|,|c|,|d|)$ */
9191   unsigned s; /* amount by which the result of |square_rt| needs to be scaled */
9192   @<Initialize |maxabs|@>;
9193   s=64;
9194   while ( (maxabs<fraction_one) && (s>1) ){ 
9195     a+=a; b+=b; c+=c; d+=d;
9196     maxabs+=maxabs; s=halfp(s);
9197   }
9198   return (scaled)(s*mp_square_rt(mp, abs(mp_take_fraction(mp, a,d)-mp_take_fraction(mp, b,c))));
9199 }
9200 @#
9201 scaled mp_get_pen_scale (MP mp,pointer p) { 
9202   return mp_sqrt_det(mp, 
9203     left_x(p)-x_coord(p), right_x(p)-x_coord(p),
9204     left_y(p)-y_coord(p), right_y(p)-y_coord(p));
9205 }
9206
9207 @ @<Internal library ...@>=
9208 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) ;
9209
9210
9211 @ @<Initialize |maxabs|@>=
9212 maxabs=abs(a);
9213 if ( abs(b)>maxabs ) maxabs=abs(b);
9214 if ( abs(c)>maxabs ) maxabs=abs(c);
9215 if ( abs(d)>maxabs ) maxabs=abs(d)
9216
9217 @ When a picture contains text, this is represented by a fourteen-word node
9218 where the color information and |type| and |link| fields are augmented by
9219 additional fields that describe the text and  how it is transformed.
9220 The |path_p| and |pen_p| pointers are replaced by a number that identifies
9221 the font and a string number that gives the text to be displayed.
9222 The |width|, |height|, and |depth| fields
9223 give the dimensions of the text at its design size, and the remaining six
9224 words give a transformation to be applied to the text.  The |new_text_node|
9225 function initializes everything to default values so that the text comes out
9226 black with its reference point at the origin.
9227
9228 @d text_p(A) mp_link((A)+1)  /* a string pointer for the text to display */
9229 @d font_n(A) info((A)+1)  /* the font number */
9230 @d width_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* unscaled width of the text */
9231 @d height_val(A) mp->mem[(A)+9].sc  /* unscaled height of the text */
9232 @d depth_val(A) mp->mem[(A)+10].sc  /* unscaled depth of the text */
9233 @d text_tx_loc(A) ((A)+11)
9234   /* the first of six locations for transformation parameters */
9235 @d tx_val(A) mp->mem[(A)+11].sc  /* $x$ shift amount */
9236 @d ty_val(A) mp->mem[(A)+12].sc  /* $y$ shift amount */
9237 @d txx_val(A) mp->mem[(A)+13].sc  /* |txx| transformation parameter */
9238 @d txy_val(A) mp->mem[(A)+14].sc  /* |txy| transformation parameter */
9239 @d tyx_val(A) mp->mem[(A)+15].sc  /* |tyx| transformation parameter */
9240 @d tyy_val(A) mp->mem[(A)+16].sc  /* |tyy| transformation parameter */
9241 @d text_trans_part(A) mp->mem[(A)+11-x_part].sc
9242     /* interpret a text node pointer that has been offset by |x_part..yy_part| */
9243 @d text_node_size 17
9244
9245 @ @<Graphical object codes@>=
9246 mp_text_code=3,
9247
9248 @ @c @<Declare text measuring subroutines@>
9249 pointer mp_new_text_node (MP mp,char *f,str_number s) {
9250   /* make a text node for font |f| and text string |s| */
9251   pointer t; /* the new node */
9252   t=mp_get_node(mp, text_node_size);
9253   type(t)=mp_text_code;
9254   text_p(t)=s;
9255   font_n(t)=(halfword)mp_find_font(mp, f); /* this identifies the font */
9256   red_val(t)=0;
9257   green_val(t)=0;
9258   blue_val(t)=0;
9259   black_val(t)=0;
9260   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9261   pre_script(t)=null;
9262   post_script(t)=null;
9263   tx_val(t)=0; ty_val(t)=0;
9264   txx_val(t)=unity; txy_val(t)=0;
9265   tyx_val(t)=0; tyy_val(t)=unity;
9266   mp_set_text_box(mp, t); /* this finds the bounding box */
9267   return t;
9268 }
9269
9270 @ The last two types of graphical objects that can occur in an edge structure
9271 are clipping paths and \&{setbounds} paths.  These are slightly more difficult
9272 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
9273 to implement because we must keep track of exactly what is being clipped or
9274 bounded when pictures get merged together.  For this reason, each clipping or
9275 \&{setbounds} operation is represented by a pair of nodes:  first comes a
9276 two-word node whose |path_p| gives the relevant path, then there is the list
9277 of objects to clip or bound followed by a two-word node whose second word is
9278 unused.
9279
9280 Using at least two words for each graphical object node allows them all to be
9281 allocated and deallocated similarly with a global array |gr_object_size| to
9282 give the size in words for each object type.
9283
9284 @d start_clip_size 2
9285 @d start_bounds_size 2
9286 @d stop_clip_size 2 /* the second word is not used here */
9287 @d stop_bounds_size 2 /* the second word is not used here */
9288 @#
9289 @d stop_type(A) ((A)+2)
9290   /* matching |type| for |start_clip_code| or |start_bounds_code| */
9291 @d has_color(A) (type((A))<mp_start_clip_code)
9292   /* does a graphical object have color fields? */
9293 @d has_pen(A) (type((A))<mp_text_code)
9294   /* does a graphical object have a |pen_p| field? */
9295 @d is_start_or_stop(A) (type((A))>=mp_start_clip_code)
9296 @d is_stop(A) (type((A))>=mp_stop_clip_code)
9297
9298 @ @<Graphical object codes@>=
9299 mp_start_clip_code=4, /* |type| of a node that starts clipping */
9300 mp_start_bounds_code=5, /* |type| of a node that gives a \&{setbounds} path */
9301 mp_stop_clip_code=6, /* |type| of a node that stops clipping */
9302 mp_stop_bounds_code=7, /* |type| of a node that stops \&{setbounds} */
9303
9304 @ @c 
9305 pointer mp_new_bounds_node (MP mp,pointer p, quarterword  c) {
9306   /* make a node of type |c| where |p| is the clipping or \&{setbounds} path */
9307   pointer t; /* the new node */
9308   t=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[c]);
9309   type(t)=c;
9310   path_p(t)=p;
9311   return t;
9312 }
9313
9314 @ We need an array to keep track of the sizes of graphical objects.
9315
9316 @<Glob...@>=
9317 quarterword gr_object_size[mp_stop_bounds_code+1];
9318
9319 @ @<Set init...@>=
9320 mp->gr_object_size[mp_fill_code]=fill_node_size;
9321 mp->gr_object_size[mp_stroked_code]=stroked_node_size;
9322 mp->gr_object_size[mp_text_code]=text_node_size;
9323 mp->gr_object_size[mp_start_clip_code]=start_clip_size;
9324 mp->gr_object_size[mp_stop_clip_code]=stop_clip_size;
9325 mp->gr_object_size[mp_start_bounds_code]=start_bounds_size;
9326 mp->gr_object_size[mp_stop_bounds_code]=stop_bounds_size;
9327
9328 @ All the essential information in an edge structure is encoded as a linked list
9329 of graphical objects as we have just seen, but it is helpful to add some
9330 redundant information.  A single edge structure might be used as a dash pattern
9331 many times, and it would be nice to avoid scanning the same structure
9332 repeatedly.  Thus, an edge structure known to be a suitable dash pattern
9333 has a header that gives a list of dashes in a sorted order designed for rapid
9334 translation into \ps.
9335
9336 Each dash is represented by a three-word node containing the initial and final
9337 $x$~coordinates as well as the usual |link| field.  The |link| fields points to
9338 the dash node with the next higher $x$-coordinates and the final link points
9339 to a special location called |null_dash|.  (There should be no overlap between
9340 dashes).  Since the $y$~coordinate of the dash pattern is needed to determine
9341 the period of repetition, this needs to be stored in the edge header along
9342 with a pointer to the list of dash nodes.
9343
9344 @d start_x(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* the starting $x$~coordinate in a dash node */
9345 @d stop_x(A) mp->mem[(A)+2].sc  /* the ending $x$~coordinate in a dash node */
9346 @d dash_node_size 3
9347 @d dash_list mp_link
9348   /* in an edge header this points to the first dash node */
9349 @d dash_y(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* $y$ value for the dash list in an edge header */
9350
9351 @ It is also convenient for an edge header to contain the bounding
9352 box information needed by the \&{llcorner} and \&{urcorner} operators
9353 so that this does not have to be recomputed unnecessarily.  This is done by
9354 adding fields for the $x$~and $y$ extremes as well as a pointer that indicates
9355 how far the bounding box computation has gotten.  Thus if the user asks for
9356 the bounding box and then adds some more text to the picture before asking
9357 for more bounding box information, the second computation need only look at
9358 the additional text.
9359
9360 When the bounding box has not been computed, the |bblast| pointer points
9361 to a dummy link at the head of the graphical object list while the |minx_val|
9362 and |miny_val| fields contain |el_gordo| and the |maxx_val| and |maxy_val|
9363 fields contain |-el_gordo|.
9364
9365 Since the bounding box of pictures containing objects of type
9366 |mp_start_bounds_code| depends on the value of \&{truecorners}, the bounding box
9367 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
9368 data might not be valid for all values of this parameter.  Hence, the |bbtype|
9369 field is needed to keep track of this.
9370
9371 @d minx_val(A) mp->mem[(A)+2].sc
9372 @d miny_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9373 @d maxx_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9374 @d maxy_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9375 @d bblast(A) mp_link((A)+6)  /* last item considered in bounding box computation */
9376 @d bbtype(A) info((A)+6)  /* tells how bounding box data depends on \&{truecorners} */
9377 @d dummy_loc(A) ((A)+7)  /* where the object list begins in an edge header */
9378 @d no_bounds 0
9379   /* |bbtype| value when bounding box data is valid for all \&{truecorners} values */
9380 @d bounds_set 1
9381   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}\le 0$ */
9382 @d bounds_unset 2
9383   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}>0$ */
9384
9385 @c 
9386 void mp_init_bbox (MP mp,pointer h) {
9387   /* Initialize the bounding box information in edge structure |h| */
9388   bblast(h)=dummy_loc(h);
9389   bbtype(h)=no_bounds;
9390   minx_val(h)=el_gordo;
9391   miny_val(h)=el_gordo;
9392   maxx_val(h)=-el_gordo;
9393   maxy_val(h)=-el_gordo;
9394 }
9395
9396 @ The only other entries in an edge header are a reference count in the first
9397 word and a pointer to the tail of the object list in the last word.
9398
9399 @d obj_tail(A) info((A)+7)  /* points to the last entry in the object list */
9400 @d edge_header_size 8
9401
9402 @c 
9403 void mp_init_edges (MP mp,pointer h) {
9404   /* initialize an edge header to null values */
9405   dash_list(h)=null_dash;
9406   obj_tail(h)=dummy_loc(h);
9407   mp_link(dummy_loc(h))=null;
9408   ref_count(h)=null;
9409   mp_init_bbox(mp, h);
9410 }
9411
9412 @ Here is how edge structures are deleted.  The process can be recursive because
9413 of the need to dereference edge structures that are used as dash patterns.
9414 @^recursion@>
9415
9416 @d add_edge_ref(A) incr(ref_count(A))
9417 @d delete_edge_ref(A) { 
9418    if ( ref_count((A))==null ) 
9419      mp_toss_edges(mp, A);
9420    else 
9421      decr(ref_count(A)); 
9422    }
9423
9424 @<Declare the recycling subroutines@>=
9425 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h);
9426 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) ;
9427 void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) ;
9428
9429 @ @c void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) {
9430   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9431   pointer r; /* an edge structure that object |p| refers to */
9432   mp_flush_dash_list(mp, h);
9433   q=mp_link(dummy_loc(h));
9434   while ( (q!=null) ) { 
9435     p=q; q=mp_link(q);
9436     r=mp_toss_gr_object(mp, p);
9437     if ( r!=null ) delete_edge_ref(r);
9438   }
9439   mp_free_node(mp, h,edge_header_size);
9440 }
9441 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h) {
9442   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9443   q=dash_list(h);
9444   while ( q!=null_dash ) { 
9445     p=q; q=mp_link(q);
9446     mp_free_node(mp, p,dash_node_size);
9447   }
9448   dash_list(h)=null_dash;
9449 }
9450 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) {
9451   /* returns an edge structure that needs to be dereferenced */
9452   pointer e; /* the edge structure to return */
9453   e=null;
9454   @<Prepare to recycle graphical object |p|@>;
9455   mp_free_node(mp, p,mp->gr_object_size[type(p)]);
9456   return e;
9457 }
9458
9459 @ @<Prepare to recycle graphical object |p|@>=
9460 switch (type(p)) {
9461 case mp_fill_code: 
9462   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9463   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9464   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9465   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9466   break;
9467 case mp_stroked_code: 
9468   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9469   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9470   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9471   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9472   e=dash_p(p);
9473   break;
9474 case mp_text_code: 
9475   delete_str_ref(text_p(p));
9476   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9477   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9478   break;
9479 case mp_start_clip_code:
9480 case mp_start_bounds_code: 
9481   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9482   break;
9483 case mp_stop_clip_code:
9484 case mp_stop_bounds_code: 
9485   break;
9486 } /* there are no other cases */
9487
9488 @ If we use |add_edge_ref| to ``copy'' edge structures, the real copying needs
9489 to be done before making a significant change to an edge structure.  Much of
9490 the work is done in a separate routine |copy_objects| that copies a list of
9491 graphical objects into a new edge header.
9492
9493 @c @<Declare a function called |copy_objects|@>
9494 pointer mp_private_edges (MP mp,pointer h) {
9495   /* make a private copy of the edge structure headed by |h| */
9496   pointer hh;  /* the edge header for the new copy */
9497   pointer p,pp;  /* pointers for copying the dash list */
9498   if ( ref_count(h)==null ) {
9499     return h;
9500   } else { 
9501     decr(ref_count(h));
9502     hh=mp_copy_objects(mp, mp_link(dummy_loc(h)),null);
9503     @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>;
9504     @<Copy the bounding box information from |h| to |hh| and make |bblast(hh)|
9505       point into the new object list@>;
9506     return hh;
9507   }
9508 }
9509
9510 @ Here we use the fact that |dash_list(hh)=mp_link(hh)|.
9511 @^data structure assumptions@>
9512
9513 @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>=
9514 pp=hh; p=dash_list(h);
9515 while ( (p!=null_dash) ) { 
9516   mp_link(pp)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9517   pp=mp_link(pp);
9518   start_x(pp)=start_x(p);
9519   stop_x(pp)=stop_x(p);
9520   p=mp_link(p);
9521 }
9522 mp_link(pp)=null_dash;
9523 dash_y(hh)=dash_y(h)
9524
9525
9526 @ |h| is an edge structure
9527
9528 @c
9529 mp_dash_object *mp_export_dashes (MP mp, pointer q, scaled *w) {
9530   mp_dash_object *d;
9531   pointer p, h;
9532   scaled scf; /* scale factor */
9533   int *dashes = NULL;
9534   int num_dashes = 1;
9535   h = dash_p(q);
9536   if (h==null ||  dash_list(h)==null_dash) 
9537         return NULL;
9538   p = dash_list(h);
9539   scf=mp_get_pen_scale(mp, pen_p(q));
9540   if (scf==0) {
9541     if (*w==0) scf = dash_scale(q); else return NULL;
9542   } else {
9543     scf=mp_make_scaled(mp, *w,scf);
9544     scf=mp_take_scaled(mp, scf,dash_scale(q));
9545   }
9546   *w = scf;
9547   d = xmalloc(1,sizeof(mp_dash_object));
9548   start_x(null_dash)=start_x(p)+dash_y(h);
9549   while (p != null_dash) { 
9550         dashes = xrealloc(dashes, (num_dashes+2), sizeof(scaled));
9551         dashes[(num_dashes-1)] = 
9552       mp_take_scaled(mp,(stop_x(p)-start_x(p)),scf);
9553         dashes[(num_dashes)]   = 
9554       mp_take_scaled(mp,(start_x(mp_link(p))-stop_x(p)),scf);
9555         dashes[(num_dashes+1)] = -1; /* terminus */
9556         num_dashes+=2;
9557     p=mp_link(p);
9558   }
9559   d->array_field  = dashes;
9560   d->offset_field = 
9561     mp_take_scaled(mp,mp_dash_offset(mp, h),scf);
9562   return d;
9563 }
9564
9565
9566
9567 @ @<Copy the bounding box information from |h| to |hh|...@>=
9568 minx_val(hh)=minx_val(h);
9569 miny_val(hh)=miny_val(h);
9570 maxx_val(hh)=maxx_val(h);
9571 maxy_val(hh)=maxy_val(h);
9572 bbtype(hh)=bbtype(h);
9573 p=dummy_loc(h); pp=dummy_loc(hh);
9574 while ((p!=bblast(h)) ) { 
9575   if ( p==null ) mp_confusion(mp, "bblast");
9576 @:this can't happen bblast}{\quad bblast@>
9577   p=mp_link(p); pp=mp_link(pp);
9578 }
9579 bblast(hh)=pp
9580
9581 @ Here is the promised routine for copying graphical objects into a new edge
9582 structure.  It starts copying at object~|p| and stops just before object~|q|.
9583 If |q| is null, it copies the entire sublist headed at |p|.  The resulting edge
9584 structure requires further initialization by |init_bbox|.
9585
9586 @<Declare a function called |copy_objects|@>=
9587 pointer mp_copy_objects (MP mp, pointer p, pointer q) {
9588   pointer hh;  /* the new edge header */
9589   pointer pp;  /* the last newly copied object */
9590   quarterword k;  /* temporary register */
9591   hh=mp_get_node(mp, edge_header_size);
9592   dash_list(hh)=null_dash;
9593   ref_count(hh)=null;
9594   pp=dummy_loc(hh);
9595   while ( (p!=q) ) {
9596     @<Make |mp_link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>;
9597   }
9598   obj_tail(hh)=pp;
9599   mp_link(pp)=null;
9600   return hh;
9601 }
9602
9603 @ @<Make |mp_link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>=
9604 { k=mp->gr_object_size[type(p)];
9605   mp_link(pp)=mp_get_node(mp, k);
9606   pp=mp_link(pp);
9607   while ( (k>0) ) { decr(k); mp->mem[pp+k]=mp->mem[p+k];  };
9608   @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the
9609     corresponding field in |p|@>;
9610   p=mp_link(p);
9611 }
9612
9613 @ @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the...@>=
9614 switch (type(p)) {
9615 case mp_start_clip_code:
9616 case mp_start_bounds_code: 
9617   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9618   break;
9619 case mp_fill_code: 
9620   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9621   if ( pre_script(p)!=null )  add_str_ref(pre_script(p));
9622   if ( post_script(p)!=null ) add_str_ref(post_script(p));
9623   if ( pen_p(p)!=null ) pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9624   break;
9625 case mp_stroked_code: 
9626   if ( pre_script(p)!=null )  add_str_ref(pre_script(p));
9627   if ( post_script(p)!=null ) add_str_ref(post_script(p));
9628   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9629   pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9630   if ( dash_p(p)!=null ) add_edge_ref(dash_p(pp));
9631   break;
9632 case mp_text_code: 
9633   if ( pre_script(p)!=null )  add_str_ref(pre_script(p));
9634   if ( post_script(p)!=null ) add_str_ref(post_script(p));
9635   add_str_ref(text_p(pp));
9636   break;
9637 case mp_stop_clip_code:
9638 case mp_stop_bounds_code: 
9639   break;
9640 }  /* there are no other cases */
9641
9642 @ Here is one way to find an acceptable value for the second argument to
9643 |copy_objects|.  Given a non-null graphical object list, |skip_1component|
9644 skips past one picture component, where a ``picture component'' is a single
9645 graphical object, or a start bounds or start clip object and everything up
9646 through the matching stop bounds or stop clip object.  The macro version avoids
9647 procedure call overhead and error handling: |skip_component(p)(e)| advances |p|
9648 unless |p| points to a stop bounds or stop clip node, in which case it executes
9649 |e| instead.
9650
9651 @d skip_component(A)
9652     if ( ! is_start_or_stop((A)) ) (A)=mp_link((A));
9653     else if ( ! is_stop((A)) ) (A)=mp_skip_1component(mp, (A));
9654     else 
9655
9656 @c 
9657 pointer mp_skip_1component (MP mp,pointer p) {
9658   integer lev; /* current nesting level */
9659   lev=0;
9660   do {  
9661    if ( is_start_or_stop(p) ) {
9662      if ( is_stop(p) ) decr(lev);  else incr(lev);
9663    }
9664    p=mp_link(p);
9665   } while (lev!=0);
9666   return p;
9667 }
9668
9669 @ Here is a diagnostic routine for printing an edge structure in symbolic form.
9670
9671 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
9672 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>
9673 void mp_print_edges (MP mp,pointer h, const char *s, boolean nuline) {
9674   pointer p;  /* a graphical object to be printed */
9675   pointer hh,pp;  /* temporary pointers */
9676   scaled scf;  /* a scale factor for the dash pattern */
9677   boolean ok_to_dash;  /* |false| for polygonal pen strokes */
9678   mp_print_diagnostic(mp, "Edge structure",s,nuline);
9679   p=dummy_loc(h);
9680   while ( mp_link(p)!=null ) { 
9681     p=mp_link(p);
9682     mp_print_ln(mp);
9683     switch (type(p)) {
9684       @<Cases for printing graphical object node |p|@>;
9685     default: 
9686           mp_print(mp, "[unknown object type!]");
9687           break;
9688     }
9689   }
9690   mp_print_nl(mp, "End edges");
9691   if ( p!=obj_tail(h) ) mp_print(mp, "?");
9692 @.End edges?@>
9693   mp_end_diagnostic(mp, true);
9694 }
9695
9696 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9697 case mp_fill_code: 
9698   mp_print(mp, "Filled contour ");
9699   mp_print_obj_color(mp, p);
9700   mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_ln(mp);
9701   mp_pr_path(mp, path_p(p)); mp_print_ln(mp);
9702   if ( (pen_p(p)!=null) ) {
9703     @<Print join type for graphical object |p|@>;
9704     mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9705     mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9706   }
9707   break;
9708
9709 @ @<Print join type for graphical object |p|@>=
9710 switch (ljoin_val(p)) {
9711 case 0:
9712   mp_print(mp, "mitered joins limited ");
9713   mp_print_scaled(mp, miterlim_val(p));
9714   break;
9715 case 1:
9716   mp_print(mp, "round joins");
9717   break;
9718 case 2:
9719   mp_print(mp, "beveled joins");
9720   break;
9721 default: 
9722   mp_print(mp, "?? joins");
9723 @.??@>
9724   break;
9725 }
9726
9727 @ For stroked nodes, we need to print |lcap_val(p)| as well.
9728
9729 @<Print join and cap types for stroked node |p|@>=
9730 switch (lcap_val(p)) {
9731 case 0:mp_print(mp, "butt"); break;
9732 case 1:mp_print(mp, "round"); break;
9733 case 2:mp_print(mp, "square"); break;
9734 default: mp_print(mp, "??"); break;
9735 @.??@>
9736 }
9737 mp_print(mp, " ends, ");
9738 @<Print join type for graphical object |p|@>
9739
9740 @ Here is a routine that prints the color of a graphical object if it isn't
9741 black (the default color).
9742
9743 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9744 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>
9745 void mp_print_obj_color (MP mp,pointer p) { 
9746   if ( color_model(p)==mp_grey_model ) {
9747     if ( grey_val(p)>0 ) { 
9748       mp_print(mp, "greyed ");
9749       mp_print_compact_node(mp, obj_grey_loc(p),1);
9750     };
9751   } else if ( color_model(p)==mp_cmyk_model ) {
9752     if ( (cyan_val(p)>0) || (magenta_val(p)>0) || 
9753          (yellow_val(p)>0) || (black_val(p)>0) ) { 
9754       mp_print(mp, "processcolored ");
9755       mp_print_compact_node(mp, obj_cyan_loc(p),4);
9756     };
9757   } else if ( color_model(p)==mp_rgb_model ) {
9758     if ( (red_val(p)>0) || (green_val(p)>0) || (blue_val(p)>0) ) { 
9759       mp_print(mp, "colored "); 
9760       mp_print_compact_node(mp, obj_red_loc(p),3);
9761     };
9762   }
9763 }
9764
9765 @ We also need a procedure for printing consecutive scaled values as if they
9766 were a known big node.
9767
9768 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>=
9769 void mp_print_compact_node (MP mp,pointer p, quarterword k) {
9770   pointer q;  /* last location to print */
9771   q=p+k-1;
9772   mp_print_char(mp, xord('('));
9773   while ( p<=q ){ 
9774     mp_print_scaled(mp, mp->mem[p].sc);
9775     if ( p<q ) mp_print_char(mp, xord(','));
9776     incr(p);
9777   }
9778   mp_print_char(mp, xord(')'));
9779 }
9780
9781 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9782 case mp_stroked_code: 
9783   mp_print(mp, "Filled pen stroke ");
9784   mp_print_obj_color(mp, p);
9785   mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_ln(mp);
9786   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9787   if ( dash_p(p)!=null ) { 
9788     mp_print_nl(mp, "dashed (");
9789     @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>;
9790   }
9791   mp_print_ln(mp);
9792   @<Print join and cap types for stroked node |p|@>;
9793   mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9794   if ( pen_p(p)==null ) mp_print(mp, "???"); /* shouldn't happen */
9795 @.???@>
9796   else mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9797   break;
9798
9799 @ Normally, the  |dash_list| field in an edge header is set to |null_dash|
9800 when it is not known to define a suitable dash pattern.  This is disallowed
9801 here because the |dash_p| field should never point to such an edge header.
9802 Note that memory is allocated for |start_x(null_dash)| and we are free to
9803 give it any convenient value.
9804
9805 @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>=
9806 ok_to_dash=pen_is_elliptical(pen_p(p));
9807 if ( ! ok_to_dash ) scf=unity; else scf=dash_scale(p);
9808 hh=dash_p(p);
9809 pp=dash_list(hh);
9810 if ( (pp==null_dash) || (dash_y(hh)<0) ) {
9811   mp_print(mp, " ??");
9812 } else { start_x(null_dash)=start_x(pp)+dash_y(hh);
9813   while ( pp!=null_dash ) { 
9814     mp_print(mp, "on ");
9815     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, stop_x(pp)-start_x(pp),scf));
9816     mp_print(mp, " off ");
9817     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, start_x(mp_link(pp))-stop_x(pp),scf));
9818     pp = mp_link(pp);
9819     if ( pp!=null_dash ) mp_print_char(mp, xord(' '));
9820   }
9821   mp_print(mp, ") shifted ");
9822   mp_print_scaled(mp, -mp_take_scaled(mp, mp_dash_offset(mp, hh),scf));
9823   if ( ! ok_to_dash || (dash_y(hh)==0) ) mp_print(mp, " (this will be ignored)");
9824 }
9825
9826 @ @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9827 scaled mp_dash_offset (MP mp,pointer h) {
9828   scaled x;  /* the answer */
9829   if (dash_list(h)==null_dash || dash_y(h)<0) mp_confusion(mp, "dash0");
9830 @:this can't happen dash0}{\quad dash0@>
9831   if ( dash_y(h)==0 ) {
9832     x=0; 
9833   } else { 
9834     x=-(start_x(dash_list(h)) % dash_y(h));
9835     if ( x<0 ) x=x+dash_y(h);
9836   }
9837   return x;
9838 }
9839
9840 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9841 case mp_text_code: 
9842   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp,text_p(p));
9843   mp_print(mp, "\" infont \""); mp_print(mp, mp->font_name[font_n(p)]);
9844   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_ln(mp);
9845   mp_print_obj_color(mp, p);
9846   mp_print(mp, "transformed ");
9847   mp_print_compact_node(mp, text_tx_loc(p),6);
9848   break;
9849
9850 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9851 case mp_start_clip_code: 
9852   mp_print(mp, "clipping path:");
9853   mp_print_ln(mp);
9854   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9855   break;
9856 case mp_stop_clip_code: 
9857   mp_print(mp, "stop clipping");
9858   break;
9859
9860 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9861 case mp_start_bounds_code: 
9862   mp_print(mp, "setbounds path:");
9863   mp_print_ln(mp);
9864   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9865   break;
9866 case mp_stop_bounds_code: 
9867   mp_print(mp, "end of setbounds");
9868   break;
9869
9870 @ To initialize the |dash_list| field in an edge header~|h|, we need a
9871 subroutine that scans an edge structure and tries to interpret it as a dash
9872 pattern.  This can only be done when there are no filled regions or clipping
9873 paths and all the pen strokes have the same color.  The first step is to let
9874 $y_0$ be the initial $y$~coordinate of the first pen stroke.  Then we implicitly
9875 project all the pen stroke paths onto the line $y=y_0$ and require that there
9876 be no retracing.  If the resulting paths cover a range of $x$~coordinates of
9877 length $\Delta x$, we set |dash_y(h)| to the length of the dash pattern by
9878 finding the maximum of $\Delta x$ and the absolute value of~$y_0$.
9879
9880 @c @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>
9881 pointer mp_make_dashes (MP mp,pointer h) { /* returns |h| or |null| */
9882   pointer p;  /* this scans the stroked nodes in the object list */
9883   pointer p0;  /* if not |null| this points to the first stroked node */
9884   pointer pp,qq,rr;  /* pointers into |path_p(p)| */
9885   pointer d,dd;  /* pointers used to create the dash list */
9886   scaled y0;
9887   @<Other local variables in |make_dashes|@>;
9888   y0=0;  /* the initial $y$ coordinate */
9889   if ( dash_list(h)!=null_dash ) 
9890         return h;
9891   p0=null;
9892   p=mp_link(dummy_loc(h));
9893   while ( p!=null ) { 
9894     if ( type(p)!=mp_stroked_code ) {
9895       @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type
9896         and |goto not_found|@>;
9897     }
9898     pp=path_p(p);
9899     if ( p0==null ){ p0=p; y0=y_coord(pp);  };
9900     @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path |pp|
9901       or |goto not_found| if there is an error@>;
9902     @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>;
9903     p=mp_link(p);
9904   }
9905   if ( dash_list(h)==null_dash ) 
9906     goto NOT_FOUND; /* No error message */
9907   @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>;
9908   @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>;
9909   return h;
9910 NOT_FOUND: 
9911   @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>;
9912 }
9913
9914 @ @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type...@>=
9915
9916 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9917 help3("When you say `dashed p', picture p should not contain any",
9918   "text, filled regions, or clipping paths.  This time it did",
9919   "so I'll just make it a solid line instead.");
9920 mp_put_get_error(mp);
9921 goto NOT_FOUND;
9922 }
9923
9924 @ A similar error occurs when monotonicity fails.
9925
9926 @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>=
9927 void mp_x_retrace_error (MP mp) { 
9928 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9929 help3("When you say `dashed p', every path in p should be monotone",
9930   "in x and there must be no overlapping.  This failed",
9931   "so I'll just make it a solid line instead.");
9932 mp_put_get_error(mp);
9933 }
9934
9935 @ We stash |p| in |info(d)| if |dash_p(p)<>0| so that subsequent processing can
9936 handle the case where the pen stroke |p| is itself dashed.
9937
9938 @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path...@>=
9939 @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found| if there is
9940   an error@>;
9941 rr=pp;
9942 if ( mp_link(pp)!=pp ) {
9943   do {  
9944     qq=rr; rr=mp_link(rr);
9945     @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|
9946       if there is a problem@>;
9947   } while (right_type(rr)!=mp_endpoint);
9948 }
9949 d=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9950 if ( dash_p(p)==0 ) info(d)=0;  else info(d)=p;
9951 if ( x_coord(pp)<x_coord(rr) ) { 
9952   start_x(d)=x_coord(pp);
9953   stop_x(d)=x_coord(rr);
9954 } else { 
9955   start_x(d)=x_coord(rr);
9956   stop_x(d)=x_coord(pp);
9957 }
9958
9959 @ We also need to check for the case where the segment from |qq| to |rr| is
9960 monotone in $x$ but is reversed relative to the path from |pp| to |qq|.
9961
9962 @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|...@>=
9963 x0=x_coord(qq);
9964 x1=right_x(qq);
9965 x2=left_x(rr);
9966 x3=x_coord(rr);
9967 if ( (x0>x1) || (x1>x2) || (x2>x3) ) {
9968   if ( (x0<x1) || (x1<x2) || (x2<x3) ) {
9969     if ( mp_ab_vs_cd(mp, x2-x1,x2-x1,x1-x0,x3-x2)>0 ) {
9970       mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
9971     }
9972   }
9973 }
9974 if ( (x_coord(pp)>x0) || (x0>x3) ) {
9975   if ( (x_coord(pp)<x0) || (x0<x3) ) {
9976     mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
9977   }
9978 }
9979
9980 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
9981   scaled x0,x1,x2,x3;  /* $x$ coordinates of the segment from |qq| to |rr| */
9982
9983 @ @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found|...@>=
9984 if ( (red_val(p)!=red_val(p0)) || (black_val(p)!=black_val(p0)) ||
9985   (green_val(p)!=green_val(p0)) || (blue_val(p)!=blue_val(p0)) ) {
9986   print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9987   help3("When you say `dashed p', everything in picture p should",
9988     "be the same color.  I can\'t handle your color changes",
9989     "so I'll just make it a solid line instead.");
9990   mp_put_get_error(mp);
9991   goto NOT_FOUND;
9992 }
9993
9994 @ @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>=
9995 start_x(null_dash)=stop_x(d);
9996 dd=h; /* this makes |mp_link(dd)=dash_list(h)| */
9997 while ( start_x(mp_link(dd))<stop_x(d) )
9998   dd=mp_link(dd);
9999 if ( dd!=h ) {
10000   if ( (stop_x(dd)>start_x(d)) )
10001     { mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;  };
10002 }
10003 mp_link(d)=mp_link(dd);
10004 mp_link(dd)=d
10005
10006 @ @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>=
10007 d=dash_list(h);
10008 while ( (mp_link(d)!=null_dash) )
10009   d=mp_link(d);
10010 dd=dash_list(h);
10011 dash_y(h)=stop_x(d)-start_x(dd);
10012 if ( abs(y0)>dash_y(h) ) {
10013   dash_y(h)=abs(y0);
10014 } else if ( d!=dd ) { 
10015   dash_list(h)=mp_link(dd);
10016   stop_x(d)=stop_x(dd)+dash_y(h);
10017   mp_free_node(mp, dd,dash_node_size);
10018 }
10019
10020 @ We get here when the argument is a null picture or when there is an error.
10021 Recovering from an error involves making |dash_list(h)| empty to indicate
10022 that |h| is not known to be a valid dash pattern.  We also dereference |h|
10023 since it is not being used for the return value.
10024
10025 @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>=
10026 mp_flush_dash_list(mp, h);
10027 delete_edge_ref(h);
10028 return null
10029
10030 @ Having carefully saved the dashed stroked nodes in the
10031 corresponding dash nodes, we must be prepared to break up these dashes into
10032 smaller dashes.
10033
10034 @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>=
10035 d=h;  /* now |mp_link(d)=dash_list(h)| */
10036 while ( mp_link(d)!=null_dash ) {
10037   ds=info(mp_link(d));
10038   if ( ds==null ) { 
10039     d=mp_link(d);
10040   } else {
10041     hh=dash_p(ds);
10042     hsf=dash_scale(ds);
10043     if ( (hh==null) ) mp_confusion(mp, "dash1");
10044 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10045     if ( dash_y(hh)==0 ) {
10046       d=mp_link(d);
10047     } else { 
10048       if ( dash_list(hh)==null ) mp_confusion(mp, "dash1");
10049 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10050       @<Replace |mp_link(d)| by a dashed version as determined by edge header
10051           |hh| and scale factor |ds|@>;
10052     }
10053   }
10054 }
10055
10056 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10057 pointer dln;  /* |mp_link(d)| */
10058 pointer hh;  /* an edge header that tells how to break up |dln| */
10059 scaled hsf;  /* the dash pattern from |hh| gets scaled by this */
10060 pointer ds;  /* the stroked node from which |hh| and |hsf| are derived */
10061 scaled xoff;  /* added to $x$ values in |dash_list(hh)| to match |dln| */
10062
10063 @ @<Replace |mp_link(d)| by a dashed version as determined by edge header...@>=
10064 dln=mp_link(d);
10065 dd=dash_list(hh);
10066 xoff=start_x(dln)-mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))-
10067         mp_take_scaled(mp, hsf,mp_dash_offset(mp, hh));
10068 start_x(null_dash)=mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))
10069                    +mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10070 stop_x(null_dash)=start_x(null_dash);
10071 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when
10072   offset by |xoff|@>;
10073 while ( start_x(dln)<=stop_x(dln) ) {
10074   @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix |xoff|@>;
10075   @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset version
10076     of |dd|@>;
10077   dd=mp_link(dd);
10078   start_x(dln)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10079 }
10080 mp_link(d)=mp_link(dln);
10081 mp_free_node(mp, dln,dash_node_size)
10082
10083 @ The name of this module is a bit of a lie because we just find the
10084 first |dd| where |take_scaled (hsf, stop_x(dd))| is large enough to make an
10085 overlap possible.  It could be that the unoffset version of dash |dln| falls
10086 in the gap between |dd| and its predecessor.
10087
10088 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when...@>=
10089 while ( xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd))<start_x(dln) ) {
10090   dd=mp_link(dd);
10091 }
10092
10093 @ @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix...@>=
10094 if ( dd==null_dash ) { 
10095   dd=dash_list(hh);
10096   xoff=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10097 }
10098
10099 @ At this point we already know that
10100 |start_x(dln)<=xoff+take_scaled(hsf,stop_x(dd))|.
10101
10102 @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset...@>=
10103 if ( (xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd)))<=stop_x(dln) ) {
10104   mp_link(d)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10105   d=mp_link(d);
10106   mp_link(d)=dln;
10107   if ( start_x(dln)>(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))))
10108     start_x(d)=start_x(dln);
10109   else 
10110     start_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10111   if ( stop_x(dln)<(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd)))) 
10112     stop_x(d)=stop_x(dln);
10113   else 
10114     stop_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd));
10115 }
10116
10117 @ The next major task is to update the bounding box information in an edge
10118 header~|h|. This is done via a procedure |adjust_bbox| that enlarges an edge
10119 header's bounding box to accommodate the box computed by |path_bbox| or
10120 |pen_bbox|. (This is stored in global variables |minx|, |miny|, |maxx|, and
10121 |maxy|.)
10122
10123 @c void mp_adjust_bbox (MP mp,pointer h) { 
10124   if ( minx<minx_val(h) ) minx_val(h)=minx;
10125   if ( miny<miny_val(h) ) miny_val(h)=miny;
10126   if ( maxx>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=maxx;
10127   if ( maxy>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=maxy;
10128 }
10129
10130 @ Here is a special routine for updating the bounding box information in
10131 edge header~|h| to account for the squared-off ends of a non-cyclic path~|p|
10132 that is to be stroked with the pen~|pp|.
10133
10134 @c void mp_box_ends (MP mp, pointer p, pointer pp, pointer h) {
10135   pointer q;  /* a knot node adjacent to knot |p| */
10136   fraction dx,dy;  /* a unit vector in the direction out of the path at~|p| */
10137   scaled d;  /* a factor for adjusting the length of |(dx,dy)| */
10138   scaled z;  /* a coordinate being tested against the bounding box */
10139   scaled xx,yy;  /* the extreme pen vertex in the |(dx,dy)| direction */
10140   integer i; /* a loop counter */
10141   if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
10142     q=mp_link(p);
10143     while (1) { 
10144       @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from
10145         |q| to~|p|; set~|d|@>;
10146       d=mp_pyth_add(mp, dx,dy);
10147       if ( d>0 ) { 
10148          @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>;
10149          for (i=1;i<= 2;i++) { 
10150            @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and
10151              update the bounding box to accommodate it@>;
10152            dx=-dx; dy=-dy; 
10153         }
10154       }
10155       if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
10156          return;
10157       } else {
10158         @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>;
10159       } 
10160     }
10161   }
10162 }
10163
10164 @ @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from...@>=
10165 if ( q==mp_link(p) ) { 
10166   dx=x_coord(p)-right_x(p);
10167   dy=y_coord(p)-right_y(p);
10168   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10169     dx=x_coord(p)-left_x(q);
10170     dy=y_coord(p)-left_y(q);
10171   }
10172 } else { 
10173   dx=x_coord(p)-left_x(p);
10174   dy=y_coord(p)-left_y(p);
10175   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10176     dx=x_coord(p)-right_x(q);
10177     dy=y_coord(p)-right_y(q);
10178   }
10179 }
10180 dx=x_coord(p)-x_coord(q);
10181 dy=y_coord(p)-y_coord(q)
10182
10183 @ @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>=
10184 dx=mp_make_fraction(mp, dx,d);
10185 dy=mp_make_fraction(mp, dy,d);
10186 mp_find_offset(mp, -dy,dx,pp);
10187 xx=mp->cur_x; yy=mp->cur_y
10188
10189 @ @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and...@>=
10190 mp_find_offset(mp, dx,dy,pp);
10191 d=mp_take_fraction(mp, xx-mp->cur_x,dx)+mp_take_fraction(mp, yy-mp->cur_y,dy);
10192 if ( ((d<0)&&(i==1)) || ((d>0)&&(i==2))) 
10193   mp_confusion(mp, "box_ends");
10194 @:this can't happen box ends}{\quad\\{box\_ends}@>
10195 z=x_coord(p)+mp->cur_x+mp_take_fraction(mp, d,dx);
10196 if ( z<minx_val(h) ) minx_val(h)=z;
10197 if ( z>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=z;
10198 z=y_coord(p)+mp->cur_y+mp_take_fraction(mp, d,dy);
10199 if ( z<miny_val(h) ) miny_val(h)=z;
10200 if ( z>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=z
10201
10202 @ @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>=
10203 do {  
10204   q=p;
10205   p=mp_link(p);
10206 } while (right_type(p)!=mp_endpoint)
10207
10208 @ The major difficulty in finding the bounding box of an edge structure is the
10209 effect of clipping paths.  We treat them conservatively by only clipping to the
10210 clipping path's bounding box, but this still
10211 requires recursive calls to |set_bbox| in order to find the bounding box of
10212 @^recursion@>
10213 the objects to be clipped.  Such calls are distinguished by the fact that the
10214 boolean parameter |top_level| is false.
10215
10216 @c void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level) {
10217   pointer p;  /* a graphical object being considered */
10218   scaled sminx,sminy,smaxx,smaxy;
10219   /* for saving the bounding box during recursive calls */
10220   scaled x0,x1,y0,y1;  /* temporary registers */
10221   integer lev;  /* nesting level for |mp_start_bounds_code| nodes */
10222   @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is
10223   incompatible with |internal[mp_true_corners]|@>;
10224   while ( mp_link(bblast(h))!=null ) { 
10225     p=mp_link(bblast(h));
10226     bblast(h)=p;
10227     switch (type(p)) {
10228     case mp_stop_clip_code: 
10229       if ( top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");  else return;
10230 @:this can't happen bbox}{\quad bbox@>
10231       break;
10232     @<Other cases for updating the bounding box based on the type of object |p|@>;
10233     } /* all cases are enumerated above */
10234   }
10235   if ( ! top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");
10236 }
10237
10238 @ @<Internal library declarations@>=
10239 void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level);
10240
10241 @ @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is...@>=
10242 switch (bbtype(h)) {
10243 case no_bounds: 
10244   break;
10245 case bounds_set: 
10246   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10247   break;
10248 case bounds_unset: 
10249   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10250   break;
10251 } /* there are no other cases */
10252
10253 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10254 case mp_fill_code: 
10255   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10256   if ( pen_p(p)!=null ) { 
10257     x0=minx; y0=miny;
10258     x1=maxx; y1=maxy;
10259     mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10260     minx=minx+x0;
10261     miny=miny+y0;
10262     maxx=maxx+x1;
10263     maxy=maxy+y1;
10264   }
10265   mp_adjust_bbox(mp, h);
10266   break;
10267
10268 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10269 case mp_start_bounds_code: 
10270   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) {
10271     bbtype(h)=bounds_unset;
10272   } else { 
10273     bbtype(h)=bounds_set;
10274     mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10275     mp_adjust_bbox(mp, h);
10276     @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and
10277       |bblast(h)|@>;
10278   }
10279   break;
10280 case mp_stop_bounds_code: 
10281   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10282 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10283   break;
10284
10285 @ @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and...@>=
10286 lev=1;
10287 while ( lev!=0 ) { 
10288   if ( mp_link(p)==null ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10289 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10290   p=mp_link(p);
10291   if ( type(p)==mp_start_bounds_code ) incr(lev);
10292   else if ( type(p)==mp_stop_bounds_code ) decr(lev);
10293 }
10294 bblast(h)=p
10295
10296 @ It saves a lot of grief here to be slightly conservative and not account for
10297 omitted parts of dashed lines.  We also don't worry about the material omitted
10298 when using butt end caps.  The basic computation is for round end caps and
10299 |box_ends| augments it for square end caps.
10300
10301 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10302 case mp_stroked_code: 
10303   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10304   x0=minx; y0=miny;
10305   x1=maxx; y1=maxy;
10306   mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10307   minx=minx+x0;
10308   miny=miny+y0;
10309   maxx=maxx+x1;
10310   maxy=maxy+y1;
10311   mp_adjust_bbox(mp, h);
10312   if ( (left_type(path_p(p))==mp_endpoint)&&(lcap_val(p)==2) )
10313     mp_box_ends(mp, path_p(p), pen_p(p), h);
10314   break;
10315
10316 @ The height width and depth information stored in a text node determines a
10317 rectangle that needs to be transformed according to the transformation
10318 parameters stored in the text node.
10319
10320 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10321 case mp_text_code: 
10322   x1=mp_take_scaled(mp, txx_val(p),width_val(p));
10323   y0=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),-depth_val(p));
10324   y1=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),height_val(p));
10325   minx=tx_val(p);
10326   maxx=minx;
10327   if ( y0<y1 ) { minx=minx+y0; maxx=maxx+y1;  }
10328   else         { minx=minx+y1; maxx=maxx+y0;  }
10329   if ( x1<0 ) minx=minx+x1;  else maxx=maxx+x1;
10330   x1=mp_take_scaled(mp, tyx_val(p),width_val(p));
10331   y0=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),-depth_val(p));
10332   y1=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),height_val(p));
10333   miny=ty_val(p);
10334   maxy=miny;
10335   if ( y0<y1 ) { miny=miny+y0; maxy=maxy+y1;  }
10336   else         { miny=miny+y1; maxy=maxy+y0;  }
10337   if ( x1<0 ) miny=miny+x1;  else maxy=maxy+x1;
10338   mp_adjust_bbox(mp, h);
10339   break;
10340
10341 @ This case involves a recursive call that advances |bblast(h)| to the node of
10342 type |mp_stop_clip_code| that matches |p|.
10343
10344 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10345 case mp_start_clip_code: 
10346   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10347   x0=minx; y0=miny;
10348   x1=maxx; y1=maxy;
10349   sminx=minx_val(h); sminy=miny_val(h);
10350   smaxx=maxx_val(h); smaxy=maxy_val(h);
10351   @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox| recursively
10352     starting at |mp_link(p)|@>;
10353   @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,
10354     |y0|, |y1|@>;
10355   minx=sminx; miny=sminy;
10356   maxx=smaxx; maxy=smaxy;
10357   mp_adjust_bbox(mp, h);
10358   break;
10359
10360 @ @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox|...@>=
10361 minx_val(h)=el_gordo;
10362 miny_val(h)=el_gordo;
10363 maxx_val(h)=-el_gordo;
10364 maxy_val(h)=-el_gordo;
10365 mp_set_bbox(mp, h,false)
10366
10367 @ @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,...@>=
10368 if ( minx_val(h)<x0 ) minx_val(h)=x0;
10369 if ( miny_val(h)<y0 ) miny_val(h)=y0;
10370 if ( maxx_val(h)>x1 ) maxx_val(h)=x1;
10371 if ( maxy_val(h)>y1 ) maxy_val(h)=y1
10372
10373 @* \[22] Finding an envelope.
10374 When \MP\ has a path and a polygonal pen, it needs to express the desired
10375 shape in terms of things \ps\ can understand.  The present task is to compute
10376 a new path that describes the region to be filled.  It is convenient to
10377 define this as a two step process where the first step is determining what
10378 offset to use for each segment of the path.
10379
10380 @ Given a pointer |c| to a cyclic path,
10381 and a pointer~|h| to the first knot of a pen polygon,
10382 the |offset_prep| routine changes the path into cubics that are
10383 associated with particular pen offsets. Thus if the cubic between |p|
10384 and~|q| is associated with the |k|th offset and the cubic between |q| and~|r|
10385 has offset |l| then |info(q)=zero_off+l-k|. (The constant |zero_off| is added
10386 to because |l-k| could be negative.)
10387
10388 After overwriting the type information with offset differences, we no longer
10389 have a true path so we refer to the knot list returned by |offset_prep| as an
10390 ``envelope spec.''
10391 @^envelope spec@>
10392 Since an envelope spec only determines relative changes in pen offsets,
10393 |offset_prep| sets a global variable |spec_offset| to the relative change from
10394 |h| to the first offset.
10395
10396 @d zero_off 16384 /* added to offset changes to make them positive */
10397
10398 @<Glob...@>=
10399 integer spec_offset; /* number of pen edges between |h| and the initial offset */
10400
10401 @ @c @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>
10402 pointer mp_offset_prep (MP mp,pointer c, pointer h) {
10403   halfword n; /* the number of vertices in the pen polygon */
10404   pointer c0,p,q,q0,r,w, ww; /* for list manipulation */
10405   integer k_needed; /* amount to be added to |info(p)| when it is computed */
10406   pointer w0; /* a pointer to pen offset to use just before |p| */
10407   scaled dxin,dyin; /* the direction into knot |p| */
10408   integer turn_amt; /* change in pen offsets for the current cubic */
10409   @<Other local variables for |offset_prep|@>;
10410   dx0=0; dy0=0;
10411   @<Initialize the pen size~|n|@>;
10412   @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>;
10413   p=c; c0=c; k_needed=0;
10414   do {  
10415     q=mp_link(p);
10416     @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics
10417       associated with single offsets, after which |q| should
10418       point to the end of the final such cubic@>;
10419   NOT_FOUND:
10420     @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics that
10421       might have been introduced by the splitting process@>;
10422   } while (q!=c);
10423   @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of
10424     |offset_prep|@>;
10425   return c;
10426 }
10427
10428 @ We shall want to keep track of where certain knots on the cyclic path
10429 wind up in the envelope spec.  It doesn't suffice just to keep pointers to
10430 knot nodes because some nodes are deleted while removing dead cubics.  Thus
10431 |offset_prep| updates the following pointers
10432
10433 @<Glob...@>=
10434 pointer spec_p1;
10435 pointer spec_p2; /* pointers to distinguished knots */
10436
10437 @ @<Set init...@>=
10438 mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
10439
10440 @ @<Initialize the pen size~|n|@>=
10441 n=0; p=h;
10442 do {  
10443   incr(n);
10444   p=mp_link(p);
10445 } while (p!=h)
10446
10447 @ Since the true incoming direction isn't known yet, we just pick a direction
10448 consistent with the pen offset~|h|.  If this is wrong, it can be corrected
10449 later.
10450
10451 @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>=
10452 dxin=x_coord(mp_link(h))-x_coord(knil(h));
10453 dyin=y_coord(mp_link(h))-y_coord(knil(h));
10454 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
10455   dxin=y_coord(knil(h))-y_coord(h);
10456   dyin=x_coord(h)-x_coord(knil(h));
10457 }
10458 w0=h
10459
10460 @ We must be careful not to remove the only cubic in a cycle.
10461
10462 But we must also be careful for another reason. If the user-supplied
10463 path starts with a set of degenerate cubics, the target node |q| can
10464 be collapsed to the initial node |p| which might be the same as the
10465 initial node |c| of the curve. This would cause the |offset_prep| routine
10466 to bail out too early, causing distress later on. (See for example
10467 the testcase reported by Bogus\l{}aw Jackowski in tracker id 267, case 52c
10468 on Sarovar.)
10469
10470 @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics...@>=
10471 q0=q;
10472 do { 
10473   r=mp_link(p);
10474   if ( x_coord(p)==right_x(p) && y_coord(p)==right_y(p) &&
10475        x_coord(p)==left_x(r)  && y_coord(p)==left_y(r) &&
10476        x_coord(p)==x_coord(r) && y_coord(p)==y_coord(r) &&
10477        r!=p ) {
10478       @<Remove the cubic following |p| and update the data structures
10479         to merge |r| into |p|@>;
10480   }
10481   p=r;
10482 } while (p!=q);
10483 /* Check if we removed too much */
10484 if ((q!=q0)&&(q!=c||c==c0))
10485   q = mp_link(q)
10486
10487 @ @<Remove the cubic following |p| and update the data structures...@>=
10488 { k_needed=info(p)-zero_off;
10489   if ( r==q ) { 
10490     q=p;
10491   } else { 
10492     info(p)=k_needed+info(r);
10493     k_needed=0;
10494   };
10495   if ( r==c ) { info(p)=info(c); c=p; };
10496   if ( r==mp->spec_p1 ) mp->spec_p1=p;
10497   if ( r==mp->spec_p2 ) mp->spec_p2=p;
10498   r=p; mp_remove_cubic(mp, p);
10499 }
10500
10501 @ Not setting the |info| field of the newly created knot allows the splitting
10502 routine to work for paths.
10503
10504 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10505 void mp_split_cubic (MP mp,pointer p, fraction t) { /* splits the cubic after |p| */
10506   scaled v; /* an intermediate value */
10507   pointer q,r; /* for list manipulation */
10508   q=mp_link(p); r=mp_get_node(mp, knot_node_size); mp_link(p)=r; mp_link(r)=q;
10509   originator(r)=mp_program_code;
10510   left_type(r)=mp_explicit; right_type(r)=mp_explicit;
10511   v=t_of_the_way(right_x(p),left_x(q));
10512   right_x(p)=t_of_the_way(x_coord(p),right_x(p));
10513   left_x(q)=t_of_the_way(left_x(q),x_coord(q));
10514   left_x(r)=t_of_the_way(right_x(p),v);
10515   right_x(r)=t_of_the_way(v,left_x(q));
10516   x_coord(r)=t_of_the_way(left_x(r),right_x(r));
10517   v=t_of_the_way(right_y(p),left_y(q));
10518   right_y(p)=t_of_the_way(y_coord(p),right_y(p));
10519   left_y(q)=t_of_the_way(left_y(q),y_coord(q));
10520   left_y(r)=t_of_the_way(right_y(p),v);
10521   right_y(r)=t_of_the_way(v,left_y(q));
10522   y_coord(r)=t_of_the_way(left_y(r),right_y(r));
10523 }
10524
10525 @ This does not set |info(p)| or |right_type(p)|.
10526
10527 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10528 void mp_remove_cubic (MP mp,pointer p) { /* removes the dead cubic following~|p| */
10529   pointer q; /* the node that disappears */
10530   q=mp_link(p); mp_link(p)=mp_link(q);
10531   right_x(p)=right_x(q); right_y(p)=right_y(q);
10532   mp_free_node(mp, q,knot_node_size);
10533 }
10534
10535 @ Let $d\prec d'$ mean that the counter-clockwise angle from $d$ to~$d'$ is
10536 strictly between zero and $180^\circ$.  Then we can define $d\preceq d'$ to
10537 mean that the angle could be zero or $180^\circ$. If $w_k=(u_k,v_k)$ is the
10538 $k$th pen offset, the $k$th pen edge direction is defined by the formula
10539 $$d_k=(u\k-u_k,\,v\k-v_k).$$
10540 When listed by increasing $k$, these directions occur in counter-clockwise
10541 order so that $d_k\preceq d\k$ for all~$k$.
10542 The goal of |offset_prep| is to find an offset index~|k| to associate with
10543 each cubic, such that the direction $d(t)$ of the cubic satisfies
10544 $$d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k\qquad\hbox{for $0\le t\le 1$.}\eqno(*)$$
10545 We may have to split a cubic into many pieces before each
10546 piece corresponds to a unique offset.
10547
10548 @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics...@>=
10549 info(p)=zero_off+k_needed;
10550 k_needed=0;
10551 @<Prepare for derivative computations;
10552   |goto not_found| if the current cubic is dead@>;
10553 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>;
10554 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that
10555   $d_{k-1}\preceq(\\{dx},\\{dy})\prec d_k$; also advance |w0| for
10556   the direction change at |p|@>;
10557 @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>;
10558 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>;
10559 @<Complete the offset splitting process@>;
10560 w0=mp_pen_walk(mp, w0,turn_amt)
10561
10562 @ @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10563 pointer mp_pen_walk (MP mp,pointer w, integer k) {
10564   /* walk |k| steps around a pen from |w| */
10565   while ( k>0 ) { w=mp_link(w); decr(k);  };
10566   while ( k<0 ) { w=knil(w); incr(k);  };
10567   return w;
10568 }
10569
10570 @ The direction of a cubic $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)=\bigl(x(t),y(t)\bigr)$ can be
10571 calculated from the quadratic polynomials
10572 ${1\over3}x'(t)=B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$ and
10573 ${1\over3}y'(t)=B(y_1-y_0,y_2-y_1,y_3-y_2;t)$.
10574 Since we may be calculating directions from several cubics
10575 split from the current one, it is desirable to do these calculations
10576 without losing too much precision. ``Scaled up'' values of the
10577 derivatives, which will be less tainted by accumulated errors than
10578 derivatives found from the cubics themselves, are maintained in
10579 local variables |x0|, |x1|, and |x2|, representing $X_0=2^l(x_1-x_0)$,
10580 $X_1=2^l(x_2-x_1)$, and $X_2=2^l(x_3-x_2)$; similarly |y0|, |y1|, and~|y2|
10581 represent $Y_0=2^l(y_1-y_0)$, $Y_1=2^l(y_2-y_1)$, and $Y_2=2^l(y_3-y_2)$.
10582
10583 @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10584 integer x0,x1,x2,y0,y1,y2; /* representatives of derivatives */
10585 integer t0,t1,t2; /* coefficients of polynomial for slope testing */
10586 integer du,dv,dx,dy; /* for directions of the pen and the curve */
10587 integer dx0,dy0; /* initial direction for the first cubic in the curve */
10588 integer max_coef; /* used while scaling */
10589 integer x0a,x1a,x2a,y0a,y1a,y2a; /* intermediate values */
10590 fraction t; /* where the derivative passes through zero */
10591 fraction s; /* a temporary value */
10592
10593 @ @<Prepare for derivative computations...@>=
10594 x0=right_x(p)-x_coord(p);
10595 x2=x_coord(q)-left_x(q);
10596 x1=left_x(q)-right_x(p);
10597 y0=right_y(p)-y_coord(p); y2=y_coord(q)-left_y(q);
10598 y1=left_y(q)-right_y(p);
10599 max_coef=abs(x0);
10600 if ( abs(x1)>max_coef ) max_coef=abs(x1);
10601 if ( abs(x2)>max_coef ) max_coef=abs(x2);
10602 if ( abs(y0)>max_coef ) max_coef=abs(y0);
10603 if ( abs(y1)>max_coef ) max_coef=abs(y1);
10604 if ( abs(y2)>max_coef ) max_coef=abs(y2);
10605 if ( max_coef==0 ) goto NOT_FOUND;
10606 while ( max_coef<fraction_half ) {
10607   double(max_coef);
10608   double(x0); double(x1); double(x2);
10609   double(y0); double(y1); double(y2);
10610 }
10611
10612 @ Let us first solve a special case of the problem: Suppose we
10613 know an index~$k$ such that either (i)~$d(t)\succeq d_{k-1}$ for all~$t$
10614 and $d(0)\prec d_k$, or (ii)~$d(t)\preceq d_k$ for all~$t$ and
10615 $d(0)\succ d_{k-1}$.
10616 Then, in a sense, we're halfway done, since one of the two relations
10617 in $(*)$ is satisfied, and the other couldn't be satisfied for
10618 any other value of~|k|.
10619
10620 Actually, the conditions can be relaxed somewhat since a relation such as
10621 $d(t)\succeq d_{k-1}$ restricts $d(t)$ to a half plane when all that really
10622 matters is whether $d(t)$ crosses the ray in the $d_{k-1}$ direction from
10623 the origin.  The condition for case~(i) becomes $d_{k-1}\preceq d(0)\prec d_k$
10624 and $d(t)$ never crosses the $d_{k-1}$ ray in the clockwise direction.
10625 Case~(ii) is similar except $d(t)$ cannot cross the $d_k$ ray in the
10626 counterclockwise direction.
10627
10628 The |fin_offset_prep| subroutine solves the stated subproblem.
10629 It has a parameter called |rise| that is |1| in
10630 case~(i), |-1| in case~(ii). Parameters |x0| through |y2| represent
10631 the derivative of the cubic following |p|.
10632 The |w| parameter should point to offset~$w_k$ and |info(p)| should already
10633 be set properly.  The |turn_amt| parameter gives the absolute value of the
10634 overall net change in pen offsets.
10635
10636 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10637 void mp_fin_offset_prep (MP mp,pointer p, pointer w, integer 
10638   x0,integer x1, integer x2, integer y0, integer y1, integer y2, 
10639   integer rise, integer turn_amt)  {
10640   pointer ww; /* for list manipulation */
10641   scaled du,dv; /* for slope calculation */
10642   integer t0,t1,t2; /* test coefficients */
10643   fraction t; /* place where the derivative passes a critical slope */
10644   fraction s; /* slope or reciprocal slope */
10645   integer v; /* intermediate value for updating |x0..y2| */
10646   pointer q; /* original |mp_link(p)| */
10647   q=mp_link(p);
10648   while (1)  { 
10649     if ( rise>0 ) ww=mp_link(w); /* a pointer to $w\k$ */
10650     else  ww=knil(w); /* a pointer to $w_{k-1}$ */
10651     @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)|
10652       for $d(t)$ versus $d_k$ or $d_{k-1}$@>;
10653     t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10654     if ( t>=fraction_one ) {
10655       if ( turn_amt>0 ) t=fraction_one;  else return;
10656     }
10657     @<Split the cubic at $t$,
10658       and split off another cubic if the derivative crosses back@>;
10659     w=ww;
10660   }
10661 }
10662
10663 @ We want $B(\\{t0},\\{t1},\\{t2};t)$ to be the dot product of $d(t)$ with a
10664 $-90^\circ$ rotation of the vector from |w| to |ww|.  This makes the resulting
10665 function cross from positive to negative when $d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k$
10666 begins to fail.
10667
10668 @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)| for $d(t)$ versus...@>=
10669 du=x_coord(ww)-x_coord(w); dv=y_coord(ww)-y_coord(w);
10670 if ( abs(du)>=abs(dv) ) {
10671   s=mp_make_fraction(mp, dv,du);
10672   t0=mp_take_fraction(mp, x0,s)-y0;
10673   t1=mp_take_fraction(mp, x1,s)-y1;
10674   t2=mp_take_fraction(mp, x2,s)-y2;
10675   if ( du<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10676 } else { 
10677   s=mp_make_fraction(mp, du,dv);
10678   t0=x0-mp_take_fraction(mp, y0,s);
10679   t1=x1-mp_take_fraction(mp, y1,s);
10680   t2=x2-mp_take_fraction(mp, y2,s);
10681   if ( dv<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10682 }
10683 if ( t0<0 ) t0=0 /* should be positive without rounding error */
10684
10685 @ The curve has crossed $d_k$ or $d_{k-1}$; its initial segment satisfies
10686 $(*)$, and it might cross again and return towards $s_{k-1}$ or $s_k$,
10687 respectively, yielding another solution of $(*)$.
10688
10689 @<Split the cubic at $t$, and split off another...@>=
10690
10691 mp_split_cubic(mp, p,t); p=mp_link(p); info(p)=zero_off+rise;
10692 decr(turn_amt);
10693 v=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10694 x0=t_of_the_way(v,x1);
10695 v=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10696 y0=t_of_the_way(v,y1);
10697 if ( turn_amt<0 ) {
10698   t1=t_of_the_way(t1,t2);
10699   if ( t1>0 ) t1=0; /* without rounding error, |t1| would be |<=0| */
10700   t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10701   if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10702   incr(turn_amt);
10703   if ( (t==fraction_one)&&(mp_link(p)!=q) ) {
10704     info(mp_link(p))=info(mp_link(p))-rise;
10705   } else { 
10706     mp_split_cubic(mp, p,t); info(mp_link(p))=zero_off-rise;
10707     v=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10708     x2=t_of_the_way(x1,v);
10709     v=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10710     y2=t_of_the_way(y1,v);
10711   }
10712 }
10713 }
10714
10715 @ Now we must consider the general problem of |offset_prep|, when
10716 nothing is known about a given cubic. We start by finding its
10717 direction in the vicinity of |t=0|.
10718
10719 If $z'(t)=0$, the given cubic is numerically unstable but |offset_prep|
10720 has not yet introduced any more numerical errors.  Thus we can compute
10721 the true initial direction for the given cubic, even if it is almost
10722 degenerate.
10723
10724 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>=
10725 dx=x0; dy=y0;
10726 if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10727   dx=x1; dy=y1;
10728   if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10729     dx=x2; dy=y2;
10730   }
10731 }
10732 if ( p==c ) { dx0=dx; dy0=dy;  }
10733
10734 @ @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>=
10735 dxin=x2; dyin=y2;
10736 if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10737   dxin=x1; dyin=y1;
10738   if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10739     dxin=x0; dyin=y0;
10740   }
10741 }
10742
10743 @ The next step is to bracket the initial direction between consecutive
10744 edges of the pen polygon.  We must be careful to turn clockwise only if
10745 this makes the turn less than $180^\circ$. (A $180^\circ$ turn must be
10746 counter-clockwise in order to make \&{doublepath} envelopes come out
10747 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
10748 right.) This code depends on |w0| being the offset for |(dxin,dyin)|.
10749
10750 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that...@>=
10751 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp,w0,dx,dy,(mp_ab_vs_cd(mp, dy,dxin,dx,dyin)>=0));
10752 w=mp_pen_walk(mp, w0, turn_amt);
10753 w0=w;
10754 info(p)=info(p)+turn_amt
10755
10756 @ Decide how many pen offsets to go away from |w| in order to find the offset
10757 for |(dx,dy)|, going counterclockwise if |ccw| is |true|.  This assumes that
10758 |w| is the offset for some direction $(x',y')$ from which the angle to |(dx,dy)|
10759 in the sense determined by |ccw| is less than or equal to $180^\circ$.
10760
10761 If the pen polygon has only two edges, they could both be parallel
10762 to |(dx,dy)|.  In this case, we must be careful to stop after crossing the first
10763 such edge in order to avoid an infinite loop.
10764
10765 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10766 integer mp_get_turn_amt (MP mp,pointer w, scaled  dx,
10767                          scaled dy, boolean  ccw) {
10768   pointer ww; /* a neighbor of knot~|w| */
10769   integer s; /* turn amount so far */
10770   integer t; /* |ab_vs_cd| result */
10771   s=0;
10772   if ( ccw ) { 
10773     ww=mp_link(w);
10774     do {  
10775       t=mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(ww)-x_coord(w)),
10776                         dx,(y_coord(ww)-y_coord(w)));
10777       if ( t<0 ) break;
10778       incr(s);
10779       w=ww; ww=mp_link(ww);
10780     } while (t>0);
10781   } else { 
10782     ww=knil(w);
10783     while ( mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(w)-x_coord(ww)),
10784                             dx,(y_coord(w)-y_coord(ww))) < 0) { 
10785       decr(s);
10786       w=ww; ww=knil(ww);
10787     }
10788   }
10789   return s;
10790 }
10791
10792 @ When we're all done, the final offset is |w0| and the final curve direction
10793 is |(dxin,dyin)|.  With this knowledge of the incoming direction at |c|, we
10794 can correct |info(c)| which was erroneously based on an incoming offset
10795 of~|h|.
10796
10797 @d fix_by(A) info(c)=info(c)+(A)
10798
10799 @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of...@>=
10800 mp->spec_offset=info(c)-zero_off;
10801 if ( mp_link(c)==c ) {
10802   info(c)=zero_off+n;
10803 } else { 
10804   fix_by(k_needed);
10805   while ( w0!=h ) { fix_by(1); w0=mp_link(w0);  };
10806   while ( info(c)<=zero_off-n ) fix_by(n);
10807   while ( info(c)>zero_off ) fix_by(-n);
10808   if ( (info(c)!=zero_off)&&(mp_ab_vs_cd(mp, dy0,dxin,dx0,dyin)>=0) ) fix_by(n);
10809 }
10810
10811 @ Finally we want to reduce the general problem to situations that
10812 |fin_offset_prep| can handle. We split the cubic into at most three parts
10813 with respect to $d_{k-1}$, and apply |fin_offset_prep| to each part.
10814
10815 @<Complete the offset splitting process@>=
10816 ww=knil(w);
10817 @<Compute test coeff...@>;
10818 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set
10819   |t:=fraction_one+1|@>;
10820 if ( t>fraction_one ) {
10821   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1,x2,y0,y1,y2,1,turn_amt);
10822 } else {
10823   mp_split_cubic(mp, p,t); r=mp_link(p);
10824   x1a=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10825   x2a=t_of_the_way(x1a,x1);
10826   y1a=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10827   y2a=t_of_the_way(y1a,y1);
10828   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1a,x2a,y0,y1a,y2a,1,0); x0=x2a; y0=y2a;
10829   info(r)=zero_off-1;
10830   if ( turn_amt>=0 ) {
10831     t1=t_of_the_way(t1,t2);
10832     if ( t1>0 ) t1=0;
10833     t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10834     if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10835     @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>;
10836     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,0);
10837   } else {
10838     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,(-1-turn_amt));
10839   }
10840 }
10841
10842 @ @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>=
10843 mp_split_cubic(mp, r,t); info(mp_link(r))=zero_off+1;
10844 x1a=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10845 x0a=t_of_the_way(x1,x1a);
10846 y1a=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10847 y0a=t_of_the_way(y1,y1a);
10848 mp_fin_offset_prep(mp, mp_link(r),w,x0a,x1a,x2,y0a,y1a,y2,1,turn_amt);
10849 x2=x0a; y2=y0a
10850
10851 @ At this point, the direction of the incoming pen edge is |(-du,-dv)|.
10852 When the component of $d(t)$ perpendicular to |(-du,-dv)| crosses zero, we
10853 need to decide whether the directions are parallel or antiparallel.  We
10854 can test this by finding the dot product of $d(t)$ and |(-du,-dv)|, but this
10855 should be avoided when the value of |turn_amt| already determines the
10856 answer.  If |t2<0|, there is one crossing and it is antiparallel only if
10857 |turn_amt>=0|.  If |turn_amt<0|, there should always be at least one
10858 crossing and the first crossing cannot be antiparallel.
10859
10860 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set...@>=
10861 t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10862 if ( turn_amt>=0 ) {
10863   if ( t2<0 ) {
10864     t=fraction_one+1;
10865   } else { 
10866     u0=t_of_the_way(x0,x1);
10867     u1=t_of_the_way(x1,x2);
10868     ss=mp_take_fraction(mp, -du,t_of_the_way(u0,u1));
10869     v0=t_of_the_way(y0,y1);
10870     v1=t_of_the_way(y1,y2);
10871     ss=ss+mp_take_fraction(mp, -dv,t_of_the_way(v0,v1));
10872     if ( ss<0 ) t=fraction_one+1;
10873   }
10874 } else if ( t>fraction_one ) {
10875   t=fraction_one;
10876 }
10877
10878 @ @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10879 integer u0,u1,v0,v1; /* intermediate values for $d(t)$ calculation */
10880 integer ss = 0; /* the part of the dot product computed so far */
10881 int d_sign; /* sign of overall change in direction for this cubic */
10882
10883 @ If the cubic almost has a cusp, it is a numerically ill-conditioned
10884 problem to decide which way it loops around but that's OK as long we're
10885 consistent.  To make \&{doublepath} envelopes work properly, reversing
10886 the path should always change the sign of |turn_amt|.
10887
10888 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>=
10889 d_sign=mp_ab_vs_cd(mp, dx,dyin, dxin,dy);
10890 if ( d_sign==0 ) {
10891   @<Check rotation direction based on node position@>
10892 }
10893 if ( d_sign==0 ) {
10894   if ( dx==0 ) {
10895     if ( dy>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1;
10896   } else {
10897     if ( dx>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1; 
10898   }
10899 }
10900 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is
10901   more than $180^\circ$@>;
10902 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp, w, dxin, dyin, (d_sign>0));
10903 if ( ss<0 ) turn_amt=turn_amt-d_sign*n
10904
10905 @ We check rotation direction by looking at the vector connecting the current
10906 node with the next. If its angle with incoming and outgoing tangents has the
10907 same sign, we pick this as |d_sign|, since it means we have a flex, not a cusp.
10908 Otherwise we proceed to the cusp code.
10909
10910 @<Check rotation direction based on node position@>=
10911 u0=x_coord(q)-x_coord(p);
10912 u1=y_coord(q)-y_coord(p);
10913 d_sign = half(mp_ab_vs_cd(mp, dx, u1, u0, dy)+
10914   mp_ab_vs_cd(mp, u0, dyin, dxin, u1));
10915
10916 @ In order to be invariant under path reversal, the result of this computation
10917 should not change when |x0|, |y0|, $\ldots$ are all negated and |(x0,y0)| is
10918 then swapped with |(x2,y2)|.  We make use of the identities
10919 |take_fraction(-a,-b)=take_fraction(a,b)| and
10920 |t_of_the_way(-a,-b)=-(t_of_the_way(a,b))|.
10921
10922 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is...@>=
10923 t0=half(mp_take_fraction(mp, x0,y2))-half(mp_take_fraction(mp, x2,y0));
10924 t1=half(mp_take_fraction(mp, x1,(y0+y2)))-half(mp_take_fraction(mp, y1,(x0+x2)));
10925 if ( t0==0 ) t0=d_sign; /* path reversal always negates |d_sign| */
10926 if ( t0>0 ) {
10927   t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,-t0);
10928   u0=t_of_the_way(x0,x1);
10929   u1=t_of_the_way(x1,x2);
10930   v0=t_of_the_way(y0,y1);
10931   v1=t_of_the_way(y1,y2);
10932 } else { 
10933   t=mp_crossing_point(mp, -t0,t1,t0);
10934   u0=t_of_the_way(x2,x1);
10935   u1=t_of_the_way(x1,x0);
10936   v0=t_of_the_way(y2,y1);
10937   v1=t_of_the_way(y1,y0);
10938 }
10939 ss=mp_take_fraction(mp, (x0+x2),t_of_the_way(u0,u1))+
10940    mp_take_fraction(mp, (y0+y2),t_of_the_way(v0,v1))
10941
10942 @ Here's a routine that prints an envelope spec in symbolic form.  It assumes
10943 that the |cur_pen| has not been walked around to the first offset.
10944
10945 @c 
10946 void mp_print_spec (MP mp,pointer cur_spec, pointer cur_pen, const char *s) {
10947   pointer p,q; /* list traversal */
10948   pointer w; /* the current pen offset */
10949   mp_print_diagnostic(mp, "Envelope spec",s,true);
10950   p=cur_spec; w=mp_pen_walk(mp, cur_pen,mp->spec_offset);
10951   mp_print_ln(mp);
10952   mp_print_two(mp, x_coord(cur_spec),y_coord(cur_spec));
10953   mp_print(mp, " % beginning with offset ");
10954   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
10955   do { 
10956     while (1) {  
10957       q=mp_link(p);
10958       @<Print the cubic between |p| and |q|@>;
10959       p=q;
10960           if ((p==cur_spec) || (info(p)!=zero_off)) 
10961         break;
10962     }
10963     if ( info(p)!=zero_off ) {
10964       @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>;
10965     }
10966   } while (p!=cur_spec);
10967   mp_print_nl(mp, " & cycle");
10968   mp_end_diagnostic(mp, true);
10969 }
10970
10971 @ @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>=
10972
10973   w=mp_pen_walk(mp, w, (info(p)-zero_off));
10974   mp_print(mp, " % ");
10975   if ( info(p)>zero_off ) mp_print(mp, "counter");
10976   mp_print(mp, "clockwise to offset ");
10977   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
10978 }
10979
10980 @ @<Print the cubic between |p| and |q|@>=
10981
10982   mp_print_nl(mp, "   ..controls ");
10983   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p));
10984   mp_print(mp, " and ");
10985   mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
10986   mp_print_nl(mp, " ..");
10987   mp_print_two(mp, x_coord(q),y_coord(q));
10988 }
10989
10990 @ Once we have an envelope spec, the remaining task to construct the actual
10991 envelope by offsetting each cubic as determined by the |info| fields in
10992 the knots.  First we use |offset_prep| to convert the |c| into an envelope
10993 spec. Then we add the offsets so that |c| becomes a cyclic path that represents
10994 the envelope.
10995
10996 The |ljoin| and |miterlim| parameters control the treatment of points where the
10997 pen offset changes, and |lcap| controls the endpoints of a \&{doublepath}.
10998 The endpoints are easily located because |c| is given in undoubled form
10999 and then doubled in this procedure.  We use |spec_p1| and |spec_p2| to keep
11000 track of the endpoints and treat them like very sharp corners.
11001 Butt end caps are treated like beveled joins; round end caps are treated like
11002 round joins; and square end caps are achieved by setting |join_type:=3|.
11003
11004 None of these parameters apply to inside joins where the convolution tracing
11005 has retrograde lines.  In such cases we use a simple connect-the-endpoints
11006 approach that is achieved by setting |join_type:=2|.
11007
11008 @c @<Declare a function called |insert_knot|@>
11009 pointer mp_make_envelope (MP mp,pointer c, pointer h, quarterword ljoin,
11010   quarterword lcap, scaled miterlim) {
11011   pointer p,q,r,q0; /* for manipulating the path */
11012   int join_type=0; /* codes |0..3| for mitered, round, beveled, or square */
11013   pointer w,w0; /* the pen knot for the current offset */
11014   scaled qx,qy; /* unshifted coordinates of |q| */
11015   halfword k,k0; /* controls pen edge insertion */
11016   @<Other local variables for |make_envelope|@>;
11017   dxin=0; dyin=0; dxout=0; dyout=0;
11018   mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
11019   @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>;
11020   @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to
11021     the initial offset@>;
11022   w=h;
11023   p=c;
11024   do {  
11025     q=mp_link(p); q0=q;
11026     qx=x_coord(q); qy=y_coord(q);
11027     k=info(q);
11028     k0=k; w0=w;
11029     if ( k!=zero_off ) {
11030       @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>;
11031     }
11032     @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>;
11033     while ( k!=zero_off ) { 
11034       @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>;
11035       if ( (join_type==1)||(k==zero_off) )
11036          q=mp_insert_knot(mp, q,qx+x_coord(w),qy+y_coord(w));
11037     };
11038     if ( q!=mp_link(p) ) {
11039       @<Set |p=mp_link(p)| and add knots between |p| and |q| as
11040         required by |join_type|@>;
11041     }
11042     p=q;
11043   } while (q0!=c);
11044   return c;
11045 }
11046
11047 @ @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to...@>=
11048 c=mp_offset_prep(mp, c,h);
11049 if ( mp->internal[mp_tracing_specs]>0 ) 
11050   mp_print_spec(mp, c,h,"");
11051 h=mp_pen_walk(mp, h,mp->spec_offset)
11052
11053 @ Mitered and squared-off joins depend on path directions that are difficult to
11054 compute for degenerate cubics.  The envelope spec computed by |offset_prep| can
11055 have degenerate cubics only if the entire cycle collapses to a single
11056 degenerate cubic.  Setting |join_type:=2| in this case makes the computed
11057 envelope degenerate as well.
11058
11059 @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>=
11060 if ( k<zero_off ) {
11061   join_type=2;
11062 } else {
11063   if ( (q!=mp->spec_p1)&&(q!=mp->spec_p2) ) join_type=ljoin;
11064   else if ( lcap==2 ) join_type=3;
11065   else join_type=2-lcap;
11066   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11067     @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of
11068       degeneracy set |join_type:=2|@>;
11069     if ( join_type==0 ) {
11070       @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|
11071         then set |join_type:=2|@>;
11072     }
11073   }
11074 }
11075
11076 @ @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|...@>=
11077
11078   tmp=mp_take_fraction(mp, miterlim,fraction_half+
11079       half(mp_take_fraction(mp, dxin,dxout)+mp_take_fraction(mp, dyin,dyout)));
11080   if ( tmp<unity )
11081     if ( mp_take_scaled(mp, miterlim,tmp)<unity ) join_type=2;
11082 }
11083
11084 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11085 fraction dxin,dyin,dxout,dyout; /* directions at |q| when square or mitered */
11086 scaled tmp; /* a temporary value */
11087
11088 @ The coordinates of |p| have already been shifted unless |p| is the first
11089 knot in which case they get shifted at the very end.
11090
11091 @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>=
11092 right_x(p)=right_x(p)+x_coord(w);
11093 right_y(p)=right_y(p)+y_coord(w);
11094 left_x(q)=left_x(q)+x_coord(w);
11095 left_y(q)=left_y(q)+y_coord(w);
11096 x_coord(q)=x_coord(q)+x_coord(w);
11097 y_coord(q)=y_coord(q)+y_coord(w);
11098 left_type(q)=mp_explicit;
11099 right_type(q)=mp_explicit
11100
11101 @ @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>=
11102 if ( k>zero_off ){ w=mp_link(w); decr(k);  }
11103 else { w=knil(w); incr(k);  }
11104
11105 @ The cubic from |q| to the new knot at |(x,y)| becomes a line segment and
11106 the |right_x| and |right_y| fields of |r| are set from |q|.  This is done in
11107 case the cubic containing these control points is ``yet to be examined.''
11108
11109 @<Declare a function called |insert_knot|@>=
11110 pointer mp_insert_knot (MP mp,pointer q, scaled x, scaled y) {
11111   /* returns the inserted knot */
11112   pointer r; /* the new knot */
11113   r=mp_get_node(mp, knot_node_size);
11114   mp_link(r)=mp_link(q); mp_link(q)=r;
11115   right_x(r)=right_x(q);
11116   right_y(r)=right_y(q);
11117   x_coord(r)=x;
11118   y_coord(r)=y;
11119   right_x(q)=x_coord(q);
11120   right_y(q)=y_coord(q);
11121   left_x(r)=x_coord(r);
11122   left_y(r)=y_coord(r);
11123   left_type(r)=mp_explicit;
11124   right_type(r)=mp_explicit;
11125   originator(r)=mp_program_code;
11126   return r;
11127 }
11128
11129 @ After setting |p:=mp_link(p)|, either |join_type=1| or |q=mp_link(p)|.
11130
11131 @<Set |p=mp_link(p)| and add knots between |p| and |q| as...@>=
11132
11133   p=mp_link(p);
11134   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11135     if ( join_type==0 ) {
11136       @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>
11137     } else {
11138       @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a
11139         squared join@>;
11140     }
11141     if ( r!=null ) { 
11142       right_x(r)=x_coord(r);
11143       right_y(r)=y_coord(r);
11144     }
11145   }
11146 }
11147
11148 @ For very small angles, adding a knot is unnecessary and would cause numerical
11149 problems, so we just set |r:=null| in that case.
11150
11151 @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>=
11152
11153   det=mp_take_fraction(mp, dyout,dxin)-mp_take_fraction(mp, dxout,dyin);
11154   if ( abs(det)<26844 ) { 
11155      r=null; /* sine $<10^{-4}$ */
11156   } else { 
11157     tmp=mp_take_fraction(mp, x_coord(q)-x_coord(p),dyout)-
11158         mp_take_fraction(mp, y_coord(q)-y_coord(p),dxout);
11159     tmp=mp_make_fraction(mp, tmp,det);
11160     r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11161       y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11162   }
11163 }
11164
11165 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11166 fraction det; /* a determinant used for mitered join calculations */
11167
11168 @ @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a...@>=
11169
11170   ht_x=y_coord(w)-y_coord(w0);
11171   ht_y=x_coord(w0)-x_coord(w);
11172   while ( (abs(ht_x)<fraction_half)&&(abs(ht_y)<fraction_half) ) { 
11173     ht_x+=ht_x; ht_y+=ht_y;
11174   }
11175   @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range dot
11176     product with |(ht_x,ht_y)|@>;
11177   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxin,ht_x)+
11178                                   mp_take_fraction(mp, dyin,ht_y));
11179   r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11180                          y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11181   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxout,ht_x)+
11182                                   mp_take_fraction(mp, dyout,ht_y));
11183   r=mp_insert_knot(mp, r,x_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxout),
11184                          y_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyout));
11185 }
11186
11187 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11188 fraction ht_x,ht_y; /* perpendicular to the segment from |p| to |q| */
11189 scaled max_ht; /* maximum height of the pen polygon above the |w0|-|w| line */
11190 halfword kk; /* keeps track of the pen vertices being scanned */
11191 pointer ww; /* the pen vertex being tested */
11192
11193 @ The dot product of the vector from |w0| to |ww| with |(ht_x,ht_y)| ranges
11194 from zero to |max_ht|.
11195
11196 @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range...@>=
11197 max_ht=0;
11198 kk=zero_off;
11199 ww=w;
11200 while (1)  { 
11201   @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>;
11202   if ( kk==k0 ) break;
11203   tmp=mp_take_fraction(mp, (x_coord(ww)-x_coord(w0)),ht_x)+
11204       mp_take_fraction(mp, (y_coord(ww)-y_coord(w0)),ht_y);
11205   if ( tmp>max_ht ) max_ht=tmp;
11206 }
11207
11208
11209 @ @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>=
11210 if ( kk>k0 ) { ww=mp_link(ww); decr(kk);  }
11211 else { ww=knil(ww); incr(kk);  }
11212
11213 @ @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>=
11214 if ( left_type(c)==mp_endpoint ) { 
11215   mp->spec_p1=mp_htap_ypoc(mp, c);
11216   mp->spec_p2=mp->path_tail;
11217   originator(mp->spec_p1)=mp_program_code;
11218   mp_link(mp->spec_p2)=mp_link(mp->spec_p1);
11219   mp_link(mp->spec_p1)=c;
11220   mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p1);
11221   c=mp->spec_p1;
11222   if ( c!=mp_link(c) ) {
11223     originator(mp->spec_p2)=mp_program_code;
11224     mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p2);
11225   } else {
11226     @<Make |c| look like a cycle of length one@>;
11227   }
11228 }
11229
11230 @ @<Make |c| look like a cycle of length one@>=
11231
11232   left_type(c)=mp_explicit; right_type(c)=mp_explicit;
11233   left_x(c)=x_coord(c); left_y(c)=y_coord(c);
11234   right_x(c)=x_coord(c); right_y(c)=y_coord(c);
11235 }
11236
11237 @ In degenerate situations we might have to look at the knot preceding~|q|.
11238 That knot is |p| but if |p<>c|, its coordinates have already been offset by |w|.
11239
11240 @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of...@>=
11241 dxin=x_coord(q)-left_x(q);
11242 dyin=y_coord(q)-left_y(q);
11243 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11244   dxin=x_coord(q)-right_x(p);
11245   dyin=y_coord(q)-right_y(p);
11246   if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11247     dxin=x_coord(q)-x_coord(p);
11248     dyin=y_coord(q)-y_coord(p);
11249     if ( p!=c ) { /* the coordinates of |p| have been offset by |w| */
11250       dxin=dxin+x_coord(w);
11251       dyin=dyin+y_coord(w);
11252     }
11253   }
11254 }
11255 tmp=mp_pyth_add(mp, dxin,dyin);
11256 if ( tmp==0 ) {
11257   join_type=2;
11258 } else { 
11259   dxin=mp_make_fraction(mp, dxin,tmp);
11260   dyin=mp_make_fraction(mp, dyin,tmp);
11261   @<Set the outgoing direction at |q|@>;
11262 }
11263
11264 @ If |q=c| then the coordinates of |r| and the control points between |q|
11265 and~|r| have already been offset by |h|.
11266
11267 @<Set the outgoing direction at |q|@>=
11268 dxout=right_x(q)-x_coord(q);
11269 dyout=right_y(q)-y_coord(q);
11270 if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11271   r=mp_link(q);
11272   dxout=left_x(r)-x_coord(q);
11273   dyout=left_y(r)-y_coord(q);
11274   if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11275     dxout=x_coord(r)-x_coord(q);
11276     dyout=y_coord(r)-y_coord(q);
11277   }
11278 }
11279 if ( q==c ) {
11280   dxout=dxout-x_coord(h);
11281   dyout=dyout-y_coord(h);
11282 }
11283 tmp=mp_pyth_add(mp, dxout,dyout);
11284 if ( tmp==0 ) mp_confusion(mp, "degenerate spec");
11285 @:this can't happen degerate spec}{\quad degenerate spec@>
11286 dxout=mp_make_fraction(mp, dxout,tmp);
11287 dyout=mp_make_fraction(mp, dyout,tmp)
11288
11289 @* \[23] Direction and intersection times.
11290 A path of length $n$ is defined parametrically by functions $x(t)$ and
11291 $y(t)$, for |0<=t<=n|; we can regard $t$ as the ``time'' at which the path
11292 reaches the point $\bigl(x(t),y(t)\bigr)$.  In this section of the program
11293 we shall consider operations that determine special times associated with
11294 given paths: the first time that a path travels in a given direction, and
11295 a pair of times at which two paths cross each other.
11296
11297 @ Let's start with the easier task. The function |find_direction_time| is
11298 given a direction |(x,y)| and a path starting at~|h|. If the path never
11299 travels in direction |(x,y)|, the direction time will be~|-1|; otherwise
11300 it will be nonnegative.
11301
11302 Certain anomalous cases can arise: If |(x,y)=(0,0)|, so that the given
11303 direction is undefined, the direction time will be~0. If $\bigl(x'(t),
11304 y'(t)\bigr)=(0,0)$, so that the path direction is undefined, it will be
11305 assumed to match any given direction at time~|t|.
11306
11307 The routine solves this problem in nondegenerate cases by rotating the path
11308 and the given direction so that |(x,y)=(1,0)|; i.e., the main task will be
11309 to find when a given path first travels ``due east.''
11310
11311 @c 
11312 scaled mp_find_direction_time (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
11313   scaled max; /* $\max\bigl(\vert x\vert,\vert y\vert\bigr)$ */
11314   pointer p,q; /* for list traversal */
11315   scaled n; /* the direction time at knot |p| */
11316   scaled tt; /* the direction time within a cubic */
11317   @<Other local variables for |find_direction_time|@>;
11318   @<Normalize the given direction for better accuracy;
11319     but |return| with zero result if it's zero@>;
11320   n=0; p=h; phi=0;
11321   while (1) { 
11322     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) break;
11323     q=mp_link(p);
11324     @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then
11325       |goto found| if the rotated cubic travels due east at some time |tt|;
11326       but |break| if an entire cyclic path has been traversed@>;
11327     p=q; n=n+unity;
11328   }
11329   return (-unity);
11330 FOUND: 
11331   return (n+tt);
11332 }
11333
11334 @ @<Normalize the given direction for better accuracy...@>=
11335 if ( abs(x)<abs(y) ) { 
11336   x=mp_make_fraction(mp, x,abs(y));
11337   if ( y>0 ) y=fraction_one; else y=-fraction_one;
11338 } else if ( x==0 ) { 
11339   return 0;
11340 } else  { 
11341   y=mp_make_fraction(mp, y,abs(x));
11342   if ( x>0 ) x=fraction_one; else x=-fraction_one;
11343 }
11344
11345 @ Since we're interested in the tangent directions, we work with the
11346 derivative $${1\over3}B'(x_0,x_1,x_2,x_3;t)=
11347 B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$$ instead of
11348 $B(x_0,x_1,x_2,x_3;t)$ itself. The derived coefficients are also scaled up
11349 in order to achieve better accuracy.
11350
11351 The given path may turn abruptly at a knot, and it might pass the critical
11352 tangent direction at such a time. Therefore we remember the direction |phi|
11353 in which the previous rotated cubic was traveling. (The value of |phi| will be
11354 undefined on the first cubic, i.e., when |n=0|.)
11355
11356 @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then...@>=
11357 tt=0;
11358 @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples of the control
11359   points of the rotated derivatives@>;
11360 if ( y1==0 ) if ( x1>=0 ) goto FOUND;
11361 if ( n>0 ) { 
11362   @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>;
11363   if ( p==h ) break;
11364   };
11365 if ( (x3!=0)||(y3!=0) ) phi=mp_n_arg(mp, x3,y3);
11366 @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by
11367   |x1,x2,x3,y1,y2,y3| travels eastward at some time~|tt|@>
11368
11369 @ @<Other local variables for |find_direction_time|@>=
11370 scaled x1,x2,x3,y1,y2,y3;  /* multiples of rotated derivatives */
11371 angle theta,phi; /* angles of exit and entry at a knot */
11372 fraction t; /* temp storage */
11373
11374 @ @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples...@>=
11375 x1=right_x(p)-x_coord(p); x2=left_x(q)-right_x(p);
11376 x3=x_coord(q)-left_x(q);
11377 y1=right_y(p)-y_coord(p); y2=left_y(q)-right_y(p);
11378 y3=y_coord(q)-left_y(q);
11379 max=abs(x1);
11380 if ( abs(x2)>max ) max=abs(x2);
11381 if ( abs(x3)>max ) max=abs(x3);
11382 if ( abs(y1)>max ) max=abs(y1);
11383 if ( abs(y2)>max ) max=abs(y2);
11384 if ( abs(y3)>max ) max=abs(y3);
11385 if ( max==0 ) goto FOUND;
11386 while ( max<fraction_half ){ 
11387   max+=max; x1+=x1; x2+=x2; x3+=x3;
11388   y1+=y1; y2+=y2; y3+=y3;
11389 }
11390 t=x1; x1=mp_take_fraction(mp, x1,x)+mp_take_fraction(mp, y1,y);
11391 y1=mp_take_fraction(mp, y1,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11392 t=x2; x2=mp_take_fraction(mp, x2,x)+mp_take_fraction(mp, y2,y);
11393 y2=mp_take_fraction(mp, y2,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11394 t=x3; x3=mp_take_fraction(mp, x3,x)+mp_take_fraction(mp, y3,y);
11395 y3=mp_take_fraction(mp, y3,x)-mp_take_fraction(mp, t,y)
11396
11397 @ @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>=
11398 theta=mp_n_arg(mp, x1,y1);
11399 if ( theta>=0 ) if ( phi<=0 ) if ( phi>=theta-one_eighty_deg ) goto FOUND;
11400 if ( theta<=0 ) if ( phi>=0 ) if ( phi<=theta+one_eighty_deg ) goto FOUND
11401
11402 @ In this step we want to use the |crossing_point| routine to find the
11403 roots of the quadratic equation $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$.
11404 Several complications arise: If the quadratic equation has a double root,
11405 the curve never crosses zero, and |crossing_point| will find nothing;
11406 this case occurs iff $y_1y_3=y_2^2$ and $y_1y_2<0$. If the quadratic
11407 equation has simple roots, or only one root, we may have to negate it
11408 so that $B(y_1,y_2,y_3;t)$ crosses from positive to negative at its first root.
11409 And finally, we need to do special things if $B(y_1,y_2,y_3;t)$ is
11410 identically zero.
11411
11412 @ @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by...@>=
11413 if ( x1<0 ) if ( x2<0 ) if ( x3<0 ) goto DONE;
11414 if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y3,y2,y2)==0 ) {
11415   @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11416     either |goto found| or |goto done|@>;
11417 }
11418 if ( y1<=0 ) {
11419   if ( y1<0 ) { y1=-y1; y2=-y2; y3=-y3; }
11420   else if ( y2>0 ){ y2=-y2; y3=-y3; };
11421 }
11422 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$ to see if
11423   $B(x_1,x_2,x_3;t)\ge0$@>;
11424 DONE:
11425
11426 @ The quadratic polynomial $B(y_1,y_2,y_3;t)$ begins |>=0| and has at most
11427 two roots, because we know that it isn't identically zero.
11428
11429 It must be admitted that the |crossing_point| routine is not perfectly accurate;
11430 rounding errors might cause it to find a root when $y_1y_3>y_2^2$, or to
11431 miss the roots when $y_1y_3<y_2^2$. The rotation process is itself
11432 subject to rounding errors. Yet this code optimistically tries to
11433 do the right thing.
11434
11435 @d we_found_it { tt=(t+04000) / 010000; goto FOUND; }
11436
11437 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$...@>=
11438 t=mp_crossing_point(mp, y1,y2,y3);
11439 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11440 y2=t_of_the_way(y2,y3);
11441 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11442 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11443 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11444 if ( x1>=0 ) we_found_it;
11445 if ( y2>0 ) y2=0;
11446 tt=t; t=mp_crossing_point(mp, 0,-y2,-y3);
11447 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11448 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11449 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11450 if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) { 
11451   t=t_of_the_way(tt,fraction_one); we_found_it;
11452 }
11453
11454 @ @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11455     either |goto found| or |goto done|@>=
11456
11457   if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y2,0,0)<0 ) {
11458     t=mp_make_fraction(mp, y1,y1-y2);
11459     x1=t_of_the_way(x1,x2);
11460     x2=t_of_the_way(x2,x3);
11461     if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) we_found_it;
11462   } else if ( y3==0 ) {
11463     if ( y1==0 ) {
11464       @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|@>;
11465     } else if ( x3>=0 ) {
11466       tt=unity; goto FOUND;
11467     }
11468   }
11469   goto DONE;
11470 }
11471
11472 @ At this point we know that the derivative of |y(t)| is identically zero,
11473 and that |x1<0|; but either |x2>=0| or |x3>=0|, so there's some hope of
11474 traveling east.
11475
11476 @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|...@>=
11477
11478   t=mp_crossing_point(mp, -x1,-x2,-x3);
11479   if ( t<=fraction_one ) we_found_it;
11480   if ( mp_ab_vs_cd(mp, x1,x3,x2,x2)<=0 ) { 
11481     t=mp_make_fraction(mp, x1,x1-x2); we_found_it;
11482   }
11483 }
11484
11485 @ The intersection of two cubics can be found by an interesting variant
11486 of the general bisection scheme described in the introduction to
11487 |crossing_point|.\
11488 Given $w(t)=B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and $z(t)=B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$,
11489 we wish to find a pair of times $(t_1,t_2)$ such that $w(t_1)=z(t_2)$,
11490 if an intersection exists. First we find the smallest rectangle that
11491 encloses the points $\{w_0,w_1,w_2,w_3\}$ and check that it overlaps
11492 the smallest rectangle that encloses
11493 $\{z_0,z_1,z_2,z_3\}$; if not, the cubics certainly don't intersect.
11494 But if the rectangles do overlap, we bisect the intervals, getting
11495 new cubics $w'$ and~$w''$, $z'$~and~$z''$; the intersection routine first
11496 tries for an intersection between $w'$ and~$z'$, then (if unsuccessful)
11497 between $w'$ and~$z''$, then (if still unsuccessful) between $w''$ and~$z'$,
11498 finally (if thrice unsuccessful) between $w''$ and~$z''$. After $l$~successful
11499 levels of bisection we will have determined the intersection times $t_1$
11500 and~$t_2$ to $l$~bits of accuracy.
11501
11502 \def\submin{_{\rm min}} \def\submax{_{\rm max}}
11503 As before, it is better to work with the numbers $W_k=2^l(w_k-w_{k-1})$
11504 and $Z_k=2^l(z_k-z_{k-1})$ rather than the coefficients $w_k$ and $z_k$
11505 themselves. We also need one other quantity, $\Delta=2^l(w_0-z_0)$,
11506 to determine when the enclosing rectangles overlap. Here's why:
11507 The $x$~coordinates of~$w(t)$ are between $u\submin$ and $u\submax$,
11508 and the $x$~coordinates of~$z(t)$ are between $x\submin$ and $x\submax$,
11509 if we write $w_k=(u_k,v_k)$ and $z_k=(x_k,y_k)$ and $u\submin=
11510 \min(u_0,u_1,u_2,u_3)$, etc. These intervals of $x$~coordinates
11511 overlap if and only if $u\submin\L x\submax$ and
11512 $x\submin\L u\submax$. Letting
11513 $$U\submin=\min(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),\;
11514   U\submax=\max(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),$$
11515 we have $2^lu\submin=2^lu_0+U\submin$, etc.; the condition for overlap
11516 reduces to
11517 $$X\submin-U\submax\L 2^l(u_0-x_0)\L X\submax-U\submin.$$
11518 Thus we want to maintain the quantity $2^l(u_0-x_0)$; similarly,
11519 the quantity $2^l(v_0-y_0)$ accounts for the $y$~coordinates. The
11520 coordinates of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ must stay bounded as $l$ increases,
11521 because of the overlap condition; i.e., we know that $X\submin$,
11522 $X\submax$, and their relatives are bounded, hence $X\submax-
11523 U\submin$ and $X\submin-U\submax$ are bounded.
11524
11525 @ Incidentally, if the given cubics intersect more than once, the process
11526 just sketched will not necessarily find the lexicographically smallest pair
11527 $(t_1,t_2)$. The solution actually obtained will be smallest in ``shuffled
11528 order''; i.e., if $t_1=(.a_1a_2\ldots a_{16})_2$ and
11529 $t_2=(.b_1b_2\ldots b_{16})_2$, then we will minimize
11530 $a_1b_1a_2b_2\ldots a_{16}b_{16}$, not
11531 $a_1a_2\ldots a_{16}b_1b_2\ldots b_{16}$.
11532 Shuffled order agrees with lexicographic order if all pairs of solutions
11533 $(t_1,t_2)$ and $(t_1',t_2')$ have the property that $t_1<t_1'$ iff
11534 $t_2<t_2'$; but in general, lexicographic order can be quite different,
11535 and the bisection algorithm would be substantially less efficient if it were
11536 constrained by lexicographic order.
11537
11538 For example, suppose that an overlap has been found for $l=3$ and
11539 $(t_1,t_2)= (.101,.011)$ in binary, but that no overlap is produced by
11540 either of the alternatives $(.1010,.0110)$, $(.1010,.0111)$ at level~4.
11541 Then there is probably an intersection in one of the subintervals
11542 $(.1011,.011x)$; but lexicographic order would require us to explore
11543 $(.1010,.1xxx)$ and $(.1011,.00xx)$ and $(.1011,.010x)$ first. We wouldn't
11544 want to store all of the subdivision data for the second path, so the
11545 subdivisions would have to be regenerated many times. Such inefficiencies
11546 would be associated with every `1' in the binary representation of~$t_1$.
11547
11548 @ The subdivision process introduces rounding errors, hence we need to
11549 make a more liberal test for overlap. It is not hard to show that the
11550 computed values of $U_i$ differ from the truth by at most~$l$, on
11551 level~$l$, hence $U\submin$ and $U\submax$ will be at most $3l$ in error.
11552 If $\beta$ is an upper bound on the absolute error in the computed
11553 components of $\Delta=(|delx|,|dely|)$ on level~$l$, we will replace
11554 the test `$X\submin-U\submax\L|delx|$' by the more liberal test
11555 `$X\submin-U\submax\L|delx|+|tol|$', where $|tol|=6l+\beta$.
11556
11557 More accuracy is obtained if we try the algorithm first with |tol=0|;
11558 the more liberal tolerance is used only if an exact approach fails.
11559 It is convenient to do this double-take by letting `3' in the preceding
11560 paragraph be a parameter, which is first 0, then 3.
11561
11562 @<Glob...@>=
11563 unsigned int tol_step; /* either 0 or 3, usually */
11564
11565 @ We shall use an explicit stack to implement the recursive bisection
11566 method described above. The |bisect_stack| array will contain numerous 5-word
11567 packets like $(U_1,U_2,U_3,U\submin,U\submax)$, as well as 20-word packets
11568 comprising the 5-word packets for $U$, $V$, $X$, and~$Y$.
11569
11570 The following macros define the allocation of stack positions to
11571 the quantities needed for bisection-intersection.
11572
11573 @d stack_1(A) mp->bisect_stack[(A)] /* $U_1$, $V_1$, $X_1$, or $Y_1$ */
11574 @d stack_2(A) mp->bisect_stack[(A)+1] /* $U_2$, $V_2$, $X_2$, or $Y_2$ */
11575 @d stack_3(A) mp->bisect_stack[(A)+2] /* $U_3$, $V_3$, $X_3$, or $Y_3$ */
11576 @d stack_min(A) mp->bisect_stack[(A)+3]
11577   /* $U\submin$, $V\submin$, $X\submin$, or $Y\submin$ */
11578 @d stack_max(A) mp->bisect_stack[(A)+4]
11579   /* $U\submax$, $V\submax$, $X\submax$, or $Y\submax$ */
11580 @d int_packets 20 /* number of words to represent $U_k$, $V_k$, $X_k$, and $Y_k$ */
11581 @#
11582 @d u_packet(A) ((A)-5)
11583 @d v_packet(A) ((A)-10)
11584 @d x_packet(A) ((A)-15)
11585 @d y_packet(A) ((A)-20)
11586 @d l_packets (mp->bisect_ptr-int_packets)
11587 @d r_packets mp->bisect_ptr
11588 @d ul_packet u_packet(l_packets) /* base of $U'_k$ variables */
11589 @d vl_packet v_packet(l_packets) /* base of $V'_k$ variables */
11590 @d xl_packet x_packet(l_packets) /* base of $X'_k$ variables */
11591 @d yl_packet y_packet(l_packets) /* base of $Y'_k$ variables */
11592 @d ur_packet u_packet(r_packets) /* base of $U''_k$ variables */
11593 @d vr_packet v_packet(r_packets) /* base of $V''_k$ variables */
11594 @d xr_packet x_packet(r_packets) /* base of $X''_k$ variables */
11595 @d yr_packet y_packet(r_packets) /* base of $Y''_k$ variables */
11596 @#
11597 @d u1l stack_1(ul_packet) /* $U'_1$ */
11598 @d u2l stack_2(ul_packet) /* $U'_2$ */
11599 @d u3l stack_3(ul_packet) /* $U'_3$ */
11600 @d v1l stack_1(vl_packet) /* $V'_1$ */
11601 @d v2l stack_2(vl_packet) /* $V'_2$ */
11602 @d v3l stack_3(vl_packet) /* $V'_3$ */
11603 @d x1l stack_1(xl_packet) /* $X'_1$ */
11604 @d x2l stack_2(xl_packet) /* $X'_2$ */
11605 @d x3l stack_3(xl_packet) /* $X'_3$ */
11606 @d y1l stack_1(yl_packet) /* $Y'_1$ */
11607 @d y2l stack_2(yl_packet) /* $Y'_2$ */
11608 @d y3l stack_3(yl_packet) /* $Y'_3$ */
11609 @d u1r stack_1(ur_packet) /* $U''_1$ */
11610 @d u2r stack_2(ur_packet) /* $U''_2$ */
11611 @d u3r stack_3(ur_packet) /* $U''_3$ */
11612 @d v1r stack_1(vr_packet) /* $V''_1$ */
11613 @d v2r stack_2(vr_packet) /* $V''_2$ */
11614 @d v3r stack_3(vr_packet) /* $V''_3$ */
11615 @d x1r stack_1(xr_packet) /* $X''_1$ */
11616 @d x2r stack_2(xr_packet) /* $X''_2$ */
11617 @d x3r stack_3(xr_packet) /* $X''_3$ */
11618 @d y1r stack_1(yr_packet) /* $Y''_1$ */
11619 @d y2r stack_2(yr_packet) /* $Y''_2$ */
11620 @d y3r stack_3(yr_packet) /* $Y''_3$ */
11621 @#
11622 @d stack_dx mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr] /* stacked value of |delx| */
11623 @d stack_dy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+1] /* stacked value of |dely| */
11624 @d stack_tol mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+2] /* stacked value of |tol| */
11625 @d stack_uv mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+3] /* stacked value of |uv| */
11626 @d stack_xy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+4] /* stacked value of |xy| */
11627 @d int_increment (int_packets+int_packets+5) /* number of stack words per level */
11628
11629 @<Glob...@>=
11630 integer *bisect_stack;
11631 integer bisect_ptr;
11632
11633 @ @<Allocate or initialize ...@>=
11634 mp->bisect_stack = xmalloc((bistack_size+1),sizeof(integer));
11635
11636 @ @<Dealloc variables@>=
11637 xfree(mp->bisect_stack);
11638
11639 @ @<Check the ``constant''...@>=
11640 if ( int_packets+17*int_increment>bistack_size ) mp->bad=19;
11641
11642 @ Computation of the min and max is a tedious but fairly fast sequence of
11643 instructions; exactly four comparisons are made in each branch.
11644
11645 @d set_min_max(A) 
11646   if ( stack_1((A))<0 ) {
11647     if ( stack_3((A))>=0 ) {
11648       if ( stack_2((A))<0 ) stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11649       else stack_min((A))=stack_1((A));
11650       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11651       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11652     } else { 
11653       stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11654       if ( stack_min((A))>stack_1((A)) ) stack_min((A))=stack_1((A));
11655       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11656       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11657     }
11658   } else if ( stack_3((A))<=0 ) {
11659     if ( stack_2((A))>0 ) stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11660     else stack_max((A))=stack_1((A));
11661     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11662     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11663   } else  { 
11664     stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11665     if ( stack_max((A))<stack_1((A)) ) stack_max((A))=stack_1((A));
11666     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11667     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11668   }
11669
11670 @ It's convenient to keep the current values of $l$, $t_1$, and $t_2$ in
11671 the integer form $2^l+2^lt_1$ and $2^l+2^lt_2$. The |cubic_intersection|
11672 routine uses global variables |cur_t| and |cur_tt| for this purpose;
11673 after successful completion, |cur_t| and |cur_tt| will contain |unity|
11674 plus the |scaled| values of $t_1$ and~$t_2$.
11675
11676 The values of |cur_t| and |cur_tt| will be set to zero if |cubic_intersection|
11677 finds no intersection. The routine gives up and gives an approximate answer
11678 if it has backtracked
11679 more than 5000 times (otherwise there are cases where several minutes
11680 of fruitless computation would be possible).
11681
11682 @d max_patience 5000
11683
11684 @<Glob...@>=
11685 integer cur_t;integer cur_tt; /* controls and results of |cubic_intersection| */
11686 integer time_to_go; /* this many backtracks before giving up */
11687 integer max_t; /* maximum of $2^{l+1}$ so far achieved */
11688
11689 @ The given cubics $B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and
11690 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$ are specified in adjacent knot nodes |(p,mp_link(p))|
11691 and |(pp,mp_link(pp))|, respectively.
11692
11693 @c void mp_cubic_intersection (MP mp,pointer p, pointer pp) {
11694   pointer q,qq; /* |mp_link(p)|, |mp_link(pp)| */
11695   mp->time_to_go=max_patience; mp->max_t=2;
11696   @<Initialize for intersections at level zero@>;
11697 CONTINUE:
11698   while (1) { 
11699     if ( mp->delx-mp->tol<=stack_max(x_packet(mp->xy))-stack_min(u_packet(mp->uv)))
11700     if ( mp->delx+mp->tol>=stack_min(x_packet(mp->xy))-stack_max(u_packet(mp->uv)))
11701     if ( mp->dely-mp->tol<=stack_max(y_packet(mp->xy))-stack_min(v_packet(mp->uv)))
11702     if ( mp->dely+mp->tol>=stack_min(y_packet(mp->xy))-stack_max(v_packet(mp->uv))) 
11703     { 
11704       if ( mp->cur_t>=mp->max_t ){ 
11705         if ( mp->max_t==two ) { /* we've done 17 bisections */ 
11706            mp->cur_t=halfp(mp->cur_t+1); 
11707                mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt+1); 
11708            return;
11709         }
11710         mp->max_t+=mp->max_t; mp->appr_t=mp->cur_t; mp->appr_tt=mp->cur_tt;
11711       }
11712       @<Subdivide for a new level of intersection@>;
11713       goto CONTINUE;
11714     }
11715     if ( mp->time_to_go>0 ) {
11716       decr(mp->time_to_go);
11717     } else { 
11718       while ( mp->appr_t<unity ) { 
11719         mp->appr_t+=mp->appr_t; mp->appr_tt+=mp->appr_tt;
11720       }
11721       mp->cur_t=mp->appr_t; mp->cur_tt=mp->appr_tt; return;
11722     }
11723     @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>;
11724   }
11725 }
11726
11727 @ The following variables are global, although they are used only by
11728 |cubic_intersection|, because it is necessary on some machines to
11729 split |cubic_intersection| up into two procedures.
11730
11731 @<Glob...@>=
11732 integer delx;integer dely; /* the components of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ */
11733 integer tol; /* bound on the uncertainty in the overlap test */
11734 integer uv;
11735 integer xy; /* pointers to the current packets of interest */
11736 integer three_l; /* |tol_step| times the bisection level */
11737 integer appr_t;integer appr_tt; /* best approximations known to the answers */
11738
11739 @ We shall assume that the coordinates are sufficiently non-extreme that
11740 integer overflow will not occur.
11741 @^overflow in arithmetic@>
11742
11743 @<Initialize for intersections at level zero@>=
11744 q=mp_link(p); qq=mp_link(pp); mp->bisect_ptr=int_packets;
11745 u1r=right_x(p)-x_coord(p); u2r=left_x(q)-right_x(p);
11746 u3r=x_coord(q)-left_x(q); set_min_max(ur_packet);
11747 v1r=right_y(p)-y_coord(p); v2r=left_y(q)-right_y(p);
11748 v3r=y_coord(q)-left_y(q); set_min_max(vr_packet);
11749 x1r=right_x(pp)-x_coord(pp); x2r=left_x(qq)-right_x(pp);
11750 x3r=x_coord(qq)-left_x(qq); set_min_max(xr_packet);
11751 y1r=right_y(pp)-y_coord(pp); y2r=left_y(qq)-right_y(pp);
11752 y3r=y_coord(qq)-left_y(qq); set_min_max(yr_packet);
11753 mp->delx=x_coord(p)-x_coord(pp); mp->dely=y_coord(p)-y_coord(pp);
11754 mp->tol=0; mp->uv=r_packets; mp->xy=r_packets; 
11755 mp->three_l=0; mp->cur_t=1; mp->cur_tt=1
11756
11757 @ @<Subdivide for a new level of intersection@>=
11758 stack_dx=mp->delx; stack_dy=mp->dely; stack_tol=mp->tol; 
11759 stack_uv=mp->uv; stack_xy=mp->xy;
11760 mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr+int_increment;
11761 mp->cur_t+=mp->cur_t; mp->cur_tt+=mp->cur_tt;
11762 u1l=stack_1(u_packet(mp->uv)); u3r=stack_3(u_packet(mp->uv));
11763 u2l=half(u1l+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11764 u2r=half(u3r+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11765 u3l=half(u2l+u2r); u1r=u3l;
11766 set_min_max(ul_packet); set_min_max(ur_packet);
11767 v1l=stack_1(v_packet(mp->uv)); v3r=stack_3(v_packet(mp->uv));
11768 v2l=half(v1l+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11769 v2r=half(v3r+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11770 v3l=half(v2l+v2r); v1r=v3l;
11771 set_min_max(vl_packet); set_min_max(vr_packet);
11772 x1l=stack_1(x_packet(mp->xy)); x3r=stack_3(x_packet(mp->xy));
11773 x2l=half(x1l+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11774 x2r=half(x3r+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11775 x3l=half(x2l+x2r); x1r=x3l;
11776 set_min_max(xl_packet); set_min_max(xr_packet);
11777 y1l=stack_1(y_packet(mp->xy)); y3r=stack_3(y_packet(mp->xy));
11778 y2l=half(y1l+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11779 y2r=half(y3r+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11780 y3l=half(y2l+y2r); y1r=y3l;
11781 set_min_max(yl_packet); set_min_max(yr_packet);
11782 mp->uv=l_packets; mp->xy=l_packets;
11783 mp->delx+=mp->delx; mp->dely+=mp->dely;
11784 mp->tol=mp->tol-mp->three_l+mp->tol_step; 
11785 mp->tol+=mp->tol; mp->three_l=mp->three_l+mp->tol_step
11786
11787 @ @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>=
11788 NOT_FOUND: 
11789 if ( odd(mp->cur_tt) ) {
11790   if ( odd(mp->cur_t) ) {
11791      @<Descend to the previous level and |goto not_found|@>;
11792   } else { 
11793     incr(mp->cur_t);
11794     mp->delx=mp->delx+stack_1(u_packet(mp->uv))+stack_2(u_packet(mp->uv))
11795       +stack_3(u_packet(mp->uv));
11796     mp->dely=mp->dely+stack_1(v_packet(mp->uv))+stack_2(v_packet(mp->uv))
11797       +stack_3(v_packet(mp->uv));
11798     mp->uv=mp->uv+int_packets; /* switch from |l_packets| to |r_packets| */
11799     decr(mp->cur_tt); mp->xy=mp->xy-int_packets; 
11800          /* switch from |r_packets| to |l_packets| */
11801     mp->delx=mp->delx+stack_1(x_packet(mp->xy))+stack_2(x_packet(mp->xy))
11802       +stack_3(x_packet(mp->xy));
11803     mp->dely=mp->dely+stack_1(y_packet(mp->xy))+stack_2(y_packet(mp->xy))
11804       +stack_3(y_packet(mp->xy));
11805   }
11806 } else { 
11807   incr(mp->cur_tt); mp->tol=mp->tol+mp->three_l;
11808   mp->delx=mp->delx-stack_1(x_packet(mp->xy))-stack_2(x_packet(mp->xy))
11809     -stack_3(x_packet(mp->xy));
11810   mp->dely=mp->dely-stack_1(y_packet(mp->xy))-stack_2(y_packet(mp->xy))
11811     -stack_3(y_packet(mp->xy));
11812   mp->xy=mp->xy+int_packets; /* switch from |l_packets| to |r_packets| */
11813 }
11814
11815 @ @<Descend to the previous level...@>=
11816
11817   mp->cur_t=halfp(mp->cur_t); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt);
11818   if ( mp->cur_t==0 ) return;
11819   mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr-int_increment; 
11820   mp->three_l=mp->three_l-mp->tol_step;
11821   mp->delx=stack_dx; mp->dely=stack_dy; mp->tol=stack_tol; 
11822   mp->uv=stack_uv; mp->xy=stack_xy;
11823   goto NOT_FOUND;
11824 }
11825
11826 @ The |path_intersection| procedure is much simpler.
11827 It invokes |cubic_intersection| in lexicographic order until finding a
11828 pair of cubics that intersect. The final intersection times are placed in
11829 |cur_t| and~|cur_tt|.
11830
11831 @c void mp_path_intersection (MP mp,pointer h, pointer hh) {
11832   pointer p,pp; /* link registers that traverse the given paths */
11833   integer n,nn; /* integer parts of intersection times, minus |unity| */
11834   @<Change one-point paths into dead cycles@>;
11835   mp->tol_step=0;
11836   do {  
11837     n=-unity; p=h;
11838     do {  
11839       if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
11840         nn=-unity; pp=hh;
11841         do {  
11842           if ( right_type(pp)!=mp_endpoint )  { 
11843             mp_cubic_intersection(mp, p,pp);
11844             if ( mp->cur_t>0 ) { 
11845               mp->cur_t=mp->cur_t+n; mp->cur_tt=mp->cur_tt+nn; 
11846               return;
11847             }
11848           }
11849           nn=nn+unity; pp=mp_link(pp);
11850         } while (pp!=hh);
11851       }
11852       n=n+unity; p=mp_link(p);
11853     } while (p!=h);
11854     mp->tol_step=mp->tol_step+3;
11855   } while (mp->tol_step<=3);
11856   mp->cur_t=-unity; mp->cur_tt=-unity;
11857 }
11858
11859 @ @<Change one-point paths...@>=
11860 if ( right_type(h)==mp_endpoint ) {
11861   right_x(h)=x_coord(h); left_x(h)=x_coord(h);
11862   right_y(h)=y_coord(h); left_y(h)=y_coord(h); right_type(h)=mp_explicit;
11863 }
11864 if ( right_type(hh)==mp_endpoint ) {
11865   right_x(hh)=x_coord(hh); left_x(hh)=x_coord(hh);
11866   right_y(hh)=y_coord(hh); left_y(hh)=y_coord(hh); right_type(hh)=mp_explicit;
11867 }
11868
11869 @* \[24] Dynamic linear equations.
11870 \MP\ users define variables implicitly by stating equations that should be
11871 satisfied; the computer is supposed to be smart enough to solve those equations.
11872 And indeed, the computer tries valiantly to do so, by distinguishing five
11873 different types of numeric values:
11874
11875 \smallskip\hang
11876 |type(p)=mp_known| is the nice case, when |value(p)| is the |scaled| value
11877 of the variable whose address is~|p|.
11878
11879 \smallskip\hang
11880 |type(p)=mp_dependent| means that |value(p)| is not present, but |dep_list(p)|
11881 points to a {\sl dependency list\/} that expresses the value of variable~|p|
11882 as a |scaled| number plus a sum of independent variables with |fraction|
11883 coefficients.
11884
11885 \smallskip\hang
11886 |type(p)=mp_independent| means that |value(p)=64s+m|, where |s>0| is a ``serial
11887 number'' reflecting the time this variable was first used in an equation;
11888 also |0<=m<64|, and each dependent variable
11889 that refers to this one is actually referring to the future value of
11890 this variable times~$2^m$. (Usually |m=0|, but higher degrees of
11891 scaling are sometimes needed to keep the coefficients in dependency lists
11892 from getting too large. The value of~|m| will always be even.)
11893
11894 \smallskip\hang
11895 |type(p)=mp_numeric_type| means that variable |p| hasn't appeared in an
11896 equation before, but it has been explicitly declared to be numeric.
11897
11898 \smallskip\hang
11899 |type(p)=undefined| means that variable |p| hasn't appeared before.
11900
11901 \smallskip\noindent
11902 We have actually discussed these five types in the reverse order of their
11903 history during a computation: Once |known|, a variable never again
11904 becomes |dependent|; once |dependent|, it almost never again becomes
11905 |mp_independent|; once |mp_independent|, it never again becomes |mp_numeric_type|;
11906 and once |mp_numeric_type|, it never again becomes |undefined| (except
11907 of course when the user specifically decides to scrap the old value
11908 and start again). A backward step may, however, take place: Sometimes
11909 a |dependent| variable becomes |mp_independent| again, when one of the
11910 independent variables it depends on is reverting to |undefined|.
11911
11912
11913 The next patch detects overflow of independent-variable serial
11914 numbers. Diagnosed and patched by Thorsten Dahlheimer.
11915
11916 @d s_scale 64 /* the serial numbers are multiplied by this factor */
11917 @d new_indep(A)  /* create a new independent variable */
11918   { if ( mp->serial_no>el_gordo-s_scale )
11919     mp_fatal_error(mp, "variable instance identifiers exhausted");
11920   type((A))=mp_independent; mp->serial_no=mp->serial_no+s_scale;
11921   value((A))=mp->serial_no;
11922   }
11923
11924 @<Glob...@>=
11925 integer serial_no; /* the most recent serial number, times |s_scale| */
11926
11927 @ @<Make variable |q+s| newly independent@>=new_indep(q+s)
11928
11929 @ But how are dependency lists represented? It's simple: The linear combination
11930 $\alpha_1v_1+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$ appears in |k+1| value nodes. If
11931 |q=dep_list(p)| points to this list, and if |k>0|, then |value(q)=
11932 @t$\alpha_1$@>| (which is a |fraction|); |info(q)| points to the location
11933 of $\alpha_1$; and |mp_link(p)| points to the dependency list
11934 $\alpha_2v_2+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$. On the other hand if |k=0|,
11935 then |value(q)=@t$\beta$@>| (which is |scaled|) and |info(q)=null|.
11936 The independent variables $v_1$, \dots,~$v_k$ have been sorted so that
11937 they appear in decreasing order of their |value| fields (i.e., of
11938 their serial numbers). \ (It is convenient to use decreasing order,
11939 since |value(null)=0|. If the independent variables were not sorted by
11940 serial number but by some other criterion, such as their location in |mem|,
11941 the equation-solving mechanism would be too system-dependent, because
11942 the ordering can affect the computed results.)
11943
11944 The |link| field in the node that contains the constant term $\beta$ is
11945 called the {\sl final link\/} of the dependency list. \MP\ maintains
11946 a doubly-linked master list of all dependency lists, in terms of a permanently
11947 allocated node
11948 in |mem| called |dep_head|. If there are no dependencies, we have
11949 |mp_link(dep_head)=dep_head| and |prev_dep(dep_head)=dep_head|;
11950 otherwise |mp_link(dep_head)| points to the first dependent variable, say~|p|,
11951 and |prev_dep(p)=dep_head|. We have |type(p)=mp_dependent|, and |dep_list(p)|
11952 points to its dependency list. If the final link of that dependency list
11953 occurs in location~|q|, then |mp_link(q)| points to the next dependent
11954 variable (say~|r|); and we have |prev_dep(r)=q|, etc.
11955
11956 @d dep_list(A) mp_link(value_loc((A)))
11957   /* half of the |value| field in a |dependent| variable */
11958 @d prev_dep(A) info(value_loc((A)))
11959   /* the other half; makes a doubly linked list */
11960 @d dep_node_size 2 /* the number of words per dependency node */
11961
11962 @<Initialize table entries...@>= mp->serial_no=0;
11963 mp_link(dep_head)=dep_head; prev_dep(dep_head)=dep_head;
11964 info(dep_head)=null; dep_list(dep_head)=null;
11965
11966 @ Actually the description above contains a little white lie. There's
11967 another kind of variable called |mp_proto_dependent|, which is
11968 just like a |dependent| one except that the $\alpha$ coefficients
11969 in its dependency list are |scaled| instead of being fractions.
11970 Proto-dependency lists are mixed with dependency lists in the
11971 nodes reachable from |dep_head|.
11972
11973 @ Here is a procedure that prints a dependency list in symbolic form.
11974 The second parameter should be either |dependent| or |mp_proto_dependent|,
11975 to indicate the scaling of the coefficients.
11976
11977 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
11978 void mp_print_dependency (MP mp,pointer p, quarterword t) {
11979   integer v; /* a coefficient */
11980   pointer pp,q; /* for list manipulation */
11981   pp=p;
11982   while (true) { 
11983     v=abs(value(p)); q=info(p);
11984     if ( q==null ) { /* the constant term */
11985       if ( (v!=0)||(p==pp) ) {
11986          if ( value(p)>0 ) if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, xord('+'));
11987          mp_print_scaled(mp, value(p));
11988       }
11989       return;
11990     }
11991     @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>;
11992     if ( type(q)!=mp_independent ) mp_confusion(mp, "dep");
11993 @:this can't happen dep}{\quad dep@>
11994     mp_print_variable_name(mp, q); v=value(q) % s_scale;
11995     while ( v>0 ) { mp_print(mp, "*4"); v=v-2; }
11996     p=mp_link(p);
11997   }
11998 }
11999
12000 @ @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>=
12001 if ( value(p)<0 ) mp_print_char(mp, xord('-'));
12002 else if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, xord('+'));
12003 if ( t==mp_dependent ) v=mp_round_fraction(mp, v);
12004 if ( v!=unity ) mp_print_scaled(mp, v)
12005
12006 @ The maximum absolute value of a coefficient in a given dependency list
12007 is returned by the following simple function.
12008
12009 @c fraction mp_max_coef (MP mp,pointer p) {
12010   fraction x; /* the maximum so far */
12011   x=0;
12012   while ( info(p)!=null ) {
12013     if ( abs(value(p))>x ) x=abs(value(p));
12014     p=mp_link(p);
12015   }
12016   return x;
12017 }
12018
12019 @ One of the main operations needed on dependency lists is to add a multiple
12020 of one list to the other; we call this |p_plus_fq|, where |p| and~|q| point
12021 to dependency lists and |f| is a fraction.
12022
12023 If the coefficient of any independent variable becomes |coef_bound| or
12024 more, in absolute value, this procedure changes the type of that variable
12025 to `|independent_needing_fix|', and sets the global variable |fix_needed|
12026 to~|true|. The value of $|coef_bound|=\mu$ is chosen so that
12027 $\mu^2+\mu<8$; this means that the numbers we deal with won't
12028 get too large. (Instead of the ``optimum'' $\mu=(\sqrt{33}-1)/2\approx
12029 2.3723$, the safer value 7/3 is taken as the threshold.)
12030
12031 The changes mentioned in the preceding paragraph are actually done only if
12032 the global variable |watch_coefs| is |true|. But it usually is; in fact,
12033 it is |false| only when \MP\ is making a dependency list that will soon
12034 be equated to zero.
12035
12036 Several procedures that act on dependency lists, including |p_plus_fq|,
12037 set the global variable |dep_final| to the final (constant term) node of
12038 the dependency list that they produce.
12039
12040 @d coef_bound 04525252525 /* |fraction| approximation to 7/3 */
12041 @d independent_needing_fix 0
12042
12043 @<Glob...@>=
12044 boolean fix_needed; /* does at least one |independent| variable need scaling? */
12045 boolean watch_coefs; /* should we scale coefficients that exceed |coef_bound|? */
12046 pointer dep_final; /* location of the constant term and final link */
12047
12048 @ @<Set init...@>=
12049 mp->fix_needed=false; mp->watch_coefs=true;
12050
12051 @ The |p_plus_fq| procedure has a fourth parameter, |t|, that should be
12052 set to |mp_proto_dependent| if |p| is a proto-dependency list. In this
12053 case |f| will be |scaled|, not a |fraction|. Similarly, the fifth parameter~|tt|
12054 should be |mp_proto_dependent| if |q| is a proto-dependency list.
12055
12056 List |q| is unchanged by the operation; but list |p| is totally destroyed.
12057
12058 The final link of the dependency list or proto-dependency list returned
12059 by |p_plus_fq| is the same as the original final link of~|p|. Indeed, the
12060 constant term of the result will be located in the same |mem| location
12061 as the original constant term of~|p|.
12062
12063 Coefficients of the result are assumed to be zero if they are less than
12064 a certain threshold. This compensates for inevitable rounding errors,
12065 and tends to make more variables `|known|'. The threshold is approximately
12066 $10^{-5}$ in the case of normal dependency lists, $10^{-4}$ for
12067 proto-dependencies.
12068
12069 @d fraction_threshold 2685 /* a |fraction| coefficient less than this is zeroed */
12070 @d half_fraction_threshold 1342 /* half of |fraction_threshold| */
12071 @d scaled_threshold 8 /* a |scaled| coefficient less than this is zeroed */
12072 @d half_scaled_threshold 4 /* half of |scaled_threshold| */
12073
12074 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12075 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12076                       pointer q, quarterword t, quarterword tt) ;
12077
12078 @ @c
12079 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12080                       pointer q, quarterword t, quarterword tt) {
12081   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12082   pointer r,s; /* for list manipulation */
12083   integer threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12084   integer v; /* temporary register */
12085   if ( t==mp_dependent ) threshold=fraction_threshold;
12086   else threshold=scaled_threshold;
12087   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12088   while (1) {
12089     if ( pp==qq ) {
12090       if ( pp==null ) {
12091        break;
12092       } else {
12093         @<Contribute a term from |p|, plus |f| times the
12094           corresponding term from |q|@>
12095       }
12096     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12097       @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>
12098     } else { 
12099      mp_link(r)=p; r=p; p=mp_link(p); pp=info(p);
12100     }
12101   }
12102   if ( t==mp_dependent )
12103     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_fraction(mp, value(q),f));
12104   else  
12105     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_scaled(mp, value(q),f));
12106   mp_link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12107   return mp_link(temp_head);
12108 }
12109
12110 @ @<Contribute a term from |p|, plus |f|...@>=
12111
12112   if ( tt==mp_dependent ) v=value(p)+mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12113   else v=value(p)+mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12114   value(p)=v; s=p; p=mp_link(p);
12115   if ( abs(v)<threshold ) {
12116     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12117   } else {
12118     if ( (abs(v)>=coef_bound)  && mp->watch_coefs ) { 
12119       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12120     }
12121     mp_link(r)=s; r=s;
12122   };
12123   pp=info(p); q=mp_link(q); qq=info(q);
12124 }
12125
12126 @ @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>=
12127
12128   if ( tt==mp_dependent ) v=mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12129   else v=mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12130   if ( (unsigned)abs(v)>halfp(threshold) ) { 
12131     s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=v;
12132     if ( (abs(v)>=coef_bound) && mp->watch_coefs ) { 
12133       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12134     }
12135     mp_link(r)=s; r=s;
12136   }
12137   q=mp_link(q); qq=info(q);
12138 }
12139
12140 @ It is convenient to have another subroutine for the special case
12141 of |p_plus_fq| when |f=1.0|. In this routine lists |p| and |q| are
12142 both of the same type~|t| (either |dependent| or |mp_proto_dependent|).
12143
12144 @c pointer mp_p_plus_q (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword t) {
12145   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12146   pointer r,s; /* for list manipulation */
12147   integer threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12148   integer v; /* temporary register */
12149   if ( t==mp_dependent ) threshold=fraction_threshold;
12150   else threshold=scaled_threshold;
12151   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12152   while (1) {
12153     if ( pp==qq ) {
12154       if ( pp==null ) {
12155         break;
12156       } else {
12157         @<Contribute a term from |p|, plus the
12158           corresponding term from |q|@>
12159       }
12160     } else { 
12161           if ( value(pp)<value(qq) ) {
12162         s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=value(q);
12163         q=mp_link(q); qq=info(q); mp_link(r)=s; r=s;
12164       } else { 
12165         mp_link(r)=p; r=p; p=mp_link(p); pp=info(p);
12166       }
12167     }
12168   }
12169   value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),value(q));
12170   mp_link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12171   return mp_link(temp_head);
12172 }
12173
12174 @ @<Contribute a term from |p|, plus the...@>=
12175
12176   v=value(p)+value(q);
12177   value(p)=v; s=p; p=mp_link(p); pp=info(p);
12178   if ( abs(v)<threshold ) {
12179     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12180   } else { 
12181     if ( (abs(v)>=coef_bound ) && mp->watch_coefs ) {
12182       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12183     }
12184     mp_link(r)=s; r=s;
12185   }
12186   q=mp_link(q); qq=info(q);
12187 }
12188
12189 @ A somewhat simpler routine will multiply a dependency list
12190 by a given constant~|v|. The constant is either a |fraction| less than
12191 |fraction_one|, or it is |scaled|. In the latter case we might be forced to
12192 convert a dependency list to a proto-dependency list.
12193 Parameters |t0| and |t1| are the list types before and after;
12194 they should agree unless |t0=mp_dependent| and |t1=mp_proto_dependent|
12195 and |v_is_scaled=true|.
12196
12197 @c pointer mp_p_times_v (MP mp,pointer p, integer v, quarterword t0,
12198                          quarterword t1, boolean v_is_scaled) {
12199   pointer r,s; /* for list manipulation */
12200   integer w; /* tentative coefficient */
12201   integer threshold;
12202   boolean scaling_down;
12203   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=(!v_is_scaled);
12204   if ( t1==mp_dependent ) threshold=half_fraction_threshold;
12205   else threshold=half_scaled_threshold;
12206   r=temp_head;
12207   while ( info(p)!=null ) {    
12208     if ( scaling_down ) w=mp_take_fraction(mp, v,value(p));
12209     else w=mp_take_scaled(mp, v,value(p));
12210     if ( abs(w)<=threshold ) { 
12211       s=mp_link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12212     } else {
12213       if ( abs(w)>=coef_bound ) { 
12214         mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12215       }
12216       mp_link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=mp_link(p);
12217     }
12218   }
12219   mp_link(r)=p;
12220   if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
12221   else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
12222   return mp_link(temp_head);
12223 }
12224
12225 @ Similarly, we sometimes need to divide a dependency list
12226 by a given |scaled| constant.
12227
12228 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12229 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, quarterword 
12230   t0, quarterword t1) ;
12231
12232 @ @c
12233 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, quarterword 
12234   t0, quarterword t1) {
12235   pointer r,s; /* for list manipulation */
12236   integer w; /* tentative coefficient */
12237   integer threshold;
12238   boolean scaling_down;
12239   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=false;
12240   if ( t1==mp_dependent ) threshold=half_fraction_threshold;
12241   else threshold=half_scaled_threshold;
12242   r=temp_head;
12243   while ( info( p)!=null ) {
12244     if ( scaling_down ) {
12245       if ( abs(v)<02000000 ) w=mp_make_scaled(mp, value(p),v*010000);
12246       else w=mp_make_scaled(mp, mp_round_fraction(mp, value(p)),v);
12247     } else {
12248       w=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12249     }
12250     if ( abs(w)<=threshold ) {
12251       s=mp_link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12252     } else { 
12253       if ( abs(w)>=coef_bound ) {
12254          mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12255       }
12256       mp_link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=mp_link(p);
12257     }
12258   }
12259   mp_link(r)=p; value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12260   return mp_link(temp_head);
12261 }
12262
12263 @ Here's another utility routine for dependency lists. When an independent
12264 variable becomes dependent, we want to remove it from all existing
12265 dependencies. The |p_with_x_becoming_q| function computes the
12266 dependency list of~|p| after variable~|x| has been replaced by~|q|.
12267
12268 This procedure has basically the same calling conventions as |p_plus_fq|:
12269 List~|q| is unchanged; list~|p| is destroyed; the constant node and the
12270 final link are inherited from~|p|; and the fourth parameter tells whether
12271 or not |p| is |mp_proto_dependent|. However, the global variable |dep_final|
12272 is not altered if |x| does not occur in list~|p|.
12273
12274 @c pointer mp_p_with_x_becoming_q (MP mp,pointer p,
12275            pointer x, pointer q, quarterword t) {
12276   pointer r,s; /* for list manipulation */
12277   integer v; /* coefficient of |x| */
12278   integer sx; /* serial number of |x| */
12279   s=p; r=temp_head; sx=value(x);
12280   while ( value(info(s))>sx ) { r=s; s=mp_link(s); };
12281   if ( info(s)!=x ) { 
12282     return p;
12283   } else { 
12284     mp_link(temp_head)=p; mp_link(r)=mp_link(s); v=value(s);
12285     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12286     return mp_p_plus_fq(mp, mp_link(temp_head),v,q,t,mp_dependent);
12287   }
12288 }
12289
12290 @ Here's a simple procedure that reports an error when a variable
12291 has just received a known value that's out of the required range.
12292
12293 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12294 void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) ;
12295
12296 @ @c void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) { 
12297   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) { 
12298     print_err("Value is too large ("); mp_print_scaled(mp, x); mp_print_char(mp, xord(')'));
12299 @.Value is too large@>
12300     help4("The equation I just processed has given some variable",
12301       "a value of 4096 or more. Continue and I'll try to cope",
12302       "with that big value; but it might be dangerous.",
12303       "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
12304     mp_error(mp);
12305   }
12306 }
12307
12308 @ When a dependent variable becomes known, the following routine
12309 removes its dependency list. Here |p| points to the variable, and
12310 |q| points to the dependency list (which is one node long).
12311
12312 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12313 void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) ;
12314
12315 @ @c void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) {
12316   int t; /* the previous type */
12317   prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(p);
12318   mp_link(prev_dep(p))=mp_link(q); t=type(p);
12319   type(p)=mp_known; value(p)=value(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
12320   if ( abs(value(p))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(p));
12321   if (( mp->internal[mp_tracing_equations]>0) && mp_interesting(mp, p) ) {
12322     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "#### ");
12323 @:]]]\#\#\#\#_}{\.{\#\#\#\#}@>
12324     mp_print_variable_name(mp, p); 
12325     mp_print_char(mp, xord('=')); mp_print_scaled(mp, value(p));
12326     mp_end_diagnostic(mp, false);
12327   }
12328   if (( mp->cur_exp==p ) && mp->cur_type==t ) {
12329     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=value(p);
12330     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
12331   }
12332 }
12333
12334 @ The |fix_dependencies| routine is called into action when |fix_needed|
12335 has been triggered. The program keeps a list~|s| of independent variables
12336 whose coefficients must be divided by~4.
12337
12338 In unusual cases, this fixup process might reduce one or more coefficients
12339 to zero, so that a variable will become known more or less by default.
12340
12341 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12342 void mp_fix_dependencies (MP mp);
12343
12344 @ @c void mp_fix_dependencies (MP mp) {
12345   pointer p,q,r,s,t; /* list manipulation registers */
12346   pointer x; /* an independent variable */
12347   r=mp_link(dep_head); s=null;
12348   while ( r!=dep_head ){ 
12349     t=r;
12350     @<Run through the dependency list for variable |t|, fixing
12351       all nodes, and ending with final link~|q|@>;
12352     r=mp_link(q);
12353     if ( q==dep_list(t) ) mp_make_known(mp, t,q);
12354   }
12355   while ( s!=null ) { 
12356     p=mp_link(s); x=info(s); free_avail(s); s=p;
12357     type(x)=mp_independent; value(x)=value(x)+2;
12358   }
12359   mp->fix_needed=false;
12360 }
12361
12362 @ @d independent_being_fixed 1 /* this variable already appears in |s| */
12363
12364 @<Run through the dependency list for variable |t|...@>=
12365 r=value_loc(t); /* |mp_link(r)=dep_list(t)| */
12366 while (1) { 
12367   q=mp_link(r); x=info(q);
12368   if ( x==null ) break;
12369   if ( type(x)<=independent_being_fixed ) {
12370     if ( type(x)<independent_being_fixed ) {
12371       p=mp_get_avail(mp); mp_link(p)=s; s=p;
12372       info(s)=x; type(x)=independent_being_fixed;
12373     }
12374     value(q)=value(q) / 4;
12375     if ( value(q)==0 ) {
12376       mp_link(r)=mp_link(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size); q=r;
12377     }
12378   }
12379   r=q;
12380 }
12381
12382
12383 @ The |new_dep| routine installs a dependency list~|p| into the value node~|q|,
12384 linking it into the list of all known dependencies. We assume that
12385 |dep_final| points to the final node of list~|p|.
12386
12387 @c void mp_new_dep (MP mp,pointer q, pointer p) {
12388   pointer r; /* what used to be the first dependency */
12389   dep_list(q)=p; prev_dep(q)=dep_head;
12390   r=mp_link(dep_head); mp_link(mp->dep_final)=r; prev_dep(r)=mp->dep_final;
12391   mp_link(dep_head)=q;
12392 }
12393
12394 @ Here is one of the ways a dependency list gets started.
12395 The |const_dependency| routine produces a list that has nothing but
12396 a constant term.
12397
12398 @c pointer mp_const_dependency (MP mp, scaled v) {
12399   mp->dep_final=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12400   value(mp->dep_final)=v; info(mp->dep_final)=null;
12401   return mp->dep_final;
12402 }
12403
12404 @ And here's a more interesting way to start a dependency list from scratch:
12405 The parameter to |single_dependency| is the location of an
12406 independent variable~|x|, and the result is the simple dependency list
12407 `|x+0|'.
12408
12409 In the unlikely event that the given independent variable has been doubled so
12410 often that we can't refer to it with a nonzero coefficient,
12411 |single_dependency| returns the simple list `0'.  This case can be
12412 recognized by testing that the returned list pointer is equal to
12413 |dep_final|.
12414
12415 @c pointer mp_single_dependency (MP mp,pointer p) {
12416   pointer q; /* the new dependency list */
12417   integer m; /* the number of doublings */
12418   m=value(p) % s_scale;
12419   if ( m>28 ) {
12420     return mp_const_dependency(mp, 0);
12421   } else { 
12422     q=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12423     value(q)=two_to_the(28-m); info(q)=p;
12424     mp_link(q)=mp_const_dependency(mp, 0);
12425     return q;
12426   }
12427 }
12428
12429 @ We sometimes need to make an exact copy of a dependency list.
12430
12431 @c pointer mp_copy_dep_list (MP mp,pointer p) {
12432   pointer q; /* the new dependency list */
12433   q=mp_get_node(mp, dep_node_size); mp->dep_final=q;
12434   while (1) { 
12435     info(mp->dep_final)=info(p); value(mp->dep_final)=value(p);
12436     if ( info(mp->dep_final)==null ) break;
12437     mp_link(mp->dep_final)=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12438     mp->dep_final=mp_link(mp->dep_final); p=mp_link(p);
12439   }
12440   return q;
12441 }
12442
12443 @ But how do variables normally become known? Ah, now we get to the heart of the
12444 equation-solving mechanism. The |linear_eq| procedure is given a |dependent|
12445 or |mp_proto_dependent| list,~|p|, in which at least one independent variable
12446 appears. It equates this list to zero, by choosing an independent variable
12447 with the largest coefficient and making it dependent on the others. The
12448 newly dependent variable is eliminated from all current dependencies,
12449 thereby possibly making other dependent variables known.
12450
12451 The given list |p| is, of course, totally destroyed by all this processing.
12452
12453 @c void mp_linear_eq (MP mp, pointer p, quarterword t) {
12454   pointer q,r,s; /* for link manipulation */
12455   pointer x; /* the variable that loses its independence */
12456   integer n; /* the number of times |x| had been halved */
12457   integer v; /* the coefficient of |x| in list |p| */
12458   pointer prev_r; /* lags one step behind |r| */
12459   pointer final_node; /* the constant term of the new dependency list */
12460   integer w; /* a tentative coefficient */
12461    @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>;
12462   x=info(q); n=value(x) % s_scale;
12463   @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>;
12464   if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) {
12465     @<Display the new dependency@>;
12466   }
12467   @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>;
12468   @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>;
12469   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
12470 }
12471
12472 @ @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>=
12473 q=p; r=mp_link(p); v=value(q);
12474 while ( info(r)!=null ) { 
12475   if ( abs(value(r))>abs(v) ) { q=r; v=value(r); };
12476   r=mp_link(r);
12477 }
12478
12479 @ Here we want to change the coefficients from |scaled| to |fraction|,
12480 except in the constant term. In the common case of a trivial equation
12481 like `\.{x=3.14}', we will have |v=-fraction_one|, |q=p|, and |t=mp_dependent|.
12482
12483 @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>=
12484 s=temp_head; mp_link(s)=p; r=p;
12485 do { 
12486   if ( r==q ) {
12487     mp_link(s)=mp_link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12488   } else  { 
12489     w=mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12490     if ( abs(w)<=half_fraction_threshold ) {
12491       mp_link(s)=mp_link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12492     } else { 
12493       value(r)=-w; s=r;
12494     }
12495   }
12496   r=mp_link(s);
12497 } while (info(r)!=null);
12498 if ( t==mp_proto_dependent ) {
12499   value(r)=-mp_make_scaled(mp, value(r),v);
12500 } else if ( v!=-fraction_one ) {
12501   value(r)=-mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12502 }
12503 final_node=r; p=mp_link(temp_head)
12504
12505 @ @<Display the new dependency@>=
12506 if ( mp_interesting(mp, x) ) {
12507   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "## "); 
12508   mp_print_variable_name(mp, x);
12509 @:]]]\#\#_}{\.{\#\#}@>
12510   w=n;
12511   while ( w>0 ) { mp_print(mp, "*4"); w=w-2;  };
12512   mp_print_char(mp, xord('=')); mp_print_dependency(mp, p,mp_dependent); 
12513   mp_end_diagnostic(mp, false);
12514 }
12515
12516 @ @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>=
12517 prev_r=dep_head; r=mp_link(dep_head);
12518 while ( r!=dep_head ) {
12519   s=dep_list(r); q=mp_p_with_x_becoming_q(mp, s,x,p,type(r));
12520   if ( info(q)==null ) {
12521     mp_make_known(mp, r,q);
12522   } else { 
12523     dep_list(r)=q;
12524     do {  q=mp_link(q); } while (info(q)!=null);
12525     prev_r=q;
12526   }
12527   r=mp_link(prev_r);
12528 }
12529
12530 @ @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>=
12531 if ( n>0 ) @<Divide list |p| by $2^n$@>;
12532 if ( info(p)==null ) {
12533   type(x)=mp_known;
12534   value(x)=value(p);
12535   if ( abs(value(x))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(x));
12536   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
12537   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
12538     mp->cur_exp=value(x); mp->cur_type=mp_known;
12539     mp_free_node(mp, x,value_node_size);
12540   }
12541 } else { 
12542   type(x)=mp_dependent; mp->dep_final=final_node; mp_new_dep(mp, x,p);
12543   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) mp->cur_type=mp_dependent;
12544 }
12545
12546 @ @<Divide list |p| by $2^n$@>=
12547
12548   s=temp_head; mp_link(temp_head)=p; r=p;
12549   do {  
12550     if ( n>30 ) w=0;
12551     else w=value(r) / two_to_the(n);
12552     if ( (abs(w)<=half_fraction_threshold)&&(info(r)!=null) ) {
12553       mp_link(s)=mp_link(r);
12554       mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12555     } else { 
12556       value(r)=w; s=r;
12557     }
12558     r=mp_link(s);
12559   } while (info(s)!=null);
12560   p=mp_link(temp_head);
12561 }
12562
12563 @ The |check_mem| procedure, which is used only when \MP\ is being
12564 debugged, makes sure that the current dependency lists are well formed.
12565
12566 @<Check the list of linear dependencies@>=
12567 q=dep_head; p=mp_link(q);
12568 while ( p!=dep_head ) {
12569   if ( prev_dep(p)!=q ) {
12570     mp_print_nl(mp, "Bad PREVDEP at "); mp_print_int(mp, p);
12571 @.Bad PREVDEP...@>
12572   }
12573   p=dep_list(p);
12574   while (1) {
12575     r=info(p); q=p; p=mp_link(q);
12576     if ( r==null ) break;
12577     if ( value(info(p))>=value(r) ) {
12578       mp_print_nl(mp, "Out of order at "); mp_print_int(mp, p);
12579 @.Out of order...@>
12580     }
12581   }
12582 }
12583
12584 @* \[25] Dynamic nonlinear equations.
12585 Variables of numeric type are maintained by the general scheme of
12586 independent, dependent, and known values that we have just studied;
12587 and the components of pair and transform variables are handled in the
12588 same way. But \MP\ also has five other types of values: \&{boolean},
12589 \&{string}, \&{pen}, \&{path}, and \&{picture}; what about them?
12590
12591 Equations are allowed between nonlinear quantities, but only in a
12592 simple form. Two variables that haven't yet been assigned values are
12593 either equal to each other, or they're not.
12594
12595 Before a boolean variable has received a value, its type is |mp_unknown_boolean|;
12596 similarly, there are variables whose type is |mp_unknown_string|, |mp_unknown_pen|,
12597 |mp_unknown_path|, and |mp_unknown_picture|. In such cases the value is either
12598 |null| (which means that no other variables are equivalent to this one), or
12599 it points to another variable of the same undefined type. The pointers in the
12600 latter case form a cycle of nodes, which we shall call a ``ring.''
12601 Rings of undefined variables may include capsules, which arise as
12602 intermediate results within expressions or as \&{expr} parameters to macros.
12603
12604 When one member of a ring receives a value, the same value is given to
12605 all the other members. In the case of paths and pictures, this implies
12606 making separate copies of a potentially large data structure; users should
12607 restrain their enthusiasm for such generality, unless they have lots and
12608 lots of memory space.
12609
12610 @ The following procedure is called when a capsule node is being
12611 added to a ring (e.g., when an unknown variable is mentioned in an expression).
12612
12613 @c pointer mp_new_ring_entry (MP mp,pointer p) {
12614   pointer q; /* the new capsule node */
12615   q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
12616   type(q)=type(p);
12617   if ( value(p)==null ) value(q)=p; else value(q)=value(p);
12618   value(p)=q;
12619   return q;
12620 }
12621
12622 @ Conversely, we might delete a capsule or a variable before it becomes known.
12623 The following procedure simply detaches a quantity from its ring,
12624 without recycling the storage.
12625
12626 @<Declare the recycling subroutines@>=
12627 void mp_ring_delete (MP mp,pointer p) {
12628   pointer q; 
12629   q=value(p);
12630   if ( q!=null ) if ( q!=p ){ 
12631     while ( value(q)!=p ) q=value(q);
12632     value(q)=value(p);
12633   }
12634 }
12635
12636 @ Eventually there might be an equation that assigns values to all of the
12637 variables in a ring. The |nonlinear_eq| subroutine does the necessary
12638 propagation of values.
12639
12640 If the parameter |flush_p| is |true|, node |p| itself needn't receive a
12641 value, it will soon be recycled.
12642
12643 @c void mp_nonlinear_eq (MP mp,integer v, pointer p, boolean flush_p) {
12644   quarterword t; /* the type of ring |p| */
12645   pointer q,r; /* link manipulation registers */
12646   t=type(p)-unknown_tag; q=value(p);
12647   if ( flush_p ) type(p)=mp_vacuous; else p=q;
12648   do {  
12649     r=value(q); type(q)=t;
12650     switch (t) {
12651     case mp_boolean_type: value(q)=v; break;
12652     case mp_string_type: value(q)=v; add_str_ref(v); break;
12653     case mp_pen_type: value(q)=copy_pen(v); break;
12654     case mp_path_type: value(q)=mp_copy_path(mp, v); break;
12655     case mp_picture_type: value(q)=v; add_edge_ref(v); break;
12656     } /* there ain't no more cases */
12657     q=r;
12658   } while (q!=p);
12659 }
12660
12661 @ If two members of rings are equated, and if they have the same type,
12662 the |ring_merge| procedure is called on to make them equivalent.
12663
12664 @c void mp_ring_merge (MP mp,pointer p, pointer q) {
12665   pointer r; /* traverses one list */
12666   r=value(p);
12667   while ( r!=p ) {
12668     if ( r==q ) {
12669       @<Exclaim about a redundant equation@>;
12670       return;
12671     };
12672     r=value(r);
12673   }
12674   r=value(p); value(p)=value(q); value(q)=r;
12675 }
12676
12677 @ @<Exclaim about a redundant equation@>=
12678
12679   print_err("Redundant equation");
12680 @.Redundant equation@>
12681   help2("I already knew that this equation was true.",
12682         "But perhaps no harm has been done; let's continue.");
12683   mp_put_get_error(mp);
12684 }
12685
12686 @* \[26] Introduction to the syntactic routines.
12687 Let's pause a moment now and try to look at the Big Picture.
12688 The \MP\ program consists of three main parts: syntactic routines,
12689 semantic routines, and output routines. The chief purpose of the
12690 syntactic routines is to deliver the user's input to the semantic routines,
12691 while parsing expressions and locating operators and operands. The
12692 semantic routines act as an interpreter responding to these operators,
12693 which may be regarded as commands. And the output routines are
12694 periodically called on to produce compact font descriptions that can be
12695 used for typesetting or for making interim proof drawings. We have
12696 discussed the basic data structures and many of the details of semantic
12697 operations, so we are good and ready to plunge into the part of \MP\ that
12698 actually controls the activities.
12699
12700 Our current goal is to come to grips with the |get_next| procedure,
12701 which is the keystone of \MP's input mechanism. Each call of |get_next|
12702 sets the value of three variables |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|,
12703 representing the next input token.
12704 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
12705   \hbox{|cur_cmd| denotes a command code from the long list of codes
12706    given earlier;}\cr
12707   \hbox{|cur_mod| denotes a modifier of the command code;}\cr
12708   \hbox{|cur_sym| is the hash address of the symbolic token that was
12709    just scanned,}\cr
12710   \hbox{\qquad or zero in the case of a numeric or string
12711    or capsule token.}\cr}}$$
12712 Underlying this external behavior of |get_next| is all the machinery
12713 necessary to convert from character files to tokens. At a given time we
12714 may be only partially finished with the reading of several files (for
12715 which \&{input} was specified), and partially finished with the expansion
12716 of some user-defined macros and/or some macro parameters, and partially
12717 finished reading some text that the user has inserted online,
12718 and so on. When reading a character file, the characters must be
12719 converted to tokens; comments and blank spaces must
12720 be removed, numeric and string tokens must be evaluated.
12721
12722 To handle these situations, which might all be present simultaneously,
12723 \MP\ uses various stacks that hold information about the incomplete
12724 activities, and there is a finite state control for each level of the
12725 input mechanism. These stacks record the current state of an implicitly
12726 recursive process, but the |get_next| procedure is not recursive.
12727
12728 @<Glob...@>=
12729 integer cur_cmd; /* current command set by |get_next| */
12730 integer cur_mod; /* operand of current command */
12731 halfword cur_sym; /* hash address of current symbol */
12732
12733 @ The |print_cmd_mod| routine prints a symbolic interpretation of a
12734 command code and its modifier.
12735 It consists of a rather tedious sequence of print
12736 commands, and most of it is essentially an inverse to the |primitive|
12737 routine that enters a \MP\ primitive into |hash| and |eqtb|. Therefore almost
12738 all of this procedure appears elsewhere in the program, together with the
12739 corresponding |primitive| calls.
12740
12741 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>=
12742 void mp_print_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12743  switch (c) {
12744   @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>
12745   default: mp_print(mp, "[unknown command code!]"); break;
12746   }
12747 }
12748
12749 @ Here is a procedure that displays a given command in braces, in the
12750 user's transcript file.
12751
12752 @d show_cur_cmd_mod mp_show_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod)
12753
12754 @c 
12755 void mp_show_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12756   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
12757   mp_print_cmd_mod(mp, c,m); mp_print_char(mp, xord('}'));
12758   mp_end_diagnostic(mp, false);
12759 }
12760
12761 @* \[27] Input stacks and states.
12762 The state of \MP's input mechanism appears in the input stack, whose
12763 entries are records with five fields, called |index|, |start|, |loc|,
12764 |limit|, and |name|. The top element of this stack is maintained in a
12765 global variable for which no subscripting needs to be done; the other
12766 elements of the stack appear in an array. Hence the stack is declared thus:
12767
12768 @<Types...@>=
12769 typedef struct {
12770   quarterword index_field;
12771   halfword start_field, loc_field, limit_field, name_field;
12772 } in_state_record;
12773
12774 @ @<Glob...@>=
12775 in_state_record *input_stack;
12776 integer input_ptr; /* first unused location of |input_stack| */
12777 integer max_in_stack; /* largest value of |input_ptr| when pushing */
12778 in_state_record cur_input; /* the ``top'' input state */
12779 int stack_size; /* maximum number of simultaneous input sources */
12780
12781 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12782 mp->stack_size = 300;
12783 mp->input_stack = xmalloc((mp->stack_size+1),sizeof(in_state_record));
12784
12785 @ @<Dealloc variables@>=
12786 xfree(mp->input_stack);
12787
12788 @ We've already defined the special variable |loc==cur_input.loc_field|
12789 in our discussion of basic input-output routines. The other components of
12790 |cur_input| are defined in the same way:
12791
12792 @d iindex mp->cur_input.index_field /* reference for buffer information */
12793 @d start mp->cur_input.start_field /* starting position in |buffer| */
12794 @d limit mp->cur_input.limit_field /* end of current line in |buffer| */
12795 @d name mp->cur_input.name_field /* name of the current file */
12796
12797 @ Let's look more closely now at the five control variables
12798 (|index|,~|start|,~|loc|,~|limit|,~|name|),
12799 assuming that \MP\ is reading a line of characters that have been input
12800 from some file or from the user's terminal. There is an array called
12801 |buffer| that acts as a stack of all lines of characters that are
12802 currently being read from files, including all lines on subsidiary
12803 levels of the input stack that are not yet completed. \MP\ will return to
12804 the other lines when it is finished with the present input file.
12805
12806 (Incidentally, on a machine with byte-oriented addressing, it would be
12807 appropriate to combine |buffer| with the |str_pool| array,
12808 letting the buffer entries grow downward from the top of the string pool
12809 and checking that these two tables don't bump into each other.)
12810
12811 The line we are currently working on begins in position |start| of the
12812 buffer; the next character we are about to read is |buffer[loc]|; and
12813 |limit| is the location of the last character present. We always have
12814 |loc<=limit|. For convenience, |buffer[limit]| has been set to |"%"|, so
12815 that the end of a line is easily sensed.
12816
12817 The |name| variable is a string number that designates the name of
12818 the current file, if we are reading an ordinary text file.  Special codes
12819 |is_term..max_spec_src| indicate other sources of input text.
12820
12821 @d is_term 0 /* |name| value when reading from the terminal for normal input */
12822 @d is_read 1 /* |name| value when executing a \&{readstring} or \&{readfrom} */
12823 @d is_scantok 2 /* |name| value when reading text generated by \&{scantokens} */
12824 @d max_spec_src is_scantok
12825
12826 @ Additional information about the current line is available via the
12827 |index| variable, which counts how many lines of characters are present
12828 in the buffer below the current level. We have |index=0| when reading
12829 from the terminal and prompting the user for each line; then if the user types,
12830 e.g., `\.{input figs}', we will have |index=1| while reading
12831 the file \.{figs.mp}. However, it does not follow that |index| is the
12832 same as the input stack pointer, since many of the levels on the input
12833 stack may come from token lists and some |index| values may correspond
12834 to \.{MPX} files that are not currently on the stack.
12835
12836 The global variable |in_open| is equal to the highest |index| value counting
12837 \.{MPX} files but excluding token-list input levels.  Thus, the number of
12838 partially read lines in the buffer is |in_open+1| and we have |in_open>=index|
12839 when we are not reading a token list.
12840
12841 If we are not currently reading from the terminal,
12842 we are reading from the file variable |input_file[index]|. We use
12843 the notation |terminal_input| as a convenient abbreviation for |name=is_term|,
12844 and |cur_file| as an abbreviation for |input_file[index]|.
12845
12846 When \MP\ is not reading from the terminal, the global variable |line| contains
12847 the line number in the current file, for use in error messages. More precisely,
12848 |line| is a macro for |line_stack[index]| and the |line_stack| array gives
12849 the line number for each file in the |input_file| array.
12850
12851 When an \.{MPX} file is opened the file name is stored in the |mpx_name|
12852 array so that the name doesn't get lost when the file is temporarily removed
12853 from the input stack.
12854 Thus when |input_file[k]| is an \.{MPX} file, its name is |mpx_name[k]|
12855 and it contains translated \TeX\ pictures for |input_file[k-1]|.
12856 Since this is not an \.{MPX} file, we have
12857 $$ \hbox{|mpx_name[k-1]<=absent|}. $$
12858 This |name| field is set to |finished| when |input_file[k]| is completely
12859 read.
12860
12861 If more information about the input state is needed, it can be
12862 included in small arrays like those shown here. For example,
12863 the current page or segment number in the input file might be put
12864 into a variable |page|, that is really a macro for the current entry
12865 in `\ignorespaces|page_stack:array[0..max_in_open] of integer|\unskip'
12866 by analogy with |line_stack|.
12867 @^system dependencies@>
12868
12869 @d terminal_input (name==is_term) /* are we reading from the terminal? */
12870 @d cur_file mp->input_file[iindex] /* the current |void *| variable */
12871 @d line mp->line_stack[iindex] /* current line number in the current source file */
12872 @d in_name mp->iname_stack[iindex] /* a string used to construct \.{MPX} file names */
12873 @d in_area mp->iarea_stack[iindex] /* another string for naming \.{MPX} files */
12874 @d absent 1 /* |name_field| value for unused |mpx_in_stack| entries */
12875 @d mpx_reading (mp->mpx_name[iindex]>absent)
12876   /* when reading a file, is it an \.{MPX} file? */
12877 @d mpx_finished 0
12878   /* |name_field| value when the corresponding \.{MPX} file is finished */
12879
12880 @<Glob...@>=
12881 integer in_open; /* the number of lines in the buffer, less one */
12882 unsigned int open_parens; /* the number of open text files */
12883 void  * *input_file ;
12884 integer *line_stack ; /* the line number for each file */
12885 char *  *iname_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12886 char *  *iarea_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12887 halfword*mpx_name  ;
12888
12889 @ @<Allocate or ...@>=
12890 mp->input_file  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(void *));
12891 mp->line_stack  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(integer));
12892 mp->iname_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12893 mp->iarea_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12894 mp->mpx_name    = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(halfword));
12895 {
12896   int k;
12897   for (k=0;k<=mp->max_in_open;k++) {
12898     mp->iname_stack[k] =NULL;
12899     mp->iarea_stack[k] =NULL;
12900   }
12901 }
12902
12903 @ @<Dealloc variables@>=
12904 {
12905   int l;
12906   for (l=0;l<=mp->max_in_open;l++) {
12907     xfree(mp->iname_stack[l]);
12908     xfree(mp->iarea_stack[l]);
12909   }
12910 }
12911 xfree(mp->input_file);
12912 xfree(mp->line_stack);
12913 xfree(mp->iname_stack);
12914 xfree(mp->iarea_stack);
12915 xfree(mp->mpx_name);
12916
12917
12918 @ However, all this discussion about input state really applies only to the
12919 case that we are inputting from a file. There is another important case,
12920 namely when we are currently getting input from a token list. In this case
12921 |iindex>max_in_open|, and the conventions about the other state variables
12922 are different:
12923
12924 \yskip\hang|loc| is a pointer to the current node in the token list, i.e.,
12925 the node that will be read next. If |loc=null|, the token list has been
12926 fully read.
12927
12928 \yskip\hang|start| points to the first node of the token list; this node
12929 may or may not contain a reference count, depending on the type of token
12930 list involved.
12931
12932 \yskip\hang|token_type|, which takes the place of |iindex| in the
12933 discussion above, is a code number that explains what kind of token list
12934 is being scanned.
12935
12936 \yskip\hang|name| points to the |eqtb| address of the control sequence
12937 being expanded, if the current token list is a macro not defined by
12938 \&{vardef}. Macros defined by \&{vardef} have |name=null|; their name
12939 can be deduced by looking at their first two parameters.
12940
12941 \yskip\hang|param_start|, which takes the place of |limit|, tells where
12942 the parameters of the current macro or loop text begin in the |param_stack|.
12943
12944 \yskip\noindent The |token_type| can take several values, depending on
12945 where the current token list came from:
12946
12947 \yskip
12948 \indent|forever_text|, if the token list being scanned is the body of
12949 a \&{forever} loop;
12950
12951 \indent|loop_text|, if the token list being scanned is the body of
12952 a \&{for} or \&{forsuffixes} loop;
12953
12954 \indent|parameter|, if a \&{text} or \&{suffix} parameter is being scanned;
12955
12956 \indent|backed_up|, if the token list being scanned has been inserted as
12957 `to be read again'.
12958
12959 \indent|inserted|, if the token list being scanned has been inserted as
12960 part of error recovery;
12961
12962 \indent|macro|, if the expansion of a user-defined symbolic token is being
12963 scanned.
12964
12965 \yskip\noindent
12966 The token list begins with a reference count if and only if |token_type=
12967 macro|.
12968 @^reference counts@>
12969
12970 @d token_type iindex /* type of current token list */
12971 @d token_state (iindex>(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a token list? */
12972 @d file_state (iindex<=(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a file line? */
12973 @d param_start limit /* base of macro parameters in |param_stack| */
12974 @d forever_text (mp->max_in_open+1) /* |token_type| code for loop texts */
12975 @d loop_text (mp->max_in_open+2) /* |token_type| code for loop texts */
12976 @d parameter (mp->max_in_open+3) /* |token_type| code for parameter texts */
12977 @d backed_up (mp->max_in_open+4) /* |token_type| code for texts to be reread */
12978 @d inserted (mp->max_in_open+5) /* |token_type| code for inserted texts */
12979 @d macro (mp->max_in_open+6) /* |token_type| code for macro replacement texts */
12980
12981 @ The |param_stack| is an auxiliary array used to hold pointers to the token
12982 lists for parameters at the current level and subsidiary levels of input.
12983 This stack grows at a different rate from the others.
12984
12985 @<Glob...@>=
12986 pointer *param_stack;  /* token list pointers for parameters */
12987 integer param_ptr; /* first unused entry in |param_stack| */
12988 integer max_param_stack;  /* largest value of |param_ptr| */
12989
12990 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12991 mp->param_stack = xmalloc((mp->param_size+1),sizeof(pointer));
12992
12993 @ @<Dealloc variables@>=
12994 xfree(mp->param_stack);
12995
12996 @ Notice that the |line| isn't valid when |token_state| is true because it
12997 depends on |iindex|.  If we really need to know the line number for the
12998 topmost file in the iindex stack we use the following function.  If a page
12999 number or other information is needed, this routine should be modified to
13000 compute it as well.
13001 @^system dependencies@>
13002
13003 @<Declare a function called |true_line|@>=
13004 integer mp_true_line (MP mp) {
13005   int k; /* an index into the input stack */
13006   if ( file_state && (name>max_spec_src) ) {
13007     return line;
13008   } else { 
13009     k=mp->input_ptr;
13010     while ((k>0) &&
13011            ((mp->input_stack[(k-1)].index_field>mp->max_in_open)||
13012             (mp->input_stack[(k-1)].name_field<=max_spec_src))) {
13013       decr(k);
13014     }
13015     return (k>0 ? mp->line_stack[(k-1)] : 0 );
13016   }
13017 }
13018
13019 @ Thus, the ``current input state'' can be very complicated indeed; there
13020 can be many levels and each level can arise in a variety of ways. The
13021 |show_context| procedure, which is used by \MP's error-reporting routine to
13022 print out the current input state on all levels down to the most recent
13023 line of characters from an input file, illustrates most of these conventions.
13024 The global variable |file_ptr| contains the lowest level that was
13025 displayed by this procedure.
13026
13027 @<Glob...@>=
13028 integer file_ptr; /* shallowest level shown by |show_context| */
13029
13030 @ The status at each level is indicated by printing two lines, where the first
13031 line indicates what was read so far and the second line shows what remains
13032 to be read. The context is cropped, if necessary, so that the first line
13033 contains at most |half_error_line| characters, and the second contains
13034 at most |error_line|. Non-current input levels whose |token_type| is
13035 `|backed_up|' are shown only if they have not been fully read.
13036
13037 @c void mp_show_context (MP mp) { /* prints where the scanner is */
13038   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
13039   @<Local variables for formatting calculations@>
13040   mp->file_ptr=mp->input_ptr; mp->input_stack[mp->file_ptr]=mp->cur_input;
13041   /* store current state */
13042   while (1) { 
13043     mp->cur_input=mp->input_stack[mp->file_ptr]; /* enter into the context */
13044     @<Display the current context@>;
13045     if ( file_state )
13046       if ( (name>max_spec_src) || (mp->file_ptr==0) ) break;
13047     decr(mp->file_ptr);
13048   }
13049   mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr]; /* restore original state */
13050 }
13051
13052 @ @<Display the current context@>=
13053 if ( (mp->file_ptr==mp->input_ptr) || file_state ||
13054    (token_type!=backed_up) || (loc!=null) ) {
13055     /* we omit backed-up token lists that have already been read */
13056   mp->tally=0; /* get ready to count characters */
13057   old_setting=mp->selector;
13058   if ( file_state ) {
13059     @<Print location of current line@>;
13060     @<Pseudoprint the line@>;
13061   } else { 
13062     @<Print type of token list@>;
13063     @<Pseudoprint the token list@>;
13064   }
13065   mp->selector=old_setting; /* stop pseudoprinting */
13066   @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>;
13067 }
13068
13069 @ This routine should be changed, if necessary, to give the best possible
13070 indication of where the current line resides in the input file.
13071 For example, on some systems it is best to print both a page and line number.
13072 @^system dependencies@>
13073
13074 @<Print location of current line@>=
13075 if ( name>max_spec_src ) {
13076   mp_print_nl(mp, "l."); mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
13077 } else if ( terminal_input ) {
13078   if ( mp->file_ptr==0 ) mp_print_nl(mp, "<*>");
13079   else mp_print_nl(mp, "<insert>");
13080 } else if ( name==is_scantok ) {
13081   mp_print_nl(mp, "<scantokens>");
13082 } else {
13083   mp_print_nl(mp, "<read>");
13084 }
13085 mp_print_char(mp, xord(' '))
13086
13087 @ Can't use case statement here because the |token_type| is not
13088 a constant expression.
13089
13090 @<Print type of token list@>=
13091 {
13092   if(token_type==forever_text) {
13093     mp_print_nl(mp, "<forever> ");
13094   } else if (token_type==loop_text) {
13095     @<Print the current loop value@>;
13096   } else if (token_type==parameter) {
13097     mp_print_nl(mp, "<argument> "); 
13098   } else if (token_type==backed_up) { 
13099     if ( loc==null ) mp_print_nl(mp, "<recently read> ");
13100     else mp_print_nl(mp, "<to be read again> ");
13101   } else if (token_type==inserted) {
13102     mp_print_nl(mp, "<inserted text> ");
13103   } else if (token_type==macro) {
13104     mp_print_ln(mp);
13105     if ( name!=null ) mp_print_text(name);
13106     else @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>;
13107     mp_print(mp, "->");
13108   } else {
13109     mp_print_nl(mp, "?");/* this should never happen */
13110 @.?\relax@>
13111   }
13112 }
13113
13114 @ The parameter that corresponds to a loop text is either a token list
13115 (in the case of \&{forsuffixes}) or a ``capsule'' (in the case of \&{for}).
13116 We'll discuss capsules later; for now, all we need to know is that
13117 the |link| field in a capsule parameter is |void| and that
13118 |print_exp(p,0)| displays the value of capsule~|p| in abbreviated form.
13119
13120 @<Print the current loop value@>=
13121 { mp_print_nl(mp, "<for("); p=mp->param_stack[param_start];
13122   if ( p!=null ) {
13123     if ( mp_link(p)==mp_void ) mp_print_exp(mp, p,0); /* we're in a \&{for} loop */
13124     else mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13125   }
13126   mp_print(mp, ")> ");
13127 }
13128
13129 @ The first two parameters of a macro defined by \&{vardef} will be token
13130 lists representing the macro's prefix and ``at point.'' By putting these
13131 together, we get the macro's full name.
13132
13133 @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>=
13134 { p=mp->param_stack[param_start];
13135   if ( p==null ) {
13136     mp_show_token_list(mp, mp->param_stack[param_start+1],null,20,mp->tally);
13137   } else { 
13138     q=p;
13139     while ( mp_link(q)!=null ) q=mp_link(q);
13140     mp_link(q)=mp->param_stack[param_start+1];
13141     mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13142     mp_link(q)=null;
13143   }
13144 }
13145
13146 @ Now it is necessary to explain a little trick. We don't want to store a long
13147 string that corresponds to a token list, because that string might take up
13148 lots of memory; and we are printing during a time when an error message is
13149 being given, so we dare not do anything that might overflow one of \MP's
13150 tables. So `pseudoprinting' is the answer: We enter a mode of printing
13151 that stores characters into a buffer of length |error_line|, where character
13152 $k+1$ is placed into \hbox{|trick_buf[k mod error_line]|} if
13153 |k<trick_count|, otherwise character |k| is dropped. Initially we set
13154 |tally:=0| and |trick_count:=1000000|; then when we reach the
13155 point where transition from line 1 to line 2 should occur, we
13156 set |first_count:=tally| and |trick_count:=@tmax@>(error_line,
13157 tally+1+error_line-half_error_line)|. At the end of the
13158 pseudoprinting, the values of |first_count|, |tally|, and
13159 |trick_count| give us all the information we need to print the two lines,
13160 and all of the necessary text is in |trick_buf|.
13161
13162 Namely, let |l| be the length of the descriptive information that appears
13163 on the first line. The length of the context information gathered for that
13164 line is |k=first_count|, and the length of the context information
13165 gathered for line~2 is $m=\min(|tally|, |trick_count|)-k$. If |l+k<=h|,
13166 where |h=half_error_line|, we print |trick_buf[0..k-1]| after the
13167 descriptive information on line~1, and set |n:=l+k|; here |n| is the
13168 length of line~1. If $l+k>h$, some cropping is necessary, so we set |n:=h|
13169 and print `\.{...}' followed by
13170 $$\hbox{|trick_buf[(l+k-h+3)..k-1]|,}$$
13171 where subscripts of |trick_buf| are circular modulo |error_line|. The
13172 second line consists of |n|~spaces followed by |trick_buf[k..(k+m-1)]|,
13173 unless |n+m>error_line|; in the latter case, further cropping is done.
13174 This is easier to program than to explain.
13175
13176 @<Local variables for formatting...@>=
13177 int i; /* index into |buffer| */
13178 integer l; /* length of descriptive information on line 1 */
13179 integer m; /* context information gathered for line 2 */
13180 int n; /* length of line 1 */
13181 integer p; /* starting or ending place in |trick_buf| */
13182 integer q; /* temporary index */
13183
13184 @ The following code tells the print routines to gather
13185 the desired information.
13186
13187 @d begin_pseudoprint { 
13188   l=mp->tally; mp->tally=0; mp->selector=pseudo;
13189   mp->trick_count=1000000;
13190 }
13191 @d set_trick_count {
13192   mp->first_count=mp->tally;
13193   mp->trick_count=mp->tally+1+mp->error_line-mp->half_error_line;
13194   if ( mp->trick_count<mp->error_line ) mp->trick_count=mp->error_line;
13195 }
13196
13197 @ And the following code uses the information after it has been gathered.
13198
13199 @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>=
13200 if ( mp->trick_count==1000000 ) set_trick_count;
13201   /* |set_trick_count| must be performed */
13202 if ( mp->tally<mp->trick_count ) m=mp->tally-mp->first_count;
13203 else m=mp->trick_count-mp->first_count; /* context on line 2 */
13204 if ( l+mp->first_count<=mp->half_error_line ) {
13205   p=0; n=l+mp->first_count;
13206 } else  { 
13207   mp_print(mp, "..."); p=l+mp->first_count-mp->half_error_line+3;
13208   n=mp->half_error_line;
13209 }
13210 for (q=p;q<=mp->first_count-1;q++) {
13211   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13212 }
13213 mp_print_ln(mp);
13214 for (q=1;q<=n;q++) {
13215   mp_print_char(mp, xord(' ')); /* print |n| spaces to begin line~2 */
13216 }
13217 if ( m+n<=mp->error_line ) p=mp->first_count+m; 
13218 else p=mp->first_count+(mp->error_line-n-3);
13219 for (q=mp->first_count;q<=p-1;q++) {
13220   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13221 }
13222 if ( m+n>mp->error_line ) mp_print(mp, "...")
13223
13224 @ But the trick is distracting us from our current goal, which is to
13225 understand the input state. So let's concentrate on the data structures that
13226 are being pseudoprinted as we finish up the |show_context| procedure.
13227
13228 @<Pseudoprint the line@>=
13229 begin_pseudoprint;
13230 if ( limit>0 ) {
13231   for (i=start;i<=limit-1;i++) {
13232     if ( i==loc ) set_trick_count;
13233     mp_print_str(mp, mp->buffer[i]);
13234   }
13235 }
13236
13237 @ @<Pseudoprint the token list@>=
13238 begin_pseudoprint;
13239 if ( token_type!=macro ) mp_show_token_list(mp, start,loc,100000,0);
13240 else mp_show_macro(mp, start,loc,100000)
13241
13242 @ Here is the missing piece of |show_token_list| that is activated when the
13243 token beginning line~2 is about to be shown:
13244
13245 @<Do magic computation@>=set_trick_count
13246
13247 @* \[28] Maintaining the input stacks.
13248 The following subroutines change the input status in commonly needed ways.
13249
13250 First comes |push_input|, which stores the current state and creates a
13251 new level (having, initially, the same properties as the old).
13252
13253 @d push_input  { /* enter a new input level, save the old */
13254   if ( mp->input_ptr>mp->max_in_stack ) {
13255     mp->max_in_stack=mp->input_ptr;
13256     if ( mp->input_ptr==mp->stack_size ) {
13257       int l = (mp->stack_size+(mp->stack_size/4));
13258       XREALLOC(mp->input_stack, l, in_state_record);
13259       mp->stack_size = l;
13260     }         
13261   }
13262   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; /* stack the record */
13263   incr(mp->input_ptr);
13264 }
13265
13266 @ And of course what goes up must come down.
13267
13268 @d pop_input { /* leave an input level, re-enter the old */
13269     decr(mp->input_ptr); mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr];
13270   }
13271
13272 @ Here is a procedure that starts a new level of token-list input, given
13273 a token list |p| and its type |t|. If |t=macro|, the calling routine should
13274 set |name|, reset~|loc|, and increase the macro's reference count.
13275
13276 @d back_list(A) mp_begin_token_list(mp, (A),backed_up) /* backs up a simple token list */
13277
13278 @c void mp_begin_token_list (MP mp,pointer p, quarterword t)  { 
13279   push_input; start=p; token_type=t;
13280   param_start=mp->param_ptr; loc=p;
13281 }
13282
13283 @ When a token list has been fully scanned, the following computations
13284 should be done as we leave that level of input.
13285 @^inner loop@>
13286
13287 @c void mp_end_token_list (MP mp) { /* leave a token-list input level */
13288   pointer p; /* temporary register */
13289   if ( token_type>=backed_up ) { /* token list to be deleted */
13290     if ( token_type<=inserted ) { 
13291       mp_flush_token_list(mp, start); goto DONE;
13292     } else {
13293       mp_delete_mac_ref(mp, start); /* update reference count */
13294     }
13295   }
13296   while ( mp->param_ptr>param_start ) { /* parameters must be flushed */
13297     decr(mp->param_ptr);
13298     p=mp->param_stack[mp->param_ptr];
13299     if ( p!=null ) {
13300       if ( mp_link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
13301         mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
13302       } else {
13303         mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
13304       }
13305     }
13306   }
13307 DONE: 
13308   pop_input; check_interrupt;
13309 }
13310
13311 @ The contents of |cur_cmd,cur_mod,cur_sym| are placed into an equivalent
13312 token by the |cur_tok| routine.
13313 @^inner loop@>
13314
13315 @c @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>
13316 pointer mp_cur_tok (MP mp) {
13317   pointer p; /* a new token node */
13318   quarterword save_type; /* |cur_type| to be restored */
13319   integer save_exp; /* |cur_exp| to be restored */
13320   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13321     if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
13322       save_type=mp->cur_type; save_exp=mp->cur_exp;
13323       mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_link(p)=null;
13324       mp->cur_type=save_type; mp->cur_exp=save_exp;
13325     } else { 
13326       p=mp_get_node(mp, token_node_size);
13327       value(p)=mp->cur_mod; name_type(p)=mp_token;
13328       if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) type(p)=mp_known;
13329       else type(p)=mp_string_type;
13330     }
13331   } else { 
13332     fast_get_avail(p); info(p)=mp->cur_sym;
13333   }
13334   return p;
13335 }
13336
13337 @ Sometimes \MP\ has read too far and wants to ``unscan'' what it has
13338 seen. The |back_input| procedure takes care of this by putting the token
13339 just scanned back into the input stream, ready to be read again.
13340 If |cur_sym<>0|, the values of |cur_cmd| and |cur_mod| are irrelevant.
13341
13342 @<Declarations@>= 
13343 void mp_back_input (MP mp);
13344
13345 @ @c void mp_back_input (MP mp) {/* undoes one token of input */
13346   pointer p; /* a token list of length one */
13347   p=mp_cur_tok(mp);
13348   while ( token_state &&(loc==null) ) 
13349     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
13350   back_list(p);
13351 }
13352
13353 @ The |back_error| routine is used when we want to restore or replace an
13354 offending token just before issuing an error message.  We disable interrupts
13355 during the call of |back_input| so that the help message won't be lost.
13356
13357 @<Declarations@>=
13358 void mp_error (MP mp);
13359 void mp_back_error (MP mp);
13360
13361 @ @c void mp_back_error (MP mp) { /* back up one token and call |error| */
13362   mp->OK_to_interrupt=false; 
13363   mp_back_input(mp); 
13364   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13365 }
13366 void mp_ins_error (MP mp) { /* back up one inserted token and call |error| */
13367   mp->OK_to_interrupt=false; 
13368   mp_back_input(mp); token_type=inserted;
13369   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13370 }
13371
13372 @ The |begin_file_reading| procedure starts a new level of input for lines
13373 of characters to be read from a file, or as an insertion from the
13374 terminal. It does not take care of opening the file, nor does it set |loc|
13375 or |limit| or |line|.
13376 @^system dependencies@>
13377
13378 @c void mp_begin_file_reading (MP mp) { 
13379   if ( mp->in_open==mp->max_in_open ) 
13380     mp_overflow(mp, "text input levels",mp->max_in_open);
13381 @:MetaPost capacity exceeded text input levels}{\quad text input levels@>
13382   if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13383     mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
13384   incr(mp->in_open); push_input; iindex=mp->in_open;
13385   mp->mpx_name[iindex]=absent;
13386   start=(halfword)mp->first;
13387   name=is_term; /* |terminal_input| is now |true| */
13388 }
13389
13390 @ Conversely, the variables must be downdated when such a level of input
13391 is finished.  Any associated \.{MPX} file must also be closed and popped
13392 off the file stack.
13393
13394 @c void mp_end_file_reading (MP mp) { 
13395   if ( mp->in_open>iindex ) {
13396     if ( (mp->mpx_name[mp->in_open]==absent)||(name<=max_spec_src) ) {
13397       mp_confusion(mp, "endinput");
13398 @:this can't happen endinput}{\quad endinput@>
13399     } else { 
13400       (mp->close_file)(mp,mp->input_file[mp->in_open]); /* close an \.{MPX} file */
13401       delete_str_ref(mp->mpx_name[mp->in_open]);
13402       decr(mp->in_open);
13403     }
13404   }
13405   mp->first=(size_t)start;
13406   if ( iindex!=mp->in_open ) mp_confusion(mp, "endinput");
13407   if ( name>max_spec_src ) {
13408     (mp->close_file)(mp,cur_file);
13409     delete_str_ref(name);
13410     xfree(in_name); 
13411     xfree(in_area);
13412   }
13413   pop_input; decr(mp->in_open);
13414 }
13415
13416 @ Here is a function that tries to resume input from an \.{MPX} file already
13417 associated with the current input file.  It returns |false| if this doesn't
13418 work.
13419
13420 @c boolean mp_begin_mpx_reading (MP mp) { 
13421   if ( mp->in_open!=iindex+1 ) {
13422      return false;
13423   } else { 
13424     if ( mp->mpx_name[mp->in_open]<=absent ) mp_confusion(mp, "mpx");
13425 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13426     if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13427       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
13428     push_input; iindex=mp->in_open;
13429     start=(halfword)mp->first;
13430     name=mp->mpx_name[mp->in_open]; add_str_ref(name);
13431     @<Put an empty line in the input buffer@>;
13432     return true;
13433   }
13434 }
13435
13436 @ This procedure temporarily stops reading an \.{MPX} file.
13437
13438 @c void mp_end_mpx_reading (MP mp) { 
13439   if ( mp->in_open!=iindex ) mp_confusion(mp, "mpx");
13440 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13441   if ( loc<limit ) {
13442     @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>;
13443   }
13444   mp->first=(size_t)start;
13445   pop_input;
13446 }
13447
13448 @ Here we enforce a restriction that simplifies the input stacks considerably.
13449 This should not inconvenience the user because \.{MPX} files are generated
13450 by an auxiliary program called \.{DVItoMP}.
13451
13452 @ @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>=
13453
13454 print_err("`mpxbreak' must be at the end of a line");
13455 help4("This file contains picture expressions for btex...etex",
13456   "blocks.  Such files are normally generated automatically",
13457   "but this one seems to be messed up.  I'm going to ignore",
13458   "the rest of this line.");
13459 mp_error(mp);
13460 }
13461
13462 @ In order to keep the stack from overflowing during a long sequence of
13463 inserted `\.{show}' commands, the following routine removes completed
13464 error-inserted lines from memory.
13465
13466 @c void mp_clear_for_error_prompt (MP mp) { 
13467   while ( file_state && terminal_input &&
13468     (mp->input_ptr>0)&&(loc==limit) ) mp_end_file_reading(mp);
13469   mp_print_ln(mp); clear_terminal;
13470 }
13471
13472 @ To get \MP's whole input mechanism going, we perform the following
13473 actions.
13474
13475 @<Initialize the input routines@>=
13476 { mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
13477   mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
13478   mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
13479   mp->first=1;
13480   start=1; iindex=0; line=0; name=is_term;
13481   mp->mpx_name[0]=absent;
13482   mp->force_eof=false;
13483   if ( ! mp_init_terminal(mp) ) mp_jump_out(mp);
13484   limit=(halfword)mp->last; mp->first=mp->last+1; 
13485   /* |init_terminal| has set |loc| and |last| */
13486 }
13487
13488 @* \[29] Getting the next token.
13489 The heart of \MP's input mechanism is the |get_next| procedure, which
13490 we shall develop in the next few sections of the program. Perhaps we
13491 shouldn't actually call it the ``heart,'' however; it really acts as \MP's
13492 eyes and mouth, reading the source files and gobbling them up. And it also
13493 helps \MP\ to regurgitate stored token lists that are to be processed again.
13494
13495 The main duty of |get_next| is to input one token and to set |cur_cmd|
13496 and |cur_mod| to that token's command code and modifier. Furthermore, if
13497 the input token is a symbolic token, that token's |hash| address
13498 is stored in |cur_sym|; otherwise |cur_sym| is set to zero.
13499
13500 Underlying this simple description is a certain amount of complexity
13501 because of all the cases that need to be handled.
13502 However, the inner loop of |get_next| is reasonably short and fast.
13503
13504 @ Before getting into |get_next|, we need to consider a mechanism by which
13505 \MP\ helps keep errors from propagating too far. Whenever the program goes
13506 into a mode where it keeps calling |get_next| repeatedly until a certain
13507 condition is met, it sets |scanner_status| to some value other than |normal|.
13508 Then if an input file ends, or if an `\&{outer}' symbol appears,
13509 an appropriate error recovery will be possible.
13510
13511 The global variable |warning_info| helps in this error recovery by providing
13512 additional information. For example, |warning_info| might indicate the
13513 name of a macro whose replacement text is being scanned.
13514
13515 @d normal 0 /* |scanner_status| at ``quiet times'' */
13516 @d skipping 1 /* |scanner_status| when false conditional text is being skipped */
13517 @d flushing 2 /* |scanner_status| when junk after a statement is being ignored */
13518 @d absorbing 3 /* |scanner_status| when a \&{text} parameter is being scanned */
13519 @d var_defining 4 /* |scanner_status| when a \&{vardef} is being scanned */
13520 @d op_defining 5 /* |scanner_status| when a macro \&{def} is being scanned */
13521 @d loop_defining 6 /* |scanner_status| when a \&{for} loop is being scanned */
13522 @d tex_flushing 7 /* |scanner_status| when skipping \TeX\ material */
13523
13524 @<Glob...@>=
13525 integer scanner_status; /* are we scanning at high speed? */
13526 integer warning_info; /* if so, what else do we need to know,
13527     in case an error occurs? */
13528
13529 @ @<Initialize the input routines@>=
13530 mp->scanner_status=normal;
13531
13532 @ The following subroutine
13533 is called when an `\&{outer}' symbolic token has been scanned or
13534 when the end of a file has been reached. These two cases are distinguished
13535 by |cur_sym|, which is zero at the end of a file.
13536
13537 @c boolean mp_check_outer_validity (MP mp) {
13538   pointer p; /* points to inserted token list */
13539   if ( mp->scanner_status==normal ) {
13540     return true;
13541   } else if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13542     @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set the
13543       result value for |check_outer_validity|@>;
13544   } else { 
13545     mp->deletions_allowed=false;
13546     @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>;
13547     if ( mp->scanner_status>skipping ) {
13548       @<Tell the user what has run away and try to recover@>;
13549     } else { 
13550       print_err("Incomplete if; all text was ignored after line ");
13551 @.Incomplete if...@>
13552       mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13553       help3("A forbidden `outer' token occurred in skipped text.",
13554         "This kind of error happens when you say `if...' and forget",
13555         "the matching `fi'. I've inserted a `fi'; this might work.");
13556       if ( mp->cur_sym==0 ) 
13557         mp->help_line[2]="The file ended while I was skipping conditional text.";
13558       mp->cur_sym=frozen_fi; mp_ins_error(mp);
13559     }
13560     mp->deletions_allowed=true; 
13561         return false;
13562   }
13563 }
13564
13565 @ @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set...@>=
13566 if ( mp->cur_sym!=0 ) { 
13567    return true;
13568 } else { 
13569   mp->deletions_allowed=false;
13570   print_err("TeX mode didn't end; all text was ignored after line ");
13571   mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13572   help2("The file ended while I was looking for the `etex' to",
13573         "finish this TeX material.  I've inserted `etex' now.");
13574   mp->cur_sym = frozen_etex;
13575   mp_ins_error(mp);
13576   mp->deletions_allowed=true;
13577   return false;
13578 }
13579
13580 @ @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>=
13581 if ( mp->cur_sym!=0 ) {
13582   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
13583   back_list(p); /* prepare to read the symbolic token again */
13584 }
13585
13586 @ @<Tell the user what has run away...@>=
13587
13588   mp_runaway(mp); /* print the definition-so-far */
13589   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13590     print_err("File ended");
13591 @.File ended while scanning...@>
13592   } else { 
13593     print_err("Forbidden token found");
13594 @.Forbidden token found...@>
13595   }
13596   mp_print(mp, " while scanning ");
13597   help4("I suspect you have forgotten an `enddef',",
13598     "causing me to read past where you wanted me to stop.",
13599     "I'll try to recover; but if the error is serious,",
13600     "you'd better type `E' or `X' now and fix your file.");
13601   switch (mp->scanner_status) {
13602     @<Complete the error message,
13603       and set |cur_sym| to a token that might help recover from the error@>
13604   } /* there are no other cases */
13605   mp_ins_error(mp);
13606 }
13607
13608 @ As we consider various kinds of errors, it is also appropriate to
13609 change the first line of the help message just given; |help_line[3]|
13610 points to the string that might be changed.
13611
13612 @<Complete the error message,...@>=
13613 case flushing: 
13614   mp_print(mp, "to the end of the statement");
13615   mp->help_line[3]="A previous error seems to have propagated,";
13616   mp->cur_sym=frozen_semicolon;
13617   break;
13618 case absorbing: 
13619   mp_print(mp, "a text argument");
13620   mp->help_line[3]="It seems that a right delimiter was left out,";
13621   if ( mp->warning_info==0 ) {
13622     mp->cur_sym=frozen_end_group;
13623   } else { 
13624     mp->cur_sym=frozen_right_delimiter;
13625     equiv(frozen_right_delimiter)=mp->warning_info;
13626   }
13627   break;
13628 case var_defining:
13629 case op_defining: 
13630   mp_print(mp, "the definition of ");
13631   if ( mp->scanner_status==op_defining ) 
13632      mp_print_text(mp->warning_info);
13633   else 
13634      mp_print_variable_name(mp, mp->warning_info);
13635   mp->cur_sym=frozen_end_def;
13636   break;
13637 case loop_defining: 
13638   mp_print(mp, "the text of a "); 
13639   mp_print_text(mp->warning_info);
13640   mp_print(mp, " loop");
13641   mp->help_line[3]="I suspect you have forgotten an `endfor',";
13642   mp->cur_sym=frozen_end_for;
13643   break;
13644
13645 @ The |runaway| procedure displays the first part of the text that occurred
13646 when \MP\ began its special |scanner_status|, if that text has been saved.
13647
13648 @<Declare the procedure called |runaway|@>=
13649 void mp_runaway (MP mp) { 
13650   if ( mp->scanner_status>flushing ) { 
13651      mp_print_nl(mp, "Runaway ");
13652          switch (mp->scanner_status) { 
13653          case absorbing: mp_print(mp, "text?"); break;
13654          case var_defining: 
13655      case op_defining: mp_print(mp,"definition?"); break;
13656      case loop_defining: mp_print(mp, "loop?"); break;
13657      } /* there are no other cases */
13658      mp_print_ln(mp); 
13659      mp_show_token_list(mp, mp_link(hold_head),null,mp->error_line-10,0);
13660   }
13661 }
13662
13663 @ We need to mention a procedure that may be called by |get_next|.
13664
13665 @<Declarations@>= 
13666 void mp_firm_up_the_line (MP mp);
13667
13668 @ And now we're ready to take the plunge into |get_next| itself.
13669 Note that the behavior depends on the |scanner_status| because percent signs
13670 and double quotes need to be passed over when skipping TeX material.
13671
13672 @c 
13673 void mp_get_next (MP mp) {
13674   /* sets |cur_cmd|, |cur_mod|, |cur_sym| to next token */
13675 @^inner loop@>
13676   /*restart*/ /* go here to get the next input token */
13677   /*exit*/ /* go here when the next input token has been got */
13678   /*|common_ending|*/ /* go here to finish getting a symbolic token */
13679   /*found*/ /* go here when the end of a symbolic token has been found */
13680   /*switch*/ /* go here to branch on the class of an input character */
13681   /*|start_numeric_token|,|start_decimal_token|,|fin_numeric_token|,|done|*/
13682     /* go here at crucial stages when scanning a number */
13683   int k; /* an index into |buffer| */
13684   ASCII_code c; /* the current character in the buffer */
13685   int class; /* its class number */
13686   integer n,f; /* registers for decimal-to-binary conversion */
13687 RESTART: 
13688   mp->cur_sym=0;
13689   if ( file_state ) {
13690     @<Input from external file; |goto restart| if no input found,
13691     or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13692   } else {
13693     @<Input from token list; |goto restart| if end of list or
13694       if a parameter needs to be expanded,
13695       or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13696   }
13697 COMMON_ENDING: 
13698   @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|;
13699    |goto restart| if it is illegal@>;
13700 }
13701
13702 @ When a symbolic token is declared to be `\&{outer}', its command code
13703 is increased by |outer_tag|.
13704 @^inner loop@>
13705
13706 @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|...@>=
13707 mp->cur_cmd=eq_type(mp->cur_sym); mp->cur_mod=equiv(mp->cur_sym);
13708 if ( mp->cur_cmd>=outer_tag ) {
13709   if ( mp_check_outer_validity(mp) ) 
13710     mp->cur_cmd=mp->cur_cmd-outer_tag;
13711   else 
13712     goto RESTART;
13713 }
13714
13715 @ A percent sign appears in |buffer[limit]|; this makes it unnecessary
13716 to have a special test for end-of-line.
13717 @^inner loop@>
13718
13719 @<Input from external file;...@>=
13720
13721 SWITCH: 
13722   c=mp->buffer[loc]; incr(loc); class=mp->char_class[c];
13723   switch (class) {
13724   case digit_class: goto START_NUMERIC_TOKEN; break;
13725   case period_class: 
13726     class=mp->char_class[mp->buffer[loc]];
13727     if ( class>period_class ) {
13728       goto SWITCH;
13729     } else if ( class<period_class ) { /* |class=digit_class| */
13730       n=0; goto START_DECIMAL_TOKEN;
13731     }
13732 @:. }{\..\ token@>
13733     break;
13734   case space_class: goto SWITCH; break;
13735   case percent_class: 
13736     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13737       if ( loc<limit ) goto SWITCH;
13738     }
13739     @<Move to next line of file, or |goto restart| if there is no next line@>;
13740     check_interrupt;
13741     goto SWITCH;
13742     break;
13743   case string_class: 
13744     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13745     else @<Get a string token and |return|@>;
13746     break;
13747   case isolated_classes: 
13748     k=loc-1; goto FOUND; break;
13749   case invalid_class: 
13750     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13751     else @<Decry the invalid character and |goto restart|@>;
13752     break;
13753   default: break; /* letters, etc. */
13754   }
13755   k=loc-1;
13756   while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==class ) incr(loc);
13757   goto FOUND;
13758 START_NUMERIC_TOKEN:
13759   @<Get the integer part |n| of a numeric token;
13760     set |f:=0| and |goto fin_numeric_token| if there is no decimal point@>;
13761 START_DECIMAL_TOKEN:
13762   @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>;
13763 FIN_NUMERIC_TOKEN:
13764   @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token
13765     and |return|@>;
13766 FOUND: 
13767   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, k,loc-k);
13768 }
13769
13770 @ We go to |restart| instead of to |SWITCH|, because we might enter
13771 |token_state| after the error has been dealt with
13772 (cf.\ |clear_for_error_prompt|).
13773
13774 @<Decry the invalid...@>=
13775
13776   print_err("Text line contains an invalid character");
13777 @.Text line contains...@>
13778   help2("A funny symbol that I can\'t read has just been input.",
13779         "Continue, and I'll forget that it ever happened.");
13780   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13781   goto RESTART;
13782 }
13783
13784 @ @<Get a string token and |return|@>=
13785
13786   if ( mp->buffer[loc]=='"' ) {
13787     mp->cur_mod=null_str;
13788   } else { 
13789     k=loc; mp->buffer[limit+1]=xord('"');
13790     do {  
13791      incr(loc);
13792     } while (mp->buffer[loc]!='"');
13793     if ( loc>limit ) {
13794       @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>;
13795     }
13796     if ( loc==k+1 ) {
13797       mp->cur_mod=mp->buffer[k];
13798     } else { 
13799       str_room(loc-k);
13800       do {  
13801         append_char(mp->buffer[k]); incr(k);
13802       } while (k!=loc);
13803       mp->cur_mod=mp_make_string(mp);
13804     }
13805   }
13806   incr(loc); mp->cur_cmd=string_token; 
13807   return;
13808 }
13809
13810 @ We go to |restart| after this error message, not to |SWITCH|,
13811 because the |clear_for_error_prompt| routine might have reinstated
13812 |token_state| after |error| has finished.
13813
13814 @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>=
13815
13816   loc=limit; /* the next character to be read on this line will be |"%"| */
13817   print_err("Incomplete string token has been flushed");
13818 @.Incomplete string token...@>
13819   help3("Strings should finish on the same line as they began.",
13820     "I've deleted the partial string; you might want to",
13821     "insert another by typing, e.g., `I\"new string\"'.");
13822   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp);
13823   mp->deletions_allowed=true; 
13824   goto RESTART;
13825 }
13826
13827 @ @<Get the integer part |n| of a numeric token...@>=
13828 n=c-'0';
13829 while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class ) {
13830   if ( n<32768 ) n=10*n+mp->buffer[loc]-'0';
13831   incr(loc);
13832 }
13833 if ( mp->buffer[loc]=='.' ) 
13834   if ( mp->char_class[mp->buffer[loc+1]]==digit_class ) 
13835     goto DONE;
13836 f=0; 
13837 goto FIN_NUMERIC_TOKEN;
13838 DONE: incr(loc)
13839
13840 @ @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>=
13841 k=0;
13842 do { 
13843   if ( k<17 ) { /* digits for |k>=17| cannot affect the result */
13844     mp->dig[k]=mp->buffer[loc]-'0'; incr(k);
13845   }
13846   incr(loc);
13847 } while (mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class);
13848 f=mp_round_decimals(mp, k);
13849 if ( f==unity ) {
13850   incr(n); f=0;
13851 }
13852
13853 @ @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token and |return|@>=
13854 if ( n<32768 ) {
13855   @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>;
13856 } else if ( mp->scanner_status!=tex_flushing ) {
13857   print_err("Enormous number has been reduced");
13858 @.Enormous number...@>
13859   help2("I can\'t handle numbers bigger than 32767.99998;",
13860         "so I've changed your constant to that maximum amount.");
13861   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13862   mp->cur_mod=el_gordo;
13863 }
13864 mp->cur_cmd=numeric_token; return
13865
13866 @ @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>=
13867
13868   mp->cur_mod=n*unity+f;
13869   if ( mp->cur_mod>=fraction_one ) {
13870     if ( (mp->internal[mp_warning_check]>0) &&
13871          (mp->scanner_status!=tex_flushing) ) {
13872       print_err("Number is too large (");
13873       mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
13874       mp_print_char(mp, xord(')'));
13875       help3("It is at least 4096. Continue and I'll try to cope",
13876       "with that big value; but it might be dangerous.",
13877       "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
13878       mp_error(mp);
13879     }
13880   }
13881 }
13882
13883 @ Let's consider now what happens when |get_next| is looking at a token list.
13884 @^inner loop@>
13885
13886 @<Input from token list;...@>=
13887 if ( loc>=mp->hi_mem_min ) { /* one-word token */
13888   mp->cur_sym=info(loc); loc=mp_link(loc); /* move to next */
13889   if ( mp->cur_sym>=expr_base ) {
13890     if ( mp->cur_sym>=suffix_base ) {
13891       @<Insert a suffix or text parameter and |goto restart|@>;
13892     } else { 
13893       mp->cur_cmd=capsule_token;
13894       mp->cur_mod=mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(expr_base)];
13895       mp->cur_sym=0; return;
13896     }
13897   }
13898 } else if ( loc>null ) {
13899   @<Get a stored numeric or string or capsule token and |return|@>
13900 } else { /* we are done with this token list */
13901   mp_end_token_list(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
13902 }
13903
13904 @ @<Insert a suffix or text parameter...@>=
13905
13906   if ( mp->cur_sym>=text_base ) mp->cur_sym=mp->cur_sym-mp->param_size;
13907   /* |param_size=text_base-suffix_base| */
13908   mp_begin_token_list(mp,
13909                       mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(suffix_base)],
13910                       parameter);
13911   goto RESTART;
13912 }
13913
13914 @ @<Get a stored numeric or string or capsule token...@>=
13915
13916   if ( name_type(loc)==mp_token ) {
13917     mp->cur_mod=value(loc);
13918     if ( type(loc)==mp_known ) {
13919       mp->cur_cmd=numeric_token;
13920     } else { 
13921       mp->cur_cmd=string_token; add_str_ref(mp->cur_mod);
13922     }
13923   } else { 
13924     mp->cur_mod=loc; mp->cur_cmd=capsule_token;
13925   };
13926   loc=mp_link(loc); return;
13927 }
13928
13929 @ All of the easy branches of |get_next| have now been taken care of.
13930 There is one more branch.
13931
13932 @<Move to next line of file, or |goto restart|...@>=
13933 if ( name>max_spec_src) {
13934   @<Read next line of file into |buffer|, or
13935     |goto restart| if the file has ended@>;
13936 } else { 
13937   if ( mp->input_ptr>0 ) {
13938      /* text was inserted during error recovery or by \&{scantokens} */
13939     mp_end_file_reading(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
13940   }
13941   if (mp->job_name == NULL && ( mp->selector<log_only || mp->selector>=write_file))  
13942     mp_open_log_file(mp);
13943   if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
13944     if ( limit==start ) /* previous line was empty */
13945       mp_print_nl(mp, "(Please type a command or say `end')");
13946 @.Please type...@>
13947     mp_print_ln(mp); mp->first=(size_t)start;
13948     prompt_input("*"); /* input on-line into |buffer| */
13949 @.*\relax@>
13950     limit=(halfword)mp->last; mp->buffer[limit]=xord('%');
13951     mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start;
13952   } else {
13953     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, no legal end found)");
13954 @.job aborted@>
13955     /* nonstop mode, which is intended for overnight batch processing,
13956        never waits for on-line input */
13957   }
13958 }
13959
13960 @ The global variable |force_eof| is normally |false|; it is set |true|
13961 by an \&{endinput} command.
13962
13963 @<Glob...@>=
13964 boolean force_eof; /* should the next \&{input} be aborted early? */
13965
13966 @ We must decrement |loc| in order to leave the buffer in a valid state
13967 when an error condition causes us to |goto restart| without calling
13968 |end_file_reading|.
13969
13970 @<Read next line of file into |buffer|, or
13971   |goto restart| if the file has ended@>=
13972
13973   incr(line); mp->first=(size_t)start;
13974   if ( ! mp->force_eof ) {
13975     if ( mp_input_ln(mp, cur_file ) ) /* not end of file */
13976       mp_firm_up_the_line(mp); /* this sets |limit| */
13977     else 
13978       mp->force_eof=true;
13979   };
13980   if ( mp->force_eof ) {
13981     mp->force_eof=false;
13982     decr(loc);
13983     if ( mpx_reading ) {
13984       @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set
13985         |cur_sym:=frozen_mpx_break| and |goto comon_ending|@>;
13986     } else { 
13987       mp_print_char(mp, xord(')')); decr(mp->open_parens);
13988       update_terminal; /* show user that file has been read */
13989       mp_end_file_reading(mp); /* resume previous level */
13990       if ( mp_check_outer_validity(mp) ) goto  RESTART;  
13991       else goto RESTART;
13992     }
13993   }
13994   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start; /* ready to read */
13995 }
13996
13997 @ We should never actually come to the end of an \.{MPX} file because such
13998 files should have an \&{mpxbreak} after the translation of the last
13999 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} block.
14000
14001 @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set...@>=
14002
14003   mp->mpx_name[iindex]=mpx_finished;
14004   print_err("mpx file ended unexpectedly");
14005   help4("The file had too few picture expressions for btex...etex",
14006     "blocks.  Such files are normally generated automatically",
14007     "but this one got messed up.  You might want to insert a",
14008     "picture expression now.");
14009   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
14010   mp->cur_sym=frozen_mpx_break; goto COMMON_ENDING;
14011 }
14012
14013 @ Sometimes we want to make it look as though we have just read a blank line
14014 without really doing so.
14015
14016 @<Put an empty line in the input buffer@>=
14017 mp->last=mp->first; limit=(halfword)mp->last; 
14018   /* simulate |input_ln| and |firm_up_the_line| */
14019 mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start
14020
14021 @ If the user has set the |mp_pausing| parameter to some positive value,
14022 and if nonstop mode has not been selected, each line of input is displayed
14023 on the terminal and the transcript file, followed by `\.{=>}'.
14024 \MP\ waits for a response. If the response is null (i.e., if nothing is
14025 typed except perhaps a few blank spaces), the original
14026 line is accepted as it stands; otherwise the line typed is
14027 used instead of the line in the file.
14028
14029 @c void mp_firm_up_the_line (MP mp) {
14030   size_t k; /* an index into |buffer| */
14031   limit=(halfword)mp->last;
14032   if ((!mp->noninteractive)   
14033       && (mp->internal[mp_pausing]>0 )
14034       && (mp->interaction>mp_nonstop_mode )) {
14035     wake_up_terminal; mp_print_ln(mp);
14036     if ( start<limit ) {
14037       for (k=(size_t)start;k<=(size_t)(limit-1);k++) {
14038         mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
14039       } 
14040     }
14041     mp->first=(size_t)limit; prompt_input("=>"); /* wait for user response */
14042 @.=>@>
14043     if ( mp->last>mp->first ) {
14044       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) { /* move line down in buffer */
14045         mp->buffer[k+start-mp->first]=mp->buffer[k];
14046       }
14047       limit=(halfword)(start+mp->last-mp->first);
14048     }
14049   }
14050 }
14051
14052 @* \[30] Dealing with \TeX\ material.
14053 The \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}$\,\ldots\,$\&{etex}
14054 features need to be implemented at a low level in the scanning process
14055 so that \MP\ can stay in synch with the a preprocessor that treats
14056 blocks of \TeX\ material as they occur in the input file without trying
14057 to expand \MP\ macros.  Thus we need a special version of |get_next|
14058 that does not expand macros and such but does handle \&{btex},
14059 \&{verbatimtex}, etc.
14060
14061 The special version of |get_next| is called |get_t_next|.  It works by flushing
14062 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}\allowbreak
14063 $\,\ldots\,$\&{etex} blocks, switching to the \.{MPX} file when it sees
14064 \&{btex}, and switching back when it sees \&{mpxbreak}.
14065
14066 @d btex_code 0
14067 @d verbatim_code 1
14068
14069 @ @<Put each...@>=
14070 mp_primitive(mp, "btex",start_tex,btex_code);
14071 @:btex_}{\&{btex} primitive@>
14072 mp_primitive(mp, "verbatimtex",start_tex,verbatim_code);
14073 @:verbatimtex_}{\&{verbatimtex} primitive@>
14074 mp_primitive(mp, "etex",etex_marker,0); mp->eqtb[frozen_etex]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14075 @:etex_}{\&{etex} primitive@>
14076 mp_primitive(mp, "mpxbreak",mpx_break,0); mp->eqtb[frozen_mpx_break]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14077 @:mpx_break_}{\&{mpxbreak} primitive@>
14078
14079 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14080 case start_tex: if ( m==btex_code ) mp_print(mp, "btex");
14081   else mp_print(mp, "verbatimtex"); break;
14082 case etex_marker: mp_print(mp, "etex"); break;
14083 case mpx_break: mp_print(mp, "mpxbreak"); break;
14084
14085 @ Actually, |get_t_next| is a macro that avoids procedure overhead except
14086 in the unusual case where \&{btex}, \&{verbatimtex}, \&{etex}, or \&{mpxbreak}
14087 is encountered.
14088
14089 @d get_t_next {mp_get_next(mp); if ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) mp_t_next(mp); }
14090
14091 @<Declarations@>=
14092 void mp_start_mpx_input (MP mp);
14093
14094 @ @c 
14095 void mp_t_next (MP mp) {
14096   int old_status; /* saves the |scanner_status| */
14097   integer old_info; /* saves the |warning_info| */
14098   while ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) {
14099     if ( mp->cur_cmd==mpx_break ) {
14100       if ( ! file_state || (mp->mpx_name[iindex]==absent) ) {
14101         @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>;
14102       } else { 
14103         mp_end_mpx_reading(mp); 
14104         goto TEX_FLUSH;
14105       }
14106     } else if ( mp->cur_cmd==start_tex ) {
14107       if ( token_state || (name<=max_spec_src) ) {
14108         @<Complain that we are not reading a file@>;
14109       } else if ( mpx_reading ) {
14110         @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>;
14111       } else if ( (mp->cur_mod!=verbatim_code)&&
14112                   (mp->mpx_name[iindex]!=mpx_finished) ) {
14113         if ( ! mp_begin_mpx_reading(mp) ) mp_start_mpx_input(mp);
14114       } else {
14115         goto TEX_FLUSH;
14116       }
14117     } else {
14118        @<Complain about a misplaced \&{etex}@>;
14119     }
14120     goto COMMON_ENDING;
14121   TEX_FLUSH: 
14122     @<Flush the \TeX\ material@>;
14123   COMMON_ENDING: 
14124     mp_get_next(mp);
14125   }
14126 }
14127
14128 @ We could be in the middle of an operation such as skipping false conditional
14129 text when \TeX\ material is encountered, so we must be careful to save the
14130 |scanner_status|.
14131
14132 @<Flush the \TeX\ material@>=
14133 old_status=mp->scanner_status;
14134 old_info=mp->warning_info;
14135 mp->scanner_status=tex_flushing;
14136 mp->warning_info=line;
14137 do {  mp_get_next(mp); } while (mp->cur_cmd!=etex_marker);
14138 mp->scanner_status=old_status;
14139 mp->warning_info=old_info
14140
14141 @ @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>=
14142 { print_err("An mpx file cannot contain btex or verbatimtex blocks");
14143 help4("This file contains picture expressions for btex...etex",
14144   "blocks.  Such files are normally generated automatically",
14145   "but this one seems to be messed up.  I'll just keep going",
14146   "and hope for the best.");
14147 mp_error(mp);
14148 }
14149
14150 @ @<Complain that we are not reading a file@>=
14151 { print_err("You can only use `btex' or `verbatimtex' in a file");
14152 help3("I'll have to ignore this preprocessor command because it",
14153   "only works when there is a file to preprocess.  You might",
14154   "want to delete everything up to the next `etex`.");
14155 mp_error(mp);
14156 }
14157
14158 @ @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>=
14159 { print_err("Misplaced mpxbreak");
14160 help2("I'll ignore this preprocessor command because it",
14161       "doesn't belong here");
14162 mp_error(mp);
14163 }
14164
14165 @ @<Complain about a misplaced \&{etex}@>=
14166 { print_err("Extra etex will be ignored");
14167 help1("There is no btex or verbatimtex for this to match");
14168 mp_error(mp);
14169 }
14170
14171 @* \[31] Scanning macro definitions.
14172 \MP\ has a variety of ways to tuck tokens away into token lists for later
14173 use: Macros can be defined with \&{def}, \&{vardef}, \&{primarydef}, etc.;
14174 repeatable code can be defined with \&{for}, \&{forever}, \&{forsuffixes}.
14175 All such operations are handled by the routines in this part of the program.
14176
14177 The modifier part of each command code is zero for the ``ending delimiters''
14178 like \&{enddef} and \&{endfor}.
14179
14180 @d start_def 1 /* command modifier for \&{def} */
14181 @d var_def 2 /* command modifier for \&{vardef} */
14182 @d end_def 0 /* command modifier for \&{enddef} */
14183 @d start_forever 1 /* command modifier for \&{forever} */
14184 @d end_for 0 /* command modifier for \&{endfor} */
14185
14186 @<Put each...@>=
14187 mp_primitive(mp, "def",macro_def,start_def);
14188 @:def_}{\&{def} primitive@>
14189 mp_primitive(mp, "vardef",macro_def,var_def);
14190 @:var_def_}{\&{vardef} primitive@>
14191 mp_primitive(mp, "primarydef",macro_def,secondary_primary_macro);
14192 @:primary_def_}{\&{primarydef} primitive@>
14193 mp_primitive(mp, "secondarydef",macro_def,tertiary_secondary_macro);
14194 @:secondary_def_}{\&{secondarydef} primitive@>
14195 mp_primitive(mp, "tertiarydef",macro_def,expression_tertiary_macro);
14196 @:tertiary_def_}{\&{tertiarydef} primitive@>
14197 mp_primitive(mp, "enddef",macro_def,end_def); mp->eqtb[frozen_end_def]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14198 @:end_def_}{\&{enddef} primitive@>
14199 @#
14200 mp_primitive(mp, "for",iteration,expr_base);
14201 @:for_}{\&{for} primitive@>
14202 mp_primitive(mp, "forsuffixes",iteration,suffix_base);
14203 @:for_suffixes_}{\&{forsuffixes} primitive@>
14204 mp_primitive(mp, "forever",iteration,start_forever);
14205 @:forever_}{\&{forever} primitive@>
14206 mp_primitive(mp, "endfor",iteration,end_for); mp->eqtb[frozen_end_for]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14207 @:end_for_}{\&{endfor} primitive@>
14208
14209 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14210 case macro_def:
14211   if ( m<=var_def ) {
14212     if ( m==start_def ) mp_print(mp, "def");
14213     else if ( m<start_def ) mp_print(mp, "enddef");
14214     else mp_print(mp, "vardef");
14215   } else if ( m==secondary_primary_macro ) { 
14216     mp_print(mp, "primarydef");
14217   } else if ( m==tertiary_secondary_macro ) { 
14218     mp_print(mp, "secondarydef");
14219   } else { 
14220     mp_print(mp, "tertiarydef");
14221   }
14222   break;
14223 case iteration: 
14224   if ( m<=start_forever ) {
14225     if ( m==start_forever ) mp_print(mp, "forever"); 
14226     else mp_print(mp, "endfor");
14227   } else if ( m==expr_base ) {
14228     mp_print(mp, "for"); 
14229   } else { 
14230     mp_print(mp, "forsuffixes");
14231   }
14232   break;
14233
14234 @ Different macro-absorbing operations have different syntaxes, but they
14235 also have a lot in common. There is a list of special symbols that are to
14236 be replaced by parameter tokens; there is a special command code that
14237 ends the definition; the quotation conventions are identical.  Therefore
14238 it makes sense to have most of the work done by a single subroutine. That
14239 subroutine is called |scan_toks|.
14240
14241 The first parameter to |scan_toks| is the command code that will
14242 terminate scanning (either |macro_def| or |iteration|).
14243
14244 The second parameter, |subst_list|, points to a (possibly empty) list
14245 of two-word nodes whose |info| and |value| fields specify symbol tokens
14246 before and after replacement. The list will be returned to free storage
14247 by |scan_toks|.
14248
14249 The third parameter is simply appended to the token list that is built.
14250 And the final parameter tells how many of the special operations
14251 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#} are to be replaced by suffix parameters.
14252 When such parameters are present, they are called \.{(SUFFIX0)},
14253 \.{(SUFFIX1)}, and \.{(SUFFIX2)}.
14254
14255 @c pointer mp_scan_toks (MP mp,command_code terminator, pointer 
14256   subst_list, pointer tail_end, quarterword suffix_count) {
14257   pointer p; /* tail of the token list being built */
14258   pointer q; /* temporary for link management */
14259   integer balance; /* left delimiters minus right delimiters */
14260   p=hold_head; balance=1; mp_link(hold_head)=null;
14261   while (1) { 
14262     get_t_next;
14263     if ( mp->cur_sym>0 ) {
14264       @<Substitute for |cur_sym|, if it's on the |subst_list|@>;
14265       if ( mp->cur_cmd==terminator ) {
14266         @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>;
14267       } else if ( mp->cur_cmd==macro_special ) {
14268         @<Handle quoted symbols, \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, or \.{\AT!\#}@>;
14269       }
14270     }
14271     mp_link(p)=mp_cur_tok(mp); p=mp_link(p);
14272   }
14273   mp_link(p)=tail_end; mp_flush_node_list(mp, subst_list);
14274   return mp_link(hold_head);
14275 }
14276
14277 @ @<Substitute for |cur_sym|...@>=
14278
14279   q=subst_list;
14280   while ( q!=null ) {
14281     if ( info(q)==mp->cur_sym ) {
14282       mp->cur_sym=value(q); mp->cur_cmd=relax; break;
14283     }
14284     q=mp_link(q);
14285   }
14286 }
14287
14288 @ @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>=
14289 if ( mp->cur_mod>0 ) {
14290   incr(balance);
14291 } else { 
14292   decr(balance);
14293   if ( balance==0 )
14294     break;
14295 }
14296
14297 @ Four commands are intended to be used only within macro texts: \&{quote},
14298 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#}. They are variants of a single command
14299 code called |macro_special|.
14300
14301 @d quote 0 /* |macro_special| modifier for \&{quote} */
14302 @d macro_prefix 1 /* |macro_special| modifier for \.{\#\AT!} */
14303 @d macro_at 2 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!} */
14304 @d macro_suffix 3 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!\#} */
14305
14306 @<Put each...@>=
14307 mp_primitive(mp, "quote",macro_special,quote);
14308 @:quote_}{\&{quote} primitive@>
14309 mp_primitive(mp, "#@@",macro_special,macro_prefix);
14310 @:]]]\#\AT!_}{\.{\#\AT!} primitive@>
14311 mp_primitive(mp, "@@",macro_special,macro_at);
14312 @:]]]\AT!_}{\.{\AT!} primitive@>
14313 mp_primitive(mp, "@@#",macro_special,macro_suffix);
14314 @:]]]\AT!\#_}{\.{\AT!\#} primitive@>
14315
14316 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14317 case macro_special: 
14318   switch (m) {
14319   case macro_prefix: mp_print(mp, "#@@"); break;
14320   case macro_at: mp_print_char(mp, xord('@@')); break;
14321   case macro_suffix: mp_print(mp, "@@#"); break;
14322   default: mp_print(mp, "quote"); break;
14323   }
14324   break;
14325
14326 @ @<Handle quoted...@>=
14327
14328   if ( mp->cur_mod==quote ) { get_t_next; } 
14329   else if ( mp->cur_mod<=suffix_count ) 
14330     mp->cur_sym=suffix_base-1+mp->cur_mod;
14331 }
14332
14333 @ Here is a routine that's used whenever a token will be redefined. If
14334 the user's token is unredefinable, the `|frozen_inaccessible|' token is
14335 substituted; the latter is redefinable but essentially impossible to use,
14336 hence \MP's tables won't get fouled up.
14337
14338 @c void mp_get_symbol (MP mp) { /* sets |cur_sym| to a safe symbol */
14339 RESTART: 
14340   get_t_next;
14341   if ( (mp->cur_sym==0)||(mp->cur_sym>(integer)frozen_inaccessible) ) {
14342     print_err("Missing symbolic token inserted");
14343 @.Missing symbolic token...@>
14344     help3("Sorry: You can\'t redefine a number, string, or expr.",
14345       "I've inserted an inaccessible symbol so that your",
14346       "definition will be completed without mixing me up too badly.");
14347     if ( mp->cur_sym>0 )
14348       mp->help_line[2]="Sorry: You can\'t redefine my error-recovery tokens.";
14349     else if ( mp->cur_cmd==string_token ) 
14350       delete_str_ref(mp->cur_mod);
14351     mp->cur_sym=frozen_inaccessible; mp_ins_error(mp); goto RESTART;
14352   }
14353 }
14354
14355 @ Before we actually redefine a symbolic token, we need to clear away its
14356 former value, if it was a variable. The following stronger version of
14357 |get_symbol| does that.
14358
14359 @c void mp_get_clear_symbol (MP mp) { 
14360   mp_get_symbol(mp); mp_clear_symbol(mp, mp->cur_sym,false);
14361 }
14362
14363 @ Here's another little subroutine; it checks that an equals sign
14364 or assignment sign comes along at the proper place in a macro definition.
14365
14366 @c void mp_check_equals (MP mp) { 
14367   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
14368      mp_missing_err(mp, "=");
14369 @.Missing `='@>
14370     help5("The next thing in this `def' should have been `=',",
14371           "because I've already looked at the definition heading.",
14372           "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
14373           "was present. Everything from here to `enddef'",
14374           "will be the replacement text of this macro.");
14375     mp_back_error(mp);
14376   }
14377 }
14378
14379 @ A \&{primarydef}, \&{secondarydef}, or \&{tertiarydef} is rather easily
14380 handled now that we have |scan_toks|.  In this case there are
14381 two parameters, which will be \.{EXPR0} and \.{EXPR1} (i.e.,
14382 |expr_base| and |expr_base+1|).
14383
14384 @c void mp_make_op_def (MP mp) {
14385   command_code m; /* the type of definition */
14386   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
14387   m=mp->cur_mod;
14388   mp_get_symbol(mp); q=mp_get_node(mp, token_node_size);
14389   info(q)=mp->cur_sym; value(q)=expr_base;
14390   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym;
14391   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14392   info(p)=mp->cur_sym; value(p)=expr_base+1; mp_link(p)=q;
14393   get_t_next; mp_check_equals(mp);
14394   mp->scanner_status=op_defining; q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null;
14395   r=mp_get_avail(mp); mp_link(q)=r; info(r)=general_macro;
14396   mp_link(r)=mp_scan_toks(mp, macro_def,p,null,0);
14397   mp->scanner_status=normal; eq_type(mp->warning_info)=m;
14398   equiv(mp->warning_info)=q; mp_get_x_next(mp);
14399 }
14400
14401 @ Parameters to macros are introduced by the keywords \&{expr},
14402 \&{suffix}, \&{text}, \&{primary}, \&{secondary}, and \&{tertiary}.
14403
14404 @<Put each...@>=
14405 mp_primitive(mp, "expr",param_type,expr_base);
14406 @:expr_}{\&{expr} primitive@>
14407 mp_primitive(mp, "suffix",param_type,suffix_base);
14408 @:suffix_}{\&{suffix} primitive@>
14409 mp_primitive(mp, "text",param_type,text_base);
14410 @:text_}{\&{text} primitive@>
14411 mp_primitive(mp, "primary",param_type,primary_macro);
14412 @:primary_}{\&{primary} primitive@>
14413 mp_primitive(mp, "secondary",param_type,secondary_macro);
14414 @:secondary_}{\&{secondary} primitive@>
14415 mp_primitive(mp, "tertiary",param_type,tertiary_macro);
14416 @:tertiary_}{\&{tertiary} primitive@>
14417
14418 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14419 case param_type:
14420   if ( m>=expr_base ) {
14421     if ( m==expr_base ) mp_print(mp, "expr");
14422     else if ( m==suffix_base ) mp_print(mp, "suffix");
14423     else mp_print(mp, "text");
14424   } else if ( m<secondary_macro ) {
14425     mp_print(mp, "primary");
14426   } else if ( m==secondary_macro ) {
14427     mp_print(mp, "secondary");
14428   } else {
14429     mp_print(mp, "tertiary");
14430   }
14431   break;
14432
14433 @ Let's turn next to the more complex processing associated with \&{def}
14434 and \&{vardef}. When the following procedure is called, |cur_mod|
14435 should be either |start_def| or |var_def|.
14436
14437 @c @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>
14438 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>
14439 void mp_scan_def (MP mp) {
14440   int m; /* the type of definition */
14441   int n; /* the number of special suffix parameters */
14442   int k; /* the total number of parameters */
14443   int c; /* the kind of macro we're defining */
14444   pointer r; /* parameter-substitution list */
14445   pointer q; /* tail of the macro token list */
14446   pointer p; /* temporary storage */
14447   halfword base; /* |expr_base|, |suffix_base|, or |text_base| */
14448   pointer l_delim,r_delim; /* matching delimiters */
14449   m=mp->cur_mod; c=general_macro; mp_link(hold_head)=null;
14450   q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null; r=null;
14451   @<Scan the token or variable to be defined;
14452     set |n|, |scanner_status|, and |warning_info|@>;
14453   k=n;
14454   if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
14455     @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>;
14456   }
14457   if ( mp->cur_cmd==param_type ) {
14458     @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>;
14459   }
14460   mp_check_equals(mp);
14461   p=mp_get_avail(mp); info(p)=c; mp_link(q)=p;
14462   @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>;
14463   mp->scanner_status=normal; mp_get_x_next(mp);
14464 }
14465
14466 @ We don't put `|frozen_end_group|' into the replacement text of
14467 a \&{vardef}, because the user may want to redefine `\.{endgroup}'.
14468
14469 @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>=
14470 if ( m==start_def ) {
14471   mp_link(p)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,null,n);
14472 } else { 
14473   q=mp_get_avail(mp); info(q)=mp->bg_loc; mp_link(p)=q;
14474   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->eg_loc;
14475   mp_link(q)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,p,n);
14476 }
14477 if ( mp->warning_info==bad_vardef ) 
14478   mp_flush_token_list(mp, value(bad_vardef))
14479
14480 @ @<Glob...@>=
14481 int bg_loc;
14482 int eg_loc; /* hash addresses of `\.{begingroup}' and `\.{endgroup}' */
14483
14484 @ @<Scan the token or variable to be defined;...@>=
14485 if ( m==start_def ) {
14486   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym; get_t_next;
14487   mp->scanner_status=op_defining; n=0;
14488   eq_type(mp->warning_info)=defined_macro; equiv(mp->warning_info)=q;
14489 } else { 
14490   p=mp_scan_declared_variable(mp);
14491   mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),mp_link(p),true);
14492   mp->warning_info=mp_find_variable(mp, p); mp_flush_list(mp, p);
14493   if ( mp->warning_info==null ) @<Change to `\.{a bad variable}'@>;
14494   mp->scanner_status=var_defining; n=2;
14495   if ( mp->cur_cmd==macro_special ) if ( mp->cur_mod==macro_suffix ) {/* \.{\AT!\#} */
14496     n=3; get_t_next;
14497   }
14498   type(mp->warning_info)=mp_unsuffixed_macro-2+n; value(mp->warning_info)=q;
14499 } /* |mp_suffixed_macro=mp_unsuffixed_macro+1| */
14500
14501 @ @<Change to `\.{a bad variable}'@>=
14502
14503   print_err("This variable already starts with a macro");
14504 @.This variable already...@>
14505   help2("After `vardef a' you can\'t say `vardef a.b'.",
14506         "So I'll have to discard this definition.");
14507   mp_error(mp); mp->warning_info=bad_vardef;
14508 }
14509
14510 @ @<Initialize table entries...@>=
14511 name_type(bad_vardef)=mp_root; mp_link(bad_vardef)=frozen_bad_vardef;
14512 equiv(frozen_bad_vardef)=bad_vardef; eq_type(frozen_bad_vardef)=tag_token;
14513
14514 @ @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>=
14515 do {  
14516   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; get_t_next;
14517   if ( (mp->cur_cmd==param_type)&&(mp->cur_mod>=expr_base) ) {
14518    base=mp->cur_mod;
14519   } else { 
14520     print_err("Missing parameter type; `expr' will be assumed");
14521 @.Missing parameter type@>
14522     help1("You should've had `expr' or `suffix' or `text' here.");
14523     mp_back_error(mp); base=expr_base;
14524   }
14525   @<Absorb parameter tokens for type |base|@>;
14526   mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
14527   get_t_next;
14528 } while (mp->cur_cmd==left_delimiter)
14529
14530 @ @<Absorb parameter tokens for type |base|@>=
14531 do { 
14532   mp_link(q)=mp_get_avail(mp); q=mp_link(q); info(q)=base+k;
14533   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size); 
14534   value(p)=base+k; info(p)=mp->cur_sym;
14535   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14536 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
14537   incr(k); mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14538 } while (mp->cur_cmd==comma)
14539
14540 @ @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>=
14541
14542   p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14543   if ( mp->cur_mod<expr_base ) {
14544     c=mp->cur_mod; value(p)=expr_base+k;
14545   } else { 
14546     value(p)=mp->cur_mod+k;
14547     if ( mp->cur_mod==expr_base ) c=expr_macro;
14548     else if ( mp->cur_mod==suffix_base ) c=suffix_macro;
14549     else c=text_macro;
14550   }
14551   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14552   incr(k); mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym; mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14553   if ( c==expr_macro ) if ( mp->cur_cmd==of_token ) {
14554     c=of_macro; p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14555     if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14556     value(p)=expr_base+k; mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym;
14557     mp_link(p)=r; r=p; get_t_next;
14558   }
14559 }
14560
14561 @* \[32] Expanding the next token.
14562 Only a few command codes |<min_command| can possibly be returned by
14563 |get_t_next|; in increasing order, they are
14564 |if_test|, |fi_or_else|, |input|, |iteration|, |repeat_loop|,
14565 |exit_test|, |relax|, |scan_tokens|, |expand_after|, and |defined_macro|.
14566
14567 \MP\ usually gets the next token of input by saying |get_x_next|. This is
14568 like |get_t_next| except that it keeps getting more tokens until
14569 finding |cur_cmd>=min_command|. In other words, |get_x_next| expands
14570 macros and removes conditionals or iterations or input instructions that
14571 might be present.
14572
14573 It follows that |get_x_next| might invoke itself recursively. In fact,
14574 there is massive recursion, since macro expansion can involve the
14575 scanning of arbitrarily complex expressions, which in turn involve
14576 macro expansion and conditionals, etc.
14577 @^recursion@>
14578
14579 Therefore it's necessary to declare a whole bunch of |forward|
14580 procedures at this point, and to insert some other procedures
14581 that will be invoked by |get_x_next|.
14582
14583 @<Declarations@>= 
14584 void mp_scan_primary (MP mp);
14585 void mp_scan_secondary (MP mp);
14586 void mp_scan_tertiary (MP mp);
14587 void mp_scan_expression (MP mp);
14588 void mp_scan_suffix (MP mp);
14589 @<Declare the procedure called |macro_call|@>
14590 void mp_get_boolean (MP mp);
14591 void mp_pass_text (MP mp);
14592 void mp_conditional (MP mp);
14593 void mp_start_input (MP mp);
14594 void mp_begin_iteration (MP mp);
14595 void mp_resume_iteration (MP mp);
14596 void mp_stop_iteration (MP mp);
14597
14598 @ An auxiliary subroutine called |expand| is used by |get_x_next|
14599 when it has to do exotic expansion commands.
14600
14601 @c void mp_expand (MP mp) {
14602   pointer p; /* for list manipulation */
14603   size_t k; /* something that we hope is |<=buf_size| */
14604   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
14605   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14606     if ( mp->cur_cmd!=defined_macro )
14607       show_cur_cmd_mod;
14608   switch (mp->cur_cmd)  {
14609   case if_test:
14610     mp_conditional(mp); /* this procedure is discussed in Part 36 below */
14611     break;
14612   case fi_or_else:
14613     @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>;
14614     break;
14615   case input:
14616     @<Initiate or terminate input from a file@>;
14617     break;
14618   case iteration:
14619     if ( mp->cur_mod==end_for ) {
14620       @<Scold the user for having an extra \&{endfor}@>;
14621     } else {
14622       mp_begin_iteration(mp); /* this procedure is discussed in Part 37 below */
14623     }
14624     break;
14625   case repeat_loop: 
14626     @<Repeat a loop@>;
14627     break;
14628   case exit_test: 
14629     @<Exit a loop if the proper time has come@>;
14630     break;
14631   case relax: 
14632     break;
14633   case expand_after: 
14634     @<Expand the token after the next token@>;
14635     break;
14636   case scan_tokens: 
14637     @<Put a string into the input buffer@>;
14638     break;
14639   case defined_macro:
14640    mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14641    break;
14642   }; /* there are no other cases */
14643 }
14644
14645 @ @<Scold the user...@>=
14646
14647   print_err("Extra `endfor'");
14648 @.Extra `endfor'@>
14649   help2("I'm not currently working on a for loop,",
14650         "so I had better not try to end anything.");
14651   mp_error(mp);
14652 }
14653
14654 @ The processing of \&{input} involves the |start_input| subroutine,
14655 which will be declared later; the processing of \&{endinput} is trivial.
14656
14657 @<Put each...@>=
14658 mp_primitive(mp, "input",input,0);
14659 @:input_}{\&{input} primitive@>
14660 mp_primitive(mp, "endinput",input,1);
14661 @:end_input_}{\&{endinput} primitive@>
14662
14663 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
14664 case input: 
14665   if ( m==0 ) mp_print(mp, "input");
14666   else mp_print(mp, "endinput");
14667   break;
14668
14669 @ @<Initiate or terminate input...@>=
14670 if ( mp->cur_mod>0 ) mp->force_eof=true;
14671 else mp_start_input(mp)
14672
14673 @ We'll discuss the complicated parts of loop operations later. For now
14674 it suffices to know that there's a global variable called |loop_ptr|
14675 that will be |null| if no loop is in progress.
14676
14677 @<Repeat a loop@>=
14678 { while ( token_state &&(loc==null) ) 
14679     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
14680   if ( mp->loop_ptr==null ) {
14681     print_err("Lost loop");
14682 @.Lost loop@>
14683     help2("I'm confused; after exiting from a loop, I still seem",
14684           "to want to repeat it. I'll try to forget the problem.");
14685     mp_error(mp);
14686   } else {
14687     mp_resume_iteration(mp); /* this procedure is in Part 37 below */
14688   }
14689 }
14690
14691 @ @<Exit a loop if the proper time has come@>=
14692 { mp_get_boolean(mp);
14693   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14694     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,mp->cur_exp);
14695   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
14696     if ( mp->loop_ptr==null ) {
14697       print_err("No loop is in progress");
14698 @.No loop is in progress@>
14699       help1("Why say `exitif' when there's nothing to exit from?");
14700       if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp); else mp_back_error(mp);
14701     } else {
14702      @<Exit prematurely from an iteration@>;
14703     }
14704   } else if ( mp->cur_cmd!=semicolon ) {
14705     mp_missing_err(mp, ";");
14706 @.Missing `;'@>
14707     help2("After `exitif <boolean exp>' I expect to see a semicolon.",
14708           "I shall pretend that one was there."); mp_back_error(mp);
14709   }
14710 }
14711
14712 @ Here we use the fact that |forever_text| is the only |token_type| that
14713 is less than |loop_text|.
14714
14715 @<Exit prematurely...@>=
14716 { p=null;
14717   do {  
14718     if ( file_state ) {
14719       mp_end_file_reading(mp);
14720     } else { 
14721       if ( token_type<=loop_text ) p=start;
14722       mp_end_token_list(mp);
14723     }
14724   } while (p==null);
14725   if ( p!=info(mp->loop_ptr) ) mp_fatal_error(mp, "*** (loop confusion)");
14726 @.loop confusion@>
14727   mp_stop_iteration(mp); /* this procedure is in Part 34 below */
14728 }
14729
14730 @ @<Expand the token after the next token@>=
14731 { get_t_next;
14732   p=mp_cur_tok(mp); get_t_next;
14733   if ( mp->cur_cmd<min_command ) mp_expand(mp); 
14734   else mp_back_input(mp);
14735   back_list(p);
14736 }
14737
14738 @ @<Put a string into the input buffer@>=
14739 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
14740   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
14741     mp_disp_err(mp, null,"Not a string");
14742 @.Not a string@>
14743     help2("I'm going to flush this expression, since",
14744           "scantokens should be followed by a known string.");
14745     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
14746   } else { 
14747     mp_back_input(mp);
14748     if ( length(mp->cur_exp)>0 )
14749        @<Pretend we're reading a new one-line file@>;
14750   }
14751 }
14752
14753 @ @<Pretend we're reading a new one-line file@>=
14754 { mp_begin_file_reading(mp); name=is_scantok;
14755   k=mp->first+length(mp->cur_exp);
14756   if ( k>=mp->max_buf_stack ) {
14757     while ( k>=mp->buf_size ) {
14758       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size/4)));
14759     }
14760     mp->max_buf_stack=k+1;
14761   }
14762   j=mp->str_start[mp->cur_exp]; limit=(halfword)k;
14763   while ( mp->first<(size_t)limit ) {
14764     mp->buffer[mp->first]=mp->str_pool[j]; incr(j); incr(mp->first);
14765   }
14766   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start; 
14767   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
14768 }
14769
14770 @ Here finally is |get_x_next|.
14771
14772 The expression scanning routines to be considered later
14773 communicate via the global quantities |cur_type| and |cur_exp|;
14774 we must be very careful to save and restore these quantities while
14775 macros are being expanded.
14776 @^inner loop@>
14777
14778 @<Declarations@>=
14779 void mp_get_x_next (MP mp);
14780
14781 @ @c void mp_get_x_next (MP mp) {
14782   pointer save_exp; /* a capsule to save |cur_type| and |cur_exp| */
14783   get_t_next;
14784   if ( mp->cur_cmd<min_command ) {
14785     save_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
14786     do {  
14787       if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) 
14788         mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14789       else 
14790         mp_expand(mp);
14791       get_t_next;
14792      } while (mp->cur_cmd<min_command);
14793      mp_unstash_cur_exp(mp, save_exp); /* that restores |cur_type| and |cur_exp| */
14794   }
14795 }
14796
14797 @ Now let's consider the |macro_call| procedure, which is used to start up
14798 all user-defined macros. Since the arguments to a macro might be expressions,
14799 |macro_call| is recursive.
14800 @^recursion@>
14801
14802 The first parameter to |macro_call| points to the reference count of the
14803 token list that defines the macro. The second parameter contains any
14804 arguments that have already been parsed (see below).  The third parameter
14805 points to the symbolic token that names the macro. If the third parameter
14806 is |null|, the macro was defined by \&{vardef}, so its name can be
14807 reconstructed from the prefix and ``at'' arguments found within the
14808 second parameter.
14809
14810 What is this second parameter? It's simply a linked list of one-word items,
14811 whose |info| fields point to the arguments. In other words, if |arg_list=null|,
14812 no arguments have been scanned yet; otherwise |info(arg_list)| points to
14813 the first scanned argument, and |mp_link(arg_list)| points to the list of
14814 further arguments (if any).
14815
14816 Arguments of type \&{expr} are so-called capsules, which we will
14817 discuss later when we concentrate on expressions; they can be
14818 recognized easily because their |link| field is |void|. Arguments of type
14819 \&{suffix} and \&{text} are token lists without reference counts.
14820
14821 @ After argument scanning is complete, the arguments are moved to the
14822 |param_stack|. (They can't be put on that stack any sooner, because
14823 the stack is growing and shrinking in unpredictable ways as more arguments
14824 are being acquired.)  Then the macro body is fed to the scanner; i.e.,
14825 the replacement text of the macro is placed at the top of the \MP's
14826 input stack, so that |get_t_next| will proceed to read it next.
14827
14828 @<Declare the procedure called |macro_call|@>=
14829 @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>
14830 @<Declare the procedure called |print_arg|@>
14831 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>
14832 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14833                     pointer macro_name) ;
14834
14835 @ @c
14836 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14837                     pointer macro_name) {
14838   /* invokes a user-defined control sequence */
14839   pointer r; /* current node in the macro's token list */
14840   pointer p,q; /* for list manipulation */
14841   integer n; /* the number of arguments */
14842   pointer tail = 0; /* tail of the argument list */
14843   pointer l_delim=0,r_delim=0; /* a delimiter pair */
14844   r=mp_link(def_ref); add_mac_ref(def_ref);
14845   if ( arg_list==null ) {
14846     n=0;
14847   } else {
14848    @<Determine the number |n| of arguments already supplied,
14849     and set |tail| to the tail of |arg_list|@>;
14850   }
14851   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
14852     @<Show the text of the macro being expanded, and the existing arguments@>;
14853   }
14854   @<Scan the remaining arguments, if any; set |r| to the first token
14855     of the replacement text@>;
14856   @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>;
14857 }
14858
14859 @ @<Show the text of the macro...@>=
14860 mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_ln(mp); 
14861 mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14862 if ( n==3 ) mp_print(mp, "@@#"); /* indicate a suffixed macro */
14863 mp_show_macro(mp, def_ref,null,100000);
14864 if ( arg_list!=null ) {
14865   n=0; p=arg_list;
14866   do {  
14867     q=info(p);
14868     mp_print_arg(mp, q,n,0);
14869     incr(n); p=mp_link(p);
14870   } while (p!=null);
14871 }
14872 mp_end_diagnostic(mp, false)
14873
14874
14875 @ @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>=
14876 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n);
14877
14878 @ @c
14879 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n) {
14880   pointer p,q; /* they traverse the first part of |a| */
14881   if ( n!=null ) {
14882     mp_print_text(n);
14883   } else  { 
14884     p=info(a);
14885     if ( p==null ) {
14886       mp_print_text(info(info(mp_link(a))));
14887     } else { 
14888       q=p;
14889       while ( mp_link(q)!=null ) q=mp_link(q);
14890       mp_link(q)=info(mp_link(a));
14891       mp_show_token_list(mp, p,null,1000,0);
14892       mp_link(q)=null;
14893     }
14894   }
14895 }
14896
14897 @ @<Declare the procedure called |print_arg|@>=
14898 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) ;
14899
14900 @ @c
14901 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) {
14902   if ( mp_link(q)==mp_void ) mp_print_nl(mp, "(EXPR");
14903   else if ( (b<text_base)&&(b!=text_macro) ) mp_print_nl(mp, "(SUFFIX");
14904   else mp_print_nl(mp, "(TEXT");
14905   mp_print_int(mp, n); mp_print(mp, ")<-");
14906   if ( mp_link(q)==mp_void ) mp_print_exp(mp, q,1);
14907   else mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
14908 }
14909
14910 @ @<Determine the number |n| of arguments already supplied...@>=
14911 {  
14912   n=1; tail=arg_list;
14913   while ( mp_link(tail)!=null ) { 
14914     incr(n); tail=mp_link(tail);
14915   }
14916 }
14917
14918 @ @<Scan the remaining arguments, if any; set |r|...@>=
14919 mp->cur_cmd=comma+1; /* anything |<>comma| will do */
14920 while ( info(r)>=expr_base ) { 
14921   @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>;
14922   r=mp_link(r);
14923 }
14924 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
14925   print_err("Too many arguments to ");
14926 @.Too many arguments...@>
14927   mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name); mp_print_char(mp, xord(';'));
14928   mp_print_nl(mp, "  Missing `"); mp_print_text(r_delim);
14929 @.Missing `)'...@>
14930   mp_print(mp, "' has been inserted");
14931   help3("I'm going to assume that the comma I just read was a",
14932    "right delimiter, and then I'll begin expanding the macro.",
14933    "You might want to delete some tokens before continuing.");
14934   mp_error(mp);
14935 }
14936 if ( info(r)!=general_macro ) {
14937   @<Scan undelimited argument(s)@>;
14938 }
14939 r=mp_link(r)
14940
14941 @ At this point, the reader will find it advisable to review the explanation
14942 of token list format that was presented earlier, paying special attention to
14943 the conventions that apply only at the beginning of a macro's token list.
14944
14945 On the other hand, the reader will have to take the expression-parsing
14946 aspects of the following program on faith; we will explain |cur_type|
14947 and |cur_exp| later. (Several things in this program depend on each other,
14948 and it's necessary to jump into the circle somewhere.)
14949
14950 @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>=
14951 if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
14952   mp_get_x_next(mp);
14953   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
14954     print_err("Missing argument to ");
14955 @.Missing argument...@>
14956     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14957     help3("That macro has more parameters than you thought.",
14958      "I'll continue by pretending that each missing argument",
14959      "is either zero or null.");
14960     if ( info(r)>=suffix_base ) {
14961       mp->cur_exp=null; mp->cur_type=mp_token_list;
14962     } else { 
14963       mp->cur_exp=0; mp->cur_type=mp_known;
14964     }
14965     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=right_delimiter; 
14966     goto FOUND;
14967   }
14968   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod;
14969 }
14970 @<Scan the argument represented by |info(r)|@>;
14971 if ( mp->cur_cmd!=comma ) 
14972   @<Check that the proper right delimiter was present@>;
14973 FOUND:  
14974 @<Append the current expression to |arg_list|@>
14975
14976 @ @<Check that the proper right delim...@>=
14977 if ( (mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
14978   if ( info(mp_link(r))>=expr_base ) {
14979     mp_missing_err(mp, ",");
14980 @.Missing `,'@>
14981     help3("I've finished reading a macro argument and am about to",
14982       "read another; the arguments weren't delimited correctly.",
14983       "You might want to delete some tokens before continuing.");
14984     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=comma;
14985   } else { 
14986     mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
14987 @.Missing `)'@>
14988     help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.",
14989           "You might want to delete some tokens before continuing.");
14990     mp_back_error(mp);
14991   }
14992 }
14993
14994 @ A \&{suffix} or \&{text} parameter will have been scanned as
14995 a token list pointed to by |cur_exp|, in which case we will have
14996 |cur_type=token_list|.
14997
14998 @<Append the current expression to |arg_list|@>=
14999
15000   p=mp_get_avail(mp);
15001   if ( mp->cur_type==mp_token_list ) info(p)=mp->cur_exp;
15002   else info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15003   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
15004     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,info(r)); 
15005     mp_end_diagnostic(mp, false);
15006   }
15007   if ( arg_list==null ) arg_list=p;
15008   else mp_link(tail)=p;
15009   tail=p; incr(n);
15010 }
15011
15012 @ @<Scan the argument represented by |info(r)|@>=
15013 if ( info(r)>=text_base ) {
15014   mp_scan_text_arg(mp, l_delim,r_delim);
15015 } else { 
15016   mp_get_x_next(mp);
15017   if ( info(r)>=suffix_base ) mp_scan_suffix(mp);
15018   else mp_scan_expression(mp);
15019 }
15020
15021 @ The parameters to |scan_text_arg| are either a pair of delimiters
15022 or zero; the latter case is for undelimited text arguments, which
15023 end with the first semicolon or \&{endgroup} or \&{end} that is not
15024 contained in a group.
15025
15026 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>=
15027 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) ;
15028
15029 @ @c
15030 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
15031   integer balance; /* excess of |l_delim| over |r_delim| */
15032   pointer p; /* list tail */
15033   mp->warning_info=l_delim; mp->scanner_status=absorbing;
15034   p=hold_head; balance=1; mp_link(hold_head)=null;
15035   while (1)  { 
15036     get_t_next;
15037     if ( l_delim==0 ) {
15038       @<Adjust the balance for an undelimited argument; |break| if done@>;
15039     } else {
15040           @<Adjust the balance for a delimited argument; |break| if done@>;
15041     }
15042     mp_link(p)=mp_cur_tok(mp); p=mp_link(p);
15043   }
15044   mp->cur_exp=mp_link(hold_head); mp->cur_type=mp_token_list;
15045   mp->scanner_status=normal;
15046 }
15047
15048 @ @<Adjust the balance for a delimited argument...@>=
15049 if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) { 
15050   if ( mp->cur_mod==l_delim ) { 
15051     decr(balance);
15052     if ( balance==0 ) break;
15053   }
15054 } else if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
15055   if ( mp->cur_mod==r_delim ) incr(balance);
15056 }
15057
15058 @ @<Adjust the balance for an undelimited...@>=
15059 if ( end_of_statement ) { /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
15060   if ( balance==1 ) { break; }
15061   else  { if ( mp->cur_cmd==end_group ) decr(balance); }
15062 } else if ( mp->cur_cmd==begin_group ) { 
15063   incr(balance); 
15064 }
15065
15066 @ @<Scan undelimited argument(s)@>=
15067
15068   if ( info(r)<text_macro ) {
15069     mp_get_x_next(mp);
15070     if ( info(r)!=suffix_macro ) {
15071       if ( (mp->cur_cmd==equals)||(mp->cur_cmd==assignment) ) mp_get_x_next(mp);
15072     }
15073   }
15074   switch (info(r)) {
15075   case primary_macro:mp_scan_primary(mp); break;
15076   case secondary_macro:mp_scan_secondary(mp); break;
15077   case tertiary_macro:mp_scan_tertiary(mp); break;
15078   case expr_macro:mp_scan_expression(mp); break;
15079   case of_macro:
15080     @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>;
15081     break;
15082   case suffix_macro:
15083     @<Scan a suffix with optional delimiters@>;
15084     break;
15085   case text_macro:mp_scan_text_arg(mp, 0,0); break;
15086   } /* there are no other cases */
15087   mp_back_input(mp); 
15088   @<Append the current expression to |arg_list|@>;
15089 }
15090
15091 @ @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>=
15092
15093   mp_scan_expression(mp); p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15094   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) { 
15095     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,0); 
15096     mp_end_diagnostic(mp, false);
15097   }
15098   if ( arg_list==null ) arg_list=p; else mp_link(tail)=p;
15099   tail=p;incr(n);
15100   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
15101     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for ");
15102 @.Missing `of'@>
15103     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15104     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
15105     mp_back_error(mp);
15106   }
15107   mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
15108 }
15109
15110 @ @<Scan a suffix with optional delimiters@>=
15111
15112   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15113     l_delim=null;
15114   } else { 
15115     l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
15116   };
15117   mp_scan_suffix(mp);
15118   if ( l_delim!=null ) {
15119     if ((mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15120       mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15121 @.Missing `)'@>
15122       help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.",
15123             "You might want to delete some tokens before continuing.");
15124       mp_back_error(mp);
15125     }
15126     mp_get_x_next(mp);
15127   }
15128 }
15129
15130 @ Before we put a new token list on the input stack, it is wise to clean off
15131 all token lists that have recently been depleted. Then a user macro that ends
15132 with a call to itself will not require unbounded stack space.
15133
15134 @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>=
15135 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
15136 if ( mp->param_ptr+n>mp->max_param_stack ) {
15137   mp->max_param_stack=mp->param_ptr+n;
15138   if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15139     mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15140 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15141 }
15142 mp_begin_token_list(mp, def_ref,macro); name=macro_name; loc=r;
15143 if ( n>0 ) {
15144   p=arg_list;
15145   do {  
15146    mp->param_stack[mp->param_ptr]=info(p); incr(mp->param_ptr); p=mp_link(p);
15147   } while (p!=null);
15148   mp_flush_list(mp, arg_list);
15149 }
15150
15151 @ It's sometimes necessary to put a single argument onto |param_stack|.
15152 The |stack_argument| subroutine does this.
15153
15154 @c void mp_stack_argument (MP mp,pointer p) { 
15155   if ( mp->param_ptr==mp->max_param_stack ) {
15156     incr(mp->max_param_stack);
15157     if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15158       mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15159 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15160   }
15161   mp->param_stack[mp->param_ptr]=p; incr(mp->param_ptr);
15162 }
15163
15164 @* \[33] Conditional processing.
15165 Let's consider now the way \&{if} commands are handled.
15166
15167 Conditions can be inside conditions, and this nesting has a stack
15168 that is independent of other stacks.
15169 Four global variables represent the top of the condition stack:
15170 |cond_ptr| points to pushed-down entries, if~any; |cur_if| tells whether
15171 we are processing \&{if} or \&{elseif}; |if_limit| specifies
15172 the largest code of a |fi_or_else| command that is syntactically legal;
15173 and |if_line| is the line number at which the current conditional began.
15174
15175 If no conditions are currently in progress, the condition stack has the
15176 special state |cond_ptr=null|, |if_limit=normal|, |cur_if=0|, |if_line=0|.
15177 Otherwise |cond_ptr| points to a two-word node; the |type|, |name_type|, and
15178 |link| fields of the first word contain |if_limit|, |cur_if|, and
15179 |cond_ptr| at the next level, and the second word contains the
15180 corresponding |if_line|.
15181
15182 @d if_node_size 2 /* number of words in stack entry for conditionals */
15183 @d if_line_field(A) mp->mem[(A)+1].cint
15184 @d if_code 1 /* code for \&{if} being evaluated */
15185 @d fi_code 2 /* code for \&{fi} */
15186 @d else_code 3 /* code for \&{else} */
15187 @d else_if_code 4 /* code for \&{elseif} */
15188
15189 @<Glob...@>=
15190 pointer cond_ptr; /* top of the condition stack */
15191 integer if_limit; /* upper bound on |fi_or_else| codes */
15192 quarterword cur_if; /* type of conditional being worked on */
15193 integer if_line; /* line where that conditional began */
15194
15195 @ @<Set init...@>=
15196 mp->cond_ptr=null; mp->if_limit=normal; mp->cur_if=0; mp->if_line=0;
15197
15198 @ @<Put each...@>=
15199 mp_primitive(mp, "if",if_test,if_code);
15200 @:if_}{\&{if} primitive@>
15201 mp_primitive(mp, "fi",fi_or_else,fi_code); mp->eqtb[frozen_fi]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
15202 @:fi_}{\&{fi} primitive@>
15203 mp_primitive(mp, "else",fi_or_else,else_code);
15204 @:else_}{\&{else} primitive@>
15205 mp_primitive(mp, "elseif",fi_or_else,else_if_code);
15206 @:else_if_}{\&{elseif} primitive@>
15207
15208 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
15209 case if_test:
15210 case fi_or_else: 
15211   switch (m) {
15212   case if_code:mp_print(mp, "if"); break;
15213   case fi_code:mp_print(mp, "fi");  break;
15214   case else_code:mp_print(mp, "else"); break;
15215   default: mp_print(mp, "elseif"); break;
15216   }
15217   break;
15218
15219 @ Here is a procedure that ignores text until coming to an \&{elseif},
15220 \&{else}, or \&{fi} at level zero of $\&{if}\ldots\&{fi}$
15221 nesting. After it has acted, |cur_mod| will indicate the token that
15222 was found.
15223
15224 \MP's smallest two command codes are |if_test| and |fi_or_else|; this
15225 makes the skipping process a bit simpler.
15226
15227 @c 
15228 void mp_pass_text (MP mp) {
15229   integer l = 0;
15230   mp->scanner_status=skipping;
15231   mp->warning_info=mp_true_line(mp);
15232   while (1)  { 
15233     get_t_next;
15234     if ( mp->cur_cmd<=fi_or_else ) {
15235       if ( mp->cur_cmd<fi_or_else ) {
15236         incr(l);
15237       } else { 
15238         if ( l==0 ) break;
15239         if ( mp->cur_mod==fi_code ) decr(l);
15240       }
15241     } else {
15242       @<Decrease the string reference count,
15243        if the current token is a string@>;
15244     }
15245   }
15246   mp->scanner_status=normal;
15247 }
15248
15249 @ @<Decrease the string reference count...@>=
15250 if ( mp->cur_cmd==string_token ) { delete_str_ref(mp->cur_mod); }
15251
15252 @ When we begin to process a new \&{if}, we set |if_limit:=if_code|; then
15253 if \&{elseif} or \&{else} or \&{fi} occurs before the current \&{if}
15254 condition has been evaluated, a colon will be inserted.
15255 A construction like `\.{if fi}' would otherwise get \MP\ confused.
15256
15257 @<Push the condition stack@>=
15258 { p=mp_get_node(mp, if_node_size); mp_link(p)=mp->cond_ptr; type(p)=mp->if_limit;
15259   name_type(p)=mp->cur_if; if_line_field(p)=mp->if_line;
15260   mp->cond_ptr=p; mp->if_limit=if_code; mp->if_line=mp_true_line(mp); 
15261   mp->cur_if=if_code;
15262 }
15263
15264 @ @<Pop the condition stack@>=
15265 { p=mp->cond_ptr; mp->if_line=if_line_field(p);
15266   mp->cur_if=name_type(p); mp->if_limit=type(p); mp->cond_ptr=mp_link(p);
15267   mp_free_node(mp, p,if_node_size);
15268 }
15269
15270 @ Here's a procedure that changes the |if_limit| code corresponding to
15271 a given value of |cond_ptr|.
15272
15273 @c void mp_change_if_limit (MP mp,quarterword l, pointer p) {
15274   pointer q;
15275   if ( p==mp->cond_ptr ) {
15276     mp->if_limit=l; /* that's the easy case */
15277   } else  { 
15278     q=mp->cond_ptr;
15279     while (1) { 
15280       if ( q==null ) mp_confusion(mp, "if");
15281 @:this can't happen if}{\quad if@>
15282       if ( mp_link(q)==p ) { 
15283         type(q)=l; return;
15284       }
15285       q=mp_link(q);
15286     }
15287   }
15288 }
15289
15290 @ The user is supposed to put colons into the proper parts of conditional
15291 statements. Therefore, \MP\ has to check for their presence.
15292
15293 @c 
15294 void mp_check_colon (MP mp) { 
15295   if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15296     mp_missing_err(mp, ":");
15297 @.Missing `:'@>
15298     help2("There should've been a colon after the condition.",
15299           "I shall pretend that one was there.");
15300     mp_back_error(mp);
15301   }
15302 }
15303
15304 @ A condition is started when the |get_x_next| procedure encounters
15305 an |if_test| command; in that case |get_x_next| calls |conditional|,
15306 which is a recursive procedure.
15307 @^recursion@>
15308
15309 @c void mp_conditional (MP mp) {
15310   pointer save_cond_ptr; /* |cond_ptr| corresponding to this conditional */
15311   int new_if_limit; /* future value of |if_limit| */
15312   pointer p; /* temporary register */
15313   @<Push the condition stack@>; 
15314   save_cond_ptr=mp->cond_ptr;
15315 RESWITCH: 
15316   mp_get_boolean(mp); new_if_limit=else_if_code;
15317   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15318     @<Display the boolean value of |cur_exp|@>;
15319   }
15320 FOUND: 
15321   mp_check_colon(mp);
15322   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
15323     mp_change_if_limit(mp, new_if_limit,save_cond_ptr);
15324     return; /* wait for \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} */
15325   };
15326   @<Skip to \&{elseif} or \&{else} or \&{fi}, then |goto done|@>;
15327 DONE: 
15328   mp->cur_if=mp->cur_mod; mp->if_line=mp_true_line(mp);
15329   if ( mp->cur_mod==fi_code ) {
15330     @<Pop the condition stack@>
15331   } else if ( mp->cur_mod==else_if_code ) {
15332     goto RESWITCH;
15333   } else  { 
15334     mp->cur_exp=true_code; new_if_limit=fi_code; mp_get_x_next(mp); 
15335     goto FOUND;
15336   }
15337 }
15338
15339 @ In a construction like `\&{if} \&{if} \&{true}: $0=1$: \\{foo}
15340 \&{else}: \\{bar} \&{fi}', the first \&{else}
15341 that we come to after learning that the \&{if} is false is not the
15342 \&{else} we're looking for. Hence the following curious logic is needed.
15343
15344 @<Skip to \&{elseif}...@>=
15345 while (1) { 
15346   mp_pass_text(mp);
15347   if ( mp->cond_ptr==save_cond_ptr ) goto DONE;
15348   else if ( mp->cur_mod==fi_code ) @<Pop the condition stack@>;
15349 }
15350
15351
15352 @ @<Display the boolean value...@>=
15353 { mp_begin_diagnostic(mp);
15354   if ( mp->cur_exp==true_code ) mp_print(mp, "{true}");
15355   else mp_print(mp, "{false}");
15356   mp_end_diagnostic(mp, false);
15357 }
15358
15359 @ The processing of conditionals is complete except for the following
15360 code, which is actually part of |get_x_next|. It comes into play when
15361 \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} is scanned.
15362
15363 @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>=
15364 if ( mp->cur_mod>mp->if_limit ) {
15365   if ( mp->if_limit==if_code ) { /* condition not yet evaluated */
15366     mp_missing_err(mp, ":");
15367 @.Missing `:'@>
15368     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=frozen_colon; mp_ins_error(mp);
15369   } else  { 
15370     print_err("Extra "); mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_mod);
15371 @.Extra else@>
15372 @.Extra elseif@>
15373 @.Extra fi@>
15374     help1("I'm ignoring this; it doesn't match any if.");
15375     mp_error(mp);
15376   }
15377 } else  { 
15378   while ( mp->cur_mod!=fi_code ) mp_pass_text(mp); /* skip to \&{fi} */
15379   @<Pop the condition stack@>;
15380 }
15381
15382 @* \[34] Iterations.
15383 To bring our treatment of |get_x_next| to a close, we need to consider what
15384 \MP\ does when it sees \&{for}, \&{forsuffixes}, and \&{forever}.
15385
15386 There's a global variable |loop_ptr| that keeps track of the \&{for} loops
15387 that are currently active. If |loop_ptr=null|, no loops are in progress;
15388 otherwise |info(loop_ptr)| points to the iterative text of the current
15389 (innermost) loop, and |mp_link(loop_ptr)| points to the data for any other
15390 loops that enclose the current one.
15391
15392 A loop-control node also has two other fields, called |loop_type| and
15393 |loop_list|, whose contents depend on the type of loop:
15394
15395 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=null| means that |loop_list(loop_ptr)|
15396 points to a list of one-word nodes whose |info| fields point to the
15397 remaining argument values of a suffix list and expression list.
15398
15399 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=mp_void| means that the current loop is
15400 `\&{forever}'.
15401
15402 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=progression_flag| means that
15403 |p=loop_list(loop_ptr)| points to a ``progression node'' and |value(p)|,
15404 |step_size(p)|, and |final_value(p)| contain the data for an arithmetic
15405 progression.
15406
15407 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=p>mp_void| means that |p| points to an edge
15408 header and |loop_list(loop_ptr)| points into the graphical object list for
15409 that edge header.
15410
15411 \yskip\noindent In the case of a progression node, the first word is not used
15412 because the link field of words in the dynamic memory area cannot be arbitrary.
15413
15414 @d loop_list_loc(A) ((A)+1) /* where the |loop_list| field resides */
15415 @d loop_type(A) info(loop_list_loc((A))) /* the type of \&{for} loop */
15416 @d loop_list(A) mp_link(loop_list_loc((A))) /* the remaining list elements */
15417 @d loop_node_size 2 /* the number of words in a loop control node */
15418 @d progression_node_size 4 /* the number of words in a progression node */
15419 @d step_size(A) mp->mem[(A)+2].sc /* the step size in an arithmetic progression */
15420 @d final_value(A) mp->mem[(A)+3].sc /* the final value in an arithmetic progression */
15421 @d progression_flag (null+2)
15422   /* |loop_type| value when |loop_list| points to a progression node */
15423
15424 @<Glob...@>=
15425 pointer loop_ptr; /* top of the loop-control-node stack */
15426
15427 @ @<Set init...@>=
15428 mp->loop_ptr=null;
15429
15430 @ If the expressions that define an arithmetic progression in
15431 a \&{for} loop don't have known numeric values, the |bad_for|
15432 subroutine screams at the user.
15433
15434 @c void mp_bad_for (MP mp, const char * s) {
15435   mp_disp_err(mp, null,"Improper "); /* show the bad expression above the message */
15436 @.Improper...replaced by 0@>
15437   mp_print(mp, s); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
15438   help4("When you say `for x=a step b until c',",
15439     "the initial value `a' and the step size `b'",
15440     "and the final value `c' must have known numeric values.",
15441     "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
15442   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
15443 }
15444
15445 @ Here's what \MP\ does when \&{for}, \&{forsuffixes}, or \&{forever}
15446 has just been scanned. (This code requires slight familiarity with
15447 expression-parsing routines that we have not yet discussed; but it seems
15448 to belong in the present part of the program, even though the original author
15449 didn't write it until later. The reader may wish to come back to it.)
15450
15451 @c void mp_begin_iteration (MP mp) {
15452   halfword m; /* |expr_base| (\&{for}) or |suffix_base| (\&{forsuffixes}) */
15453   halfword n; /* hash address of the current symbol */
15454   pointer s; /* the new loop-control node */
15455   pointer p; /* substitution list for |scan_toks| */
15456   pointer q;  /* link manipulation register */
15457   pointer pp; /* a new progression node */
15458   m=mp->cur_mod; n=mp->cur_sym; s=mp_get_node(mp, loop_node_size);
15459   if ( m==start_forever ){ 
15460     loop_type(s)=mp_void; p=null; mp_get_x_next(mp);
15461   } else { 
15462     mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
15463     info(p)=mp->cur_sym; value(p)=m;
15464     mp_get_x_next(mp);
15465     if ( mp->cur_cmd==within_token ) {
15466       @<Set up a picture iteration@>;
15467     } else { 
15468       @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>;
15469       @<Scan the values to be used in the loop@>;
15470     }
15471   }
15472   @<Check for the presence of a colon@>;
15473   @<Scan the loop text and put it on the loop control stack@>;
15474   mp_resume_iteration(mp);
15475 }
15476
15477 @ @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>=
15478 if ( (mp->cur_cmd!=equals)&&(mp->cur_cmd!=assignment) ) { 
15479   mp_missing_err(mp, "=");
15480 @.Missing `='@>
15481   help3("The next thing in this loop should have been `=' or `:='.",
15482     "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
15483     "was present, and I'll look for the values next.");
15484   mp_back_error(mp);
15485 }
15486
15487 @ @<Check for the presence of a colon@>=
15488 if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15489   mp_missing_err(mp, ":");
15490 @.Missing `:'@>
15491   help3("The next thing in this loop should have been a `:'.",
15492     "So I'll pretend that a colon was present;",
15493     "everything from here to `endfor' will be iterated.");
15494   mp_back_error(mp);
15495 }
15496
15497 @ We append a special |frozen_repeat_loop| token in place of the
15498 `\&{endfor}' at the end of the loop. This will come through \MP's scanner
15499 at the proper time to cause the loop to be repeated.
15500
15501 (If the user tries some shenanigan like `\&{for} $\ldots$ \&{let} \&{endfor}',
15502 he will be foiled by the |get_symbol| routine, which keeps frozen
15503 tokens unchanged. Furthermore the |frozen_repeat_loop| is an \&{outer}
15504 token, so it won't be lost accidentally.)
15505
15506 @ @<Scan the loop text...@>=
15507 q=mp_get_avail(mp); info(q)=frozen_repeat_loop;
15508 mp->scanner_status=loop_defining; mp->warning_info=n;
15509 info(s)=mp_scan_toks(mp, iteration,p,q,0); mp->scanner_status=normal;
15510 mp_link(s)=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=s
15511
15512 @ @<Initialize table...@>=
15513 eq_type(frozen_repeat_loop)=repeat_loop+outer_tag;
15514 text(frozen_repeat_loop)=intern(" ENDFOR");
15515
15516 @ The loop text is inserted into \MP's scanning apparatus by the
15517 |resume_iteration| routine.
15518
15519 @c void mp_resume_iteration (MP mp) {
15520   pointer p,q; /* link registers */
15521   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15522   if ( p==progression_flag ) { 
15523     p=loop_list(mp->loop_ptr); /* now |p| points to a progression node */
15524     mp->cur_exp=value(p);
15525     if ( @<The arithmetic progression has ended@> ) {
15526       mp_stop_iteration(mp);
15527       return;
15528     }
15529     mp->cur_type=mp_known; q=mp_stash_cur_exp(mp); /* make |q| an \&{expr} argument */
15530     value(p)=mp->cur_exp+step_size(p); /* set |value(p)| for the next iteration */
15531   } else if ( p==null ) { 
15532     p=loop_list(mp->loop_ptr);
15533     if ( p==null ) {
15534       mp_stop_iteration(mp);
15535       return;
15536     }
15537     loop_list(mp->loop_ptr)=mp_link(p); q=info(p); free_avail(p);
15538   } else if ( p==mp_void ) { 
15539     mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),forever_text); return;
15540   } else {
15541     @<Make |q| a capsule containing the next picture component from
15542       |loop_list(loop_ptr)| or |goto not_found|@>;
15543   }
15544   mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),loop_text);
15545   mp_stack_argument(mp, q);
15546   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15547      @<Trace the start of a loop@>;
15548   }
15549   return;
15550 NOT_FOUND:
15551   mp_stop_iteration(mp);
15552 }
15553
15554 @ @<The arithmetic progression has ended@>=
15555 ((step_size(p)>0)&&(mp->cur_exp>final_value(p)))||
15556  ((step_size(p)<0)&&(mp->cur_exp<final_value(p)))
15557
15558 @ @<Trace the start of a loop@>=
15559
15560   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{loop value=");
15561 @.loop value=n@>
15562   if ( (q!=null)&&(mp_link(q)==mp_void) ) mp_print_exp(mp, q,1);
15563   else mp_show_token_list(mp, q,null,50,0);
15564   mp_print_char(mp, xord('}')); mp_end_diagnostic(mp, false);
15565 }
15566
15567 @ @<Make |q| a capsule containing the next picture component from...@>=
15568 { q=loop_list(mp->loop_ptr);
15569   if ( q==null ) goto NOT_FOUND;
15570   skip_component(q) goto NOT_FOUND;
15571   mp->cur_exp=mp_copy_objects(mp, loop_list(mp->loop_ptr),q);
15572   mp_init_bbox(mp, mp->cur_exp);
15573   mp->cur_type=mp_picture_type;
15574   loop_list(mp->loop_ptr)=q;
15575   q=mp_stash_cur_exp(mp);
15576 }
15577
15578 @ A level of loop control disappears when |resume_iteration| has decided
15579 not to resume, or when an \&{exitif} construction has removed the loop text
15580 from the input stack.
15581
15582 @c void mp_stop_iteration (MP mp) {
15583   pointer p,q; /* the usual */
15584   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15585   if ( p==progression_flag )  {
15586     mp_free_node(mp, loop_list(mp->loop_ptr),progression_node_size);
15587   } else if ( p==null ){ 
15588     q=loop_list(mp->loop_ptr);
15589     while ( q!=null ) {
15590       p=info(q);
15591       if ( p!=null ) {
15592         if ( mp_link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
15593           mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
15594         } else {
15595           mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
15596         }
15597       }
15598       p=q; q=mp_link(q); free_avail(p);
15599     }
15600   } else if ( p>progression_flag ) {
15601     delete_edge_ref(p);
15602   }
15603   p=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=mp_link(p); mp_flush_token_list(mp, info(p));
15604   mp_free_node(mp, p,loop_node_size);
15605 }
15606
15607 @ Now that we know all about loop control, we can finish up
15608 the missing portion of |begin_iteration| and we'll be done.
15609
15610 The following code is performed after the `\.=' has been scanned in
15611 a \&{for} construction (if |m=expr_base|) or a \&{forsuffixes} construction
15612 (if |m=suffix_base|).
15613
15614 @<Scan the values to be used in the loop@>=
15615 loop_type(s)=null; q=loop_list_loc(s); mp_link(q)=null; /* |mp_link(q)=loop_list(s)| */
15616 do {  
15617   mp_get_x_next(mp);
15618   if ( m!=expr_base ) {
15619     mp_scan_suffix(mp);
15620   } else { 
15621     if ( mp->cur_cmd>=colon ) if ( mp->cur_cmd<=comma ) 
15622           goto CONTINUE;
15623     mp_scan_expression(mp);
15624     if ( mp->cur_cmd==step_token ) if ( q==loop_list_loc(s) ) {
15625       @<Prepare for step-until construction and |break|@>;
15626     }
15627     mp->cur_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
15628   }
15629   mp_link(q)=mp_get_avail(mp); q=mp_link(q); 
15630   info(q)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15631 CONTINUE:
15632   ;
15633 } while (mp->cur_cmd==comma)
15634
15635 @ @<Prepare for step-until construction and |break|@>=
15636
15637   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "initial value");
15638   pp=mp_get_node(mp, progression_node_size); value(pp)=mp->cur_exp;
15639   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15640   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "step size");
15641   step_size(pp)=mp->cur_exp;
15642   if ( mp->cur_cmd!=until_token ) { 
15643     mp_missing_err(mp, "until");
15644 @.Missing `until'@>
15645     help2("I assume you meant to say `until' after `step'.",
15646           "So I'll look for the final value and colon next.");
15647     mp_back_error(mp);
15648   }
15649   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15650   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "final value");
15651   final_value(pp)=mp->cur_exp; loop_list(s)=pp;
15652   loop_type(s)=progression_flag; 
15653   break;
15654 }
15655
15656 @ The last case is when we have just seen ``\&{within}'', and we need to
15657 parse a picture expression and prepare to iterate over it.
15658
15659 @<Set up a picture iteration@>=
15660 { mp_get_x_next(mp);
15661   mp_scan_expression(mp);
15662   @<Make sure the current expression is a known picture@>;
15663   loop_type(s)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15664   q=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
15665   if ( q!= null ) 
15666     if ( is_start_or_stop(q) )
15667       if ( mp_skip_1component(mp, q)==null ) q=mp_link(q);
15668   loop_list(s)=q;
15669 }
15670
15671 @ @<Make sure the current expression is a known picture@>=
15672 if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
15673   mp_disp_err(mp, null,"Improper iteration spec has been replaced by nullpicture");
15674   help1("When you say `for x in p', p must be a known picture.");
15675   mp_put_get_flush_error(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
15676   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_picture_type;
15677 }
15678
15679 @* \[35] File names.
15680 It's time now to fret about file names.  Besides the fact that different
15681 operating systems treat files in different ways, we must cope with the
15682 fact that completely different naming conventions are used by different
15683 groups of people. The following programs show what is required for one
15684 particular operating system; similar routines for other systems are not
15685 difficult to devise.
15686 @^system dependencies@>
15687
15688 \MP\ assumes that a file name has three parts: the name proper; its
15689 ``extension''; and a ``file area'' where it is found in an external file
15690 system.  The extension of an input file is assumed to be
15691 `\.{.mp}' unless otherwise specified; it is `\.{.log}' on the
15692 transcript file that records each run of \MP; it is `\.{.tfm}' on the font
15693 metric files that describe characters in any fonts created by \MP; it is
15694 `\.{.ps}' or `.{\it nnn}' for some number {\it nnn} on the \ps\ output files;
15695 and it is `\.{.mem}' on the mem files written by \.{INIMP} to initialize \MP.
15696 The file area can be arbitrary on input files, but files are usually
15697 output to the user's current area.  If an input file cannot be
15698 found on the specified area, \MP\ will look for it on a special system
15699 area; this special area is intended for commonly used input files.
15700
15701 Simple uses of \MP\ refer only to file names that have no explicit
15702 extension or area. For example, a person usually says `\.{input} \.{cmr10}'
15703 instead of `\.{input} \.{cmr10.new}'. Simple file
15704 names are best, because they make the \MP\ source files portable;
15705 whenever a file name consists entirely of letters and digits, it should be
15706 treated in the same way by all implementations of \MP. However, users
15707 need the ability to refer to other files in their environment, especially
15708 when responding to error messages concerning unopenable files; therefore
15709 we want to let them use the syntax that appears in their favorite
15710 operating system.
15711
15712 @ \MP\ uses the same conventions that have proved to be satisfactory for
15713 \TeX\ and \MF. In order to isolate the system-dependent aspects of file names,
15714 @^system dependencies@>
15715 the system-independent parts of \MP\ are expressed in terms
15716 of three system-dependent
15717 procedures called |begin_name|, |more_name|, and |end_name|. In
15718 essence, if the user-specified characters of the file name are $c_1\ldots c_n$,
15719 the system-independent driver program does the operations
15720 $$|begin_name|;\,|more_name|(c_1);\,\ldots\,;\,|more_name|(c_n);
15721 \,|end_name|.$$
15722 These three procedures communicate with each other via global variables.
15723 Afterwards the file name will appear in the string pool as three strings
15724 called |cur_name|\penalty10000\hskip-.05em,
15725 |cur_area|, and |cur_ext|; the latter two are null (i.e.,
15726 |""|), unless they were explicitly specified by the user.
15727
15728 Actually the situation is slightly more complicated, because \MP\ needs
15729 to know when the file name ends. The |more_name| routine is a function
15730 (with side effects) that returns |true| on the calls |more_name|$(c_1)$,
15731 \dots, |more_name|$(c_{n-1})$. The final call |more_name|$(c_n)$
15732 returns |false|; or, it returns |true| and $c_n$ is the last character
15733 on the current input line. In other words,
15734 |more_name| is supposed to return |true| unless it is sure that the
15735 file name has been completely scanned; and |end_name| is supposed to be able
15736 to finish the assembly of |cur_name|, |cur_area|, and |cur_ext| regardless of
15737 whether $|more_name|(c_n)$ returned |true| or |false|.
15738
15739 @<Glob...@>=
15740 char * cur_name; /* name of file just scanned */
15741 char * cur_area; /* file area just scanned, or \.{""} */
15742 char * cur_ext; /* file extension just scanned, or \.{""} */
15743
15744 @ It is easier to maintain reference counts if we assign initial values.
15745
15746 @<Set init...@>=
15747 mp->cur_name=xstrdup(""); 
15748 mp->cur_area=xstrdup(""); 
15749 mp->cur_ext=xstrdup("");
15750
15751 @ @<Dealloc variables@>=
15752 xfree(mp->cur_area);
15753 xfree(mp->cur_name);
15754 xfree(mp->cur_ext);
15755
15756 @ The file names we shall deal with for illustrative purposes have the
15757 following structure:  If the name contains `\.>' or `\.:', the file area
15758 consists of all characters up to and including the final such character;
15759 otherwise the file area is null.  If the remaining file name contains
15760 `\..', the file extension consists of all such characters from the first
15761 remaining `\..' to the end, otherwise the file extension is null.
15762 @^system dependencies@>
15763
15764 We can scan such file names easily by using two global variables that keep track
15765 of the occurrences of area and extension delimiters.  Note that these variables
15766 cannot be of type |pool_pointer| because a string pool compaction could occur
15767 while scanning a file name.
15768
15769 @<Glob...@>=
15770 integer area_delimiter;
15771   /* most recent `\.>' or `\.:' relative to |str_start[str_ptr]| */
15772 integer ext_delimiter; /* the relevant `\..', if any */
15773
15774 @ Here now is the first of the system-dependent routines for file name scanning.
15775 @^system dependencies@>
15776
15777 The file name length is limited to |file_name_size|. That is good, because
15778 in the current configuration we cannot call |mp_do_compaction| while a name 
15779 is being scanned, |mp->area_delimiter| and |mp->ext_delimiter| are direct
15780 offsets into |mp->str_pool|. I am not in a great hurry to fix this, because 
15781 calling |str_room()| just once is more efficient anyway. TODO.
15782
15783 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15784 void mp_begin_name (MP mp) { 
15785   xfree(mp->cur_name); 
15786   xfree(mp->cur_area); 
15787   xfree(mp->cur_ext);
15788   mp->area_delimiter=-1; 
15789   mp->ext_delimiter=-1;
15790   str_room(file_name_size); 
15791 }
15792
15793 @ And here's the second.
15794 @^system dependencies@>
15795
15796 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15797 boolean mp_more_name (MP mp, ASCII_code c) {
15798   if (c==' ') {
15799     return false;
15800   } else { 
15801     if ( (c=='>')||(c==':') ) { 
15802       mp->area_delimiter=mp->pool_ptr; 
15803       mp->ext_delimiter=-1;
15804     } else if ( (c=='.')&&(mp->ext_delimiter<0) ) {
15805       mp->ext_delimiter=mp->pool_ptr;
15806     }
15807     append_char(c); /* contribute |c| to the current string */
15808     return true;
15809   }
15810 }
15811
15812 @ The third.
15813 @^system dependencies@>
15814
15815 @d copy_pool_segment(A,B,C) { 
15816       A = xmalloc(C+1,sizeof(char)); 
15817       strncpy(A,(char *)(mp->str_pool+B),C);  
15818       A[C] = 0;}
15819
15820 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15821 void mp_end_name (MP mp) {
15822   pool_pointer s; /* length of area, name, and extension */
15823   unsigned int len;
15824   /* "my/w.mp" */
15825   s = mp->str_start[mp->str_ptr];
15826   if ( mp->area_delimiter<0 ) {    
15827     mp->cur_area=xstrdup("");
15828   } else {
15829     len = (unsigned)(mp->area_delimiter-s); 
15830     copy_pool_segment(mp->cur_area,s,len);
15831     s += len+1;
15832   }
15833   if ( mp->ext_delimiter<0 ) {
15834     mp->cur_ext=xstrdup("");
15835     len = (unsigned)(mp->pool_ptr-s); 
15836   } else {
15837     copy_pool_segment(mp->cur_ext,mp->ext_delimiter,(size_t)(mp->pool_ptr-mp->ext_delimiter));
15838     len = (unsigned)(mp->ext_delimiter-s);
15839   }
15840   copy_pool_segment(mp->cur_name,s,len);
15841   mp->pool_ptr=s; /* don't need this partial string */
15842 }
15843
15844 @ Conversely, here is a routine that takes three strings and prints a file
15845 name that might have produced them. (The routine is system dependent, because
15846 some operating systems put the file area last instead of first.)
15847 @^system dependencies@>
15848
15849 @<Basic printing...@>=
15850 void mp_print_file_name (MP mp, char * n, char * a, char * e) { 
15851   mp_print(mp, a); mp_print(mp, n); mp_print(mp, e);
15852 }
15853
15854 @ Another system-dependent routine is needed to convert three internal
15855 \MP\ strings
15856 to the |name_of_file| value that is used to open files. The present code
15857 allows both lowercase and uppercase letters in the file name.
15858 @^system dependencies@>
15859
15860 @d append_to_name(A) { c=xord((int)(A)); 
15861   if ( k<file_name_size ) {
15862     mp->name_of_file[k]=(char)xchr(c);
15863     incr(k);
15864   }
15865 }
15866
15867 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15868 void mp_pack_file_name (MP mp, const char *n, const char *a, const char *e) {
15869   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
15870   ASCII_code c; /* character being packed */
15871   const char *j; /* a character  index */
15872   k=0;
15873   assert(n!=NULL);
15874   if (a!=NULL) {
15875     for (j=a;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
15876   }
15877   for (j=n;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
15878   if (e!=NULL) {
15879     for (j=e;*j!='\0';j++) { append_to_name(*j); }
15880   }
15881   mp->name_of_file[k]=0;
15882   mp->name_length=k; 
15883 }
15884
15885 @ @<Internal library declarations@>=
15886 void mp_pack_file_name (MP mp, const char *n, const char *a, const char *e) ;
15887
15888 @ @<Option variables@>=
15889 char *mem_name; /* for commandline */
15890
15891 @ @<Find constant sizes@>=
15892 mp->mem_name = xstrdup(opt->mem_name);
15893 if (mp->mem_name) {
15894   size_t l = strlen(mp->mem_name);
15895   if (l>4) {
15896     char *test = strstr(mp->mem_name,".mem");
15897     if (test == mp->mem_name+l-4) {
15898       *test = 0;
15899     }
15900   }
15901 }
15902
15903
15904 @ @<Dealloc variables@>=
15905 xfree(mp->mem_name);
15906
15907 @ This part of the program becomes active when a ``virgin'' \MP\ is
15908 trying to get going, just after the preliminary initialization, or
15909 when the user is substituting another mem file by typing `\.\&' after
15910 the initial `\.{**}' prompt.  The buffer contains the first line of
15911 input in |buffer[loc..(last-1)]|, where |loc<last| and |buffer[loc]<>""|.
15912
15913 @<Declarations@>=
15914 boolean mp_open_mem_name (MP mp) ;
15915 boolean mp_open_mem_file (MP mp) ;
15916
15917 @ @c
15918 boolean mp_open_mem_name (MP mp) {
15919   if (mp->mem_name!=NULL) {
15920     size_t l = strlen(mp->mem_name);
15921     char *s = xstrdup (mp->mem_name);
15922     if (l>4) {
15923       char *test = strstr(s,".mem");
15924       if (test == NULL || test != s+l-4) {
15925         s = xrealloc (s, l+5, 1);       
15926         strcat (s, ".mem");
15927       }
15928     } else {
15929       s = xrealloc (s, l+5, 1);
15930       strcat (s, ".mem");
15931     }
15932     mp->mem_file = (mp->open_file)(mp,s, "r", mp_filetype_memfile);
15933     xfree(s);
15934     if ( mp->mem_file ) return true;
15935   }
15936   return false;
15937 }
15938 boolean mp_open_mem_file (MP mp) {
15939   if (mp->mem_file != NULL)
15940     return true;
15941   if (mp_open_mem_name(mp)) 
15942     return true;
15943   if (mp_xstrcmp(mp->mem_name, "plain")) {
15944     wake_up_terminal;
15945     wterm_ln("Sorry, I can\'t find that mem file; will try PLAIN.");
15946 @.Sorry, I can't find...@>
15947     update_terminal;
15948     /* now pull out all the stops: try for the system \.{plain} file */
15949     xfree(mp->mem_name);
15950     mp->mem_name = xstrdup("plain");
15951     if (mp_open_mem_name(mp))
15952       return true;
15953   }
15954   wake_up_terminal;
15955   wterm_ln("I can\'t find the PLAIN mem file!");
15956 @.I can't find PLAIN...@>
15957 @.plain@>
15958   return false;
15959 }
15960
15961 @ Operating systems often make it possible to determine the exact name (and
15962 possible version number) of a file that has been opened. The following routine,
15963 which simply makes a \MP\ string from the value of |name_of_file|, should
15964 ideally be changed to deduce the full name of file~|f|, which is the file
15965 most recently opened, if it is possible to do this.
15966 @^system dependencies@>
15967
15968 @<Declarations@>=
15969 #define mp_a_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
15970 #define mp_b_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
15971 #define mp_w_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
15972
15973 @ @c 
15974 str_number mp_make_name_string (MP mp) {
15975   int k; /* index into |name_of_file| */
15976   str_room(mp->name_length);
15977   for (k=0;k<mp->name_length;k++) {
15978     append_char(xord((int)mp->name_of_file[k]));
15979   }
15980   return mp_make_string(mp);
15981 }
15982
15983 @ Now let's consider the ``driver''
15984 routines by which \MP\ deals with file names
15985 in a system-independent manner.  First comes a procedure that looks for a
15986 file name in the input by taking the information from the input buffer.
15987 (We can't use |get_next|, because the conversion to tokens would
15988 destroy necessary information.)
15989
15990 This procedure doesn't allow semicolons or percent signs to be part of
15991 file names, because of other conventions of \MP.
15992 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} doesn't
15993 use semicolons or percents immediately after file names, but some users
15994 no doubt will find it natural to do so; therefore system-dependent
15995 changes to allow such characters in file names should probably
15996 be made with reluctance, and only when an entire file name that
15997 includes special characters is ``quoted'' somehow.
15998 @^system dependencies@>
15999
16000 @c void mp_scan_file_name (MP mp) { 
16001   mp_begin_name(mp);
16002   while ( mp->buffer[loc]==' ' ) incr(loc);
16003   while (1) { 
16004     if ( (mp->buffer[loc]==';')||(mp->buffer[loc]=='%') ) break;
16005     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[loc]) ) break;
16006     incr(loc);
16007   }
16008   mp_end_name(mp);
16009 }
16010
16011 @ Here is another version that takes its input from a string.
16012
16013 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16014 void mp_str_scan_file (MP mp,  str_number s) {
16015   pool_pointer p,q; /* current position and stopping point */
16016   mp_begin_name(mp);
16017   p=mp->str_start[s]; q=str_stop(s);
16018   while ( p<q ){ 
16019     if ( ! mp_more_name(mp, mp->str_pool[p]) ) break;
16020     incr(p);
16021   }
16022   mp_end_name(mp);
16023 }
16024
16025 @ And one that reads from a |char*|.
16026
16027 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16028 void mp_ptr_scan_file (MP mp,  char *s) {
16029   char *p, *q; /* current position and stopping point */
16030   mp_begin_name(mp);
16031   p=s; q=p+strlen(s);
16032   while ( p<q ){ 
16033     if ( ! mp_more_name(mp, xord((int)(*p)))) break;
16034     p++;
16035   }
16036   mp_end_name(mp);
16037 }
16038
16039
16040 @ The global variable |job_name| contains the file name that was first
16041 \&{input} by the user. This name is extended by `\.{.log}' and `\.{ps}' and
16042 `\.{.mem}' and `\.{.tfm}' in order to make the names of \MP's output files.
16043
16044 @<Glob...@>=
16045 boolean log_opened; /* has the transcript file been opened? */
16046 char *log_name; /* full name of the log file */
16047
16048 @ @<Option variables@>=
16049 char *job_name; /* principal file name */
16050
16051 @ Initially |job_name=NULL|; it becomes nonzero as soon as the true name is known.
16052 We have |job_name=NULL| if and only if the `\.{log}' file has not been opened,
16053 except of course for a short time just after |job_name| has become nonzero.
16054
16055 @<Allocate or ...@>=
16056 mp->job_name=mp_xstrdup(mp, opt->job_name); 
16057 if (opt->noninteractive && opt->ini_version) {
16058   if (mp->job_name == NULL)
16059     mp->job_name=mp_xstrdup(mp,mp->mem_name); 
16060   if (mp->job_name != NULL) {
16061     size_t l = strlen(mp->job_name);
16062     if (l>4) {
16063       char *test = strstr(mp->job_name,".mem");
16064       if (test == mp->job_name+l-4)
16065         *test = 0;
16066     }
16067   }
16068 }
16069 mp->log_opened=false;
16070
16071 @ @<Dealloc variables@>=
16072 xfree(mp->job_name);
16073
16074 @ Here is a routine that manufactures the output file names, assuming that
16075 |job_name<>0|. It ignores and changes the current settings of |cur_area|
16076 and |cur_ext|.
16077
16078 @d pack_cur_name mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext)
16079
16080 @<Declarations@>=
16081 void mp_pack_job_name (MP mp, const char *s) ;
16082
16083 @ @c 
16084 void mp_pack_job_name (MP mp, const char  *s) { /* |s = ".log"|, |".mem"|, |".ps"|, or .\\{nnn} */
16085   xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(mp->job_name);
16086   xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16087   xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext=xstrdup(s);
16088   pack_cur_name;
16089 }
16090
16091 @ If some trouble arises when \MP\ tries to open a file, the following
16092 routine calls upon the user to supply another file name. Parameter~|s|
16093 is used in the error message to identify the type of file; parameter~|e|
16094 is the default extension if none is given. Upon exit from the routine,
16095 variables |cur_name|, |cur_area|, |cur_ext|, and |name_of_file| are
16096 ready for another attempt at file opening.
16097
16098 @<Declarations@>=
16099 void mp_prompt_file_name (MP mp, const char * s, const char * e) ;
16100
16101 @ @c void mp_prompt_file_name (MP mp, const char * s, const char * e) {
16102   size_t k; /* index into |buffer| */
16103   char * saved_cur_name;
16104   if ( mp->interaction==mp_scroll_mode ) 
16105         wake_up_terminal;
16106   if (strcmp(s,"input file name")==0) {
16107         print_err("I can\'t find file `");
16108 @.I can't find file x@>
16109   } else {
16110         print_err("I can\'t write on file `");
16111 @.I can't write on file x@>
16112   }
16113   mp_print_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext); 
16114   mp_print(mp, "'.");
16115   if (strcmp(e,"")==0) 
16116         mp_show_context(mp);
16117   mp_print_nl(mp, "Please type another "); mp_print(mp, s);
16118 @.Please type...@>
16119   if (mp->noninteractive || mp->interaction<mp_scroll_mode )
16120     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, file error in nonstop mode)");
16121 @.job aborted, file error...@>
16122   saved_cur_name = xstrdup(mp->cur_name);
16123   clear_terminal; prompt_input(": "); @<Scan file name in the buffer@>;
16124   if (strcmp(mp->cur_ext,"")==0) 
16125         mp->cur_ext=xstrdup(e);
16126   if (strlen(mp->cur_name)==0) {
16127     mp->cur_name=saved_cur_name;
16128   } else {
16129     xfree(saved_cur_name);
16130   }
16131   pack_cur_name;
16132 }
16133
16134 @ @<Scan file name in the buffer@>=
16135
16136   mp_begin_name(mp); k=mp->first;
16137   while ( (mp->buffer[k]==' ')&&(k<mp->last) ) incr(k);
16138   while (1) { 
16139     if ( k==mp->last ) break;
16140     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[k]) ) break;
16141     incr(k);
16142   }
16143   mp_end_name(mp);
16144 }
16145
16146 @ The |open_log_file| routine is used to open the transcript file and to help
16147 it catch up to what has previously been printed on the terminal.
16148
16149 @c void mp_open_log_file (MP mp) {
16150   unsigned old_setting; /* previous |selector| setting */
16151   int k; /* index into |months| and |buffer| */
16152   int l; /* end of first input line */
16153   integer m; /* the current month */
16154   const char *months="JANFEBMARAPRMAYJUNJULAUGSEPOCTNOVDEC"; 
16155     /* abbreviations of month names */
16156   old_setting=mp->selector;
16157   if ( mp->job_name==NULL ) {
16158      mp->job_name=xstrdup("mpout");
16159   }
16160   mp_pack_job_name(mp,".log");
16161   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->log_file, mp_filetype_log) ) {
16162     @<Try to get a different log file name@>;
16163   }
16164   mp->log_name=xstrdup(mp->name_of_file);
16165   mp->selector=log_only; mp->log_opened=true;
16166   @<Print the banner line, including the date and time@>;
16167   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; 
16168     /* make sure bottom level is in memory */
16169   if (!mp->noninteractive) {
16170     mp_print_nl(mp, "**");
16171 @.**@>
16172     l=mp->input_stack[0].limit_field-1; /* last position of first line */
16173     for (k=0;k<=l;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
16174     mp_print_ln(mp); /* now the transcript file contains the first line of input */
16175   }
16176   mp->selector=old_setting+2; /* |log_only| or |term_and_log| */
16177 }
16178
16179 @ @<Dealloc variables@>=
16180 xfree(mp->log_name);
16181
16182 @ Sometimes |open_log_file| is called at awkward moments when \MP\ is
16183 unable to print error messages or even to |show_context|.
16184 The |prompt_file_name| routine can result in a |fatal_error|, but the |error|
16185 routine will not be invoked because |log_opened| will be false.
16186
16187 The normal idea of |mp_batch_mode| is that nothing at all should be written
16188 on the terminal. However, in the unusual case that
16189 no log file could be opened, we make an exception and allow
16190 an explanatory message to be seen.
16191
16192 Incidentally, the program always refers to the log file as a `\.{transcript
16193 file}', because some systems cannot use the extension `\.{.log}' for
16194 this file.
16195
16196 @<Try to get a different log file name@>=
16197 {  
16198   mp->selector=term_only;
16199   mp_prompt_file_name(mp, "transcript file name",".log");
16200 }
16201
16202 @ @<Print the banner...@>=
16203
16204   wlog(mp->banner);
16205   mp_print(mp, mp->mem_ident); mp_print(mp, "  ");
16206   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day])); 
16207   mp_print_char(mp, xord(' '));
16208   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
16209   for (k=3*m-3;k<3*m;k++) { wlog_chr((unsigned char)months[k]); }
16210   mp_print_char(mp, xord(' ')); 
16211   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year])); 
16212   mp_print_char(mp, xord(' '));
16213   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]);
16214   mp_print_dd(mp, m / 60); mp_print_char(mp, xord(':')); mp_print_dd(mp, m % 60);
16215 }
16216
16217 @ The |try_extension| function tries to open an input file determined by
16218 |cur_name|, |cur_area|, and the argument |ext|.  It returns |false| if it
16219 can't find the file in |cur_area| or the appropriate system area.
16220
16221 @c boolean mp_try_extension (MP mp, const char *ext) { 
16222   mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area, ext);
16223   in_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16224   in_area=xstrdup(mp->cur_area);
16225   if ( mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16226     return true;
16227   } else { 
16228     mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,NULL,ext);
16229     return mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program);
16230   }
16231 }
16232
16233 @ Let's turn now to the procedure that is used to initiate file reading
16234 when an `\.{input}' command is being processed.
16235
16236 @c void mp_start_input (MP mp) { /* \MP\ will \.{input} something */
16237   char *fname = NULL;
16238   @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>;
16239   while (1) { 
16240     mp_begin_file_reading(mp); /* set up |cur_file| and new level of input */
16241     if ( strlen(mp->cur_ext)==0 ) {
16242       if ( mp_try_extension(mp, ".mp") ) break;
16243       else if ( mp_try_extension(mp, "") ) break;
16244       else if ( mp_try_extension(mp, ".mf") ) break;
16245       /* |else do_nothing; | */
16246     } else if ( mp_try_extension(mp, mp->cur_ext) ) {
16247       break;
16248     }
16249     mp_end_file_reading(mp); /* remove the level that didn't work */
16250     mp_prompt_file_name(mp, "input file name","");
16251   }
16252   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16253   fname = xstrdup(mp->name_of_file);
16254   if ( mp->job_name==NULL ) {
16255     mp->job_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16256     mp_open_log_file(mp);
16257   } /* |open_log_file| doesn't |show_context|, so |limit|
16258         and |loc| needn't be set to meaningful values yet */
16259   if ( ((int)mp->term_offset+(int)strlen(fname)) > (mp->max_print_line-2)) mp_print_ln(mp);
16260   else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, xord(' '));
16261   mp_print_char(mp, xord('(')); incr(mp->open_parens); mp_print(mp, fname); 
16262   xfree(fname);
16263   update_terminal;
16264   @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>;
16265   @<Read the first line of the new file@>;
16266 }
16267
16268 @ This code should be omitted if |a_make_name_string| returns something other
16269 than just a copy of its argument and the full file name is needed for opening
16270 \.{MPX} files or implementing the switch-to-editor option.
16271 @^system dependencies@>
16272
16273 @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>=
16274 mp_flush_string(mp, name); name=rts(mp->cur_name); xfree(mp->cur_name)
16275
16276 @ If the file is empty, it is considered to contain a single blank line,
16277 so there is no need to test the return value.
16278
16279 @<Read the first line...@>=
16280
16281   line=1;
16282   (void)mp_input_ln(mp, cur_file ); 
16283   mp_firm_up_the_line(mp);
16284   mp->buffer[limit]=xord('%'); mp->first=(size_t)(limit+1); loc=start;
16285 }
16286
16287 @ @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>=
16288 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp);
16289 if ( token_state ) { 
16290   print_err("File names can't appear within macros");
16291 @.File names can't...@>
16292   help3("Sorry...I've converted what follows to tokens,",
16293     "possibly garbaging the name you gave.",
16294     "Please delete the tokens and insert the name again.");
16295   mp_error(mp);
16296 }
16297 if ( file_state ) {
16298   mp_scan_file_name(mp);
16299 } else { 
16300    xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(""); 
16301    xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext =xstrdup(""); 
16302    xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16303 }
16304
16305 @ The following simple routine starts reading the \.{MPX} file associated
16306 with the current input file.
16307
16308 @c void mp_start_mpx_input (MP mp) {
16309   char *origname = NULL; /* a copy of nameoffile */
16310   mp_pack_file_name(mp, in_name, in_area, ".mpx");
16311   @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16312     |goto not_found| if there is a problem@>;
16313   mp_begin_file_reading(mp);
16314   if ( ! mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16315     mp_end_file_reading(mp);
16316     goto NOT_FOUND;
16317   }
16318   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16319   mp->mpx_name[iindex]=name; add_str_ref(name);
16320   @<Read the first line of the new file@>;
16321   xfree(origname);
16322   return;
16323 NOT_FOUND: 
16324     @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>;
16325   xfree(origname);
16326 }
16327
16328 @ This should ideally be changed to do whatever is necessary to create the
16329 \.{MPX} file given by |name_of_file| if it does not exist or if it is out
16330 of date.  This requires invoking \.{MPtoTeX} on the |origname| and passing
16331 the results through \TeX\ and \.{DVItoMP}.  (It is possible to use a
16332 completely different typesetting program if suitable postprocessor is
16333 available to perform the function of \.{DVItoMP}.)
16334 @^system dependencies@>
16335
16336 @ @<Exported types@>=
16337 typedef int (*mp_run_make_mpx_command)(MP mp, char *origname, char *mtxname);
16338
16339 @ @<Option variables@>=
16340 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16341
16342 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16343 set_callback_option(run_make_mpx);
16344
16345 @ @<Internal library declarations@>=
16346 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname);
16347
16348 @ The default does nothing.
16349 @c 
16350 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname) {
16351   (void)mp;
16352   (void)origname;
16353   (void)mtxname;
16354   return false;
16355 }
16356
16357 @ @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16358   |goto not_found| if there is a problem@>=
16359 origname = mp_xstrdup(mp,mp->name_of_file);
16360 *(origname+strlen(origname)-1)=0; /* drop the x */
16361 if (!(mp->run_make_mpx)(mp, origname, mp->name_of_file))
16362   goto NOT_FOUND 
16363
16364 @ @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>=
16365 if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16366 mp_print_nl(mp, ">> ");
16367 mp_print(mp, origname);
16368 mp_print_nl(mp, ">> ");
16369 mp_print(mp, mp->name_of_file);
16370 mp_print_nl(mp, "! Unable to make mpx file");
16371 help4("The two files given above are one of your source files",
16372   "and an auxiliary file I need to read to find out what your",
16373   "btex..etex blocks mean. If you don't know why I had trouble,",
16374   "try running it manually through MPtoTeX, TeX, and DVItoMP");
16375 succumb;
16376
16377 @ The last file-opening commands are for files accessed via the \&{readfrom}
16378 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
16379 operator and the \&{write} command.  Such files are stored in separate arrays.
16380 @:write_}{\&{write} primitive@>
16381
16382 @<Types in the outer block@>=
16383 typedef unsigned int readf_index; /* |0..max_read_files| */
16384 typedef unsigned int write_index;  /* |0..max_write_files| */
16385
16386 @ @<Glob...@>=
16387 readf_index max_read_files; /* maximum number of simultaneously open \&{readfrom} files */
16388 void ** rd_file; /* \&{readfrom} files */
16389 char ** rd_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16390 readf_index read_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16391 write_index max_write_files; /* maximum number of simultaneously open \&{write} */
16392 void ** wr_file; /* \&{write} files */
16393 char ** wr_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16394 write_index write_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16395
16396 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16397 mp->max_read_files=8;
16398 mp->rd_file = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(void *));
16399 mp->rd_fname = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(char *));
16400 memset(mp->rd_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_read_files+1));
16401 mp->max_write_files=8;
16402 mp->wr_file = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(void *));
16403 mp->wr_fname = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(char *));
16404 memset(mp->wr_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_write_files+1));
16405
16406
16407 @ This routine starts reading the file named by string~|s| without setting
16408 |loc|, |limit|, or |name|.  It returns |false| if the file is empty or cannot
16409 be opened.  Otherwise it updates |rd_file[n]| and |rd_fname[n]|.
16410
16411 @c boolean mp_start_read_input (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16412   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16413   pack_cur_name;
16414   mp_begin_file_reading(mp);
16415   if ( ! mp_a_open_in(mp, &mp->rd_file[n], (int)(mp_filetype_text+n)) ) 
16416         goto NOT_FOUND;
16417   if ( ! mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) {
16418     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[n]); 
16419         goto NOT_FOUND; 
16420   }
16421   mp->rd_fname[n]=xstrdup(s);
16422   return true;
16423 NOT_FOUND: 
16424   mp_end_file_reading(mp);
16425   return false;
16426 }
16427
16428 @ Open |wr_file[n]| using file name~|s| and update |wr_fname[n]|.
16429
16430 @<Declarations@>=
16431 void mp_open_write_file (MP mp, char *s, readf_index  n) ;
16432
16433 @ @c void mp_open_write_file (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16434   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16435   pack_cur_name;
16436   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->wr_file[n], (int)(mp_filetype_text+n)) )
16437     mp_prompt_file_name(mp, "file name for write output","");
16438   mp->wr_fname[n]=xstrdup(s);
16439 }
16440
16441
16442 @* \[36] Introduction to the parsing routines.
16443 We come now to the central nervous system that sparks many of \MP's activities.
16444 By evaluating expressions, from their primary constituents to ever larger
16445 subexpressions, \MP\ builds the structures that ultimately define complete
16446 pictures or fonts of type.
16447
16448 Four mutually recursive subroutines are involved in this process: We call them
16449 $$\hbox{|scan_primary|, |scan_secondary|, |scan_tertiary|,
16450 and |scan_expression|.}$$
16451 @^recursion@>
16452 Each of them is parameterless and begins with the first token to be scanned
16453 already represented in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. After execution,
16454 the value of the primary or secondary or tertiary or expression that was
16455 found will appear in the global variables |cur_type| and |cur_exp|. The
16456 token following the expression will be represented in |cur_cmd|, |cur_mod|,
16457 and |cur_sym|.
16458
16459 Technically speaking, the parsing algorithms are ``LL(1),'' more or less;
16460 backup mechanisms have been added in order to provide reasonable error
16461 recovery.
16462
16463 @<Glob...@>=
16464 quarterword cur_type; /* the type of the expression just found */
16465 integer cur_exp; /* the value of the expression just found */
16466
16467 @ @<Set init...@>=
16468 mp->cur_exp=0;
16469
16470 @ Many different kinds of expressions are possible, so it is wise to have
16471 precise descriptions of what |cur_type| and |cur_exp| mean in all cases:
16472
16473 \smallskip\hang
16474 |cur_type=mp_vacuous| means that this expression didn't turn out to have a
16475 value at all, because it arose from a \&{begingroup}$\,\ldots\,$\&{endgroup}
16476 construction in which there was no expression before the \&{endgroup}.
16477 In this case |cur_exp| has some irrelevant value.
16478
16479 \smallskip\hang
16480 |cur_type=mp_boolean_type| means that |cur_exp| is either |true_code|
16481 or |false_code|.
16482
16483 \smallskip\hang
16484 |cur_type=mp_unknown_boolean| means that |cur_exp| points to a capsule
16485 node that is in 
16486 a ring of equivalent booleans whose value has not yet been defined.
16487
16488 \smallskip\hang
16489 |cur_type=mp_string_type| means that |cur_exp| is a string number (i.e., an
16490 integer in the range |0<=cur_exp<str_ptr|). That string's reference count
16491 includes this particular reference.
16492
16493 \smallskip\hang
16494 |cur_type=mp_unknown_string| means that |cur_exp| points to a capsule
16495 node that is in
16496 a ring of equivalent strings whose value has not yet been defined.
16497
16498 \smallskip\hang
16499 |cur_type=mp_pen_type| means that |cur_exp| points to a node in a pen.  Nobody
16500 else points to any of the nodes in this pen.  The pen may be polygonal or
16501 elliptical.
16502
16503 \smallskip\hang
16504 |cur_type=mp_unknown_pen| means that |cur_exp| points to a capsule
16505 node that is in
16506 a ring of equivalent pens whose value has not yet been defined.
16507
16508 \smallskip\hang
16509 |cur_type=mp_path_type| means that |cur_exp| points to a the first node of
16510 a path; nobody else points to this particular path. The control points of
16511 the path will have been chosen.
16512
16513 \smallskip\hang
16514 |cur_type=mp_unknown_path| means that |cur_exp| points to a capsule
16515 node that is in
16516 a ring of equivalent paths whose value has not yet been defined.
16517
16518 \smallskip\hang
16519 |cur_type=mp_picture_type| means that |cur_exp| points to an edge header node.
16520 There may be other pointers to this particular set of edges.  The header node
16521 contains a reference count that includes this particular reference.
16522
16523 \smallskip\hang
16524 |cur_type=mp_unknown_picture| means that |cur_exp| points to a capsule
16525 node that is in
16526 a ring of equivalent pictures whose value has not yet been defined.
16527
16528 \smallskip\hang
16529 |cur_type=mp_transform_type| means that |cur_exp| points to a |mp_transform_type|
16530 capsule node. The |value| part of this capsule
16531 points to a transform node that contains six numeric values,
16532 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16533
16534 \smallskip\hang
16535 |cur_type=mp_color_type| means that |cur_exp| points to a |color_type|
16536 capsule node. The |value| part of this capsule
16537 points to a color node that contains three numeric values,
16538 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16539
16540 \smallskip\hang
16541 |cur_type=mp_cmykcolor_type| means that |cur_exp| points to a |mp_cmykcolor_type|
16542 capsule node. The |value| part of this capsule
16543 points to a color node that contains four numeric values,
16544 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16545
16546 \smallskip\hang
16547 |cur_type=mp_pair_type| means that |cur_exp| points to a capsule
16548 node whose type is |mp_pair_type|. The |value| part of this capsule
16549 points to a pair node that contains two numeric values,
16550 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16551
16552 \smallskip\hang
16553 |cur_type=mp_known| means that |cur_exp| is a |scaled| value.
16554
16555 \smallskip\hang
16556 |cur_type=mp_dependent| means that |cur_exp| points to a capsule node whose type
16557 is |dependent|. The |dep_list| field in this capsule points to the associated
16558 dependency list.
16559
16560 \smallskip\hang
16561 |cur_type=mp_proto_dependent| means that |cur_exp| points to a |mp_proto_dependent|
16562 capsule node. The |dep_list| field in this capsule
16563 points to the associated dependency list.
16564
16565 \smallskip\hang
16566 |cur_type=independent| means that |cur_exp| points to a capsule node
16567 whose type is |independent|. This somewhat unusual case can arise, for
16568 example, in the expression
16569 `$x+\&{begingroup}\penalty0\,\&{string}\,x; 0\,\&{endgroup}$'.
16570
16571 \smallskip\hang
16572 |cur_type=mp_token_list| means that |cur_exp| points to a linked list of
16573 tokens. 
16574
16575 \smallskip\noindent
16576 The possible settings of |cur_type| have been listed here in increasing
16577 numerical order. Notice that |cur_type| will never be |mp_numeric_type| or
16578 |suffixed_macro| or |mp_unsuffixed_macro|, although variables of those types
16579 are allowed.  Conversely, \MP\ has no variables of type |mp_vacuous| or
16580 |token_list|.
16581
16582 @ Capsules are two-word nodes that have a similar meaning
16583 to |cur_type| and |cur_exp|. Such nodes have |name_type=capsule|,
16584 and their |type| field is one of the possibilities for |cur_type| listed above.
16585 Also |link<=void| in capsules that aren't part of a token list.
16586
16587 The |value| field of a capsule is, in most cases, the value that
16588 corresponds to its |type|, as |cur_exp| corresponds to |cur_type|.
16589 However, when |cur_exp| would point to a capsule,
16590 no extra layer of indirection is present; the |value|
16591 field is what would have been called |value(cur_exp)| if it had not been
16592 encapsulated.  Furthermore, if the type is |dependent| or
16593 |mp_proto_dependent|, the |value| field of a capsule is replaced by
16594 |dep_list| and |prev_dep| fields, since dependency lists in capsules are
16595 always part of the general |dep_list| structure.
16596
16597 The |get_x_next| routine is careful not to change the values of |cur_type|
16598 and |cur_exp| when it gets an expanded token. However, |get_x_next| might
16599 call a macro, which might parse an expression, which might execute lots of
16600 commands in a group; hence it's possible that |cur_type| might change
16601 from, say, |mp_unknown_boolean| to |mp_boolean_type|, or from |dependent| to
16602 |known| or |independent|, during the time |get_x_next| is called. The
16603 programs below are careful to stash sensitive intermediate results in
16604 capsules, so that \MP's generality doesn't cause trouble.
16605
16606 Here's a procedure that illustrates these conventions. It takes
16607 the contents of $(|cur_type|\kern-.3pt,|cur_exp|\kern-.3pt)$
16608 and stashes them away in a
16609 capsule. It is not used when |cur_type=mp_token_list|.
16610 After the operation, |cur_type=mp_vacuous|; hence there is no need to
16611 copy path lists or to update reference counts, etc.
16612
16613 The special link |mp_void| is put on the capsule returned by
16614 |stash_cur_exp|, because this procedure is used to store macro parameters
16615 that must be easily distinguishable from token lists.
16616
16617 @<Declare the stashing/unstashing routines@>=
16618 pointer mp_stash_cur_exp (MP mp) {
16619   pointer p; /* the capsule that will be returned */
16620   switch (mp->cur_type) {
16621   case unknown_types:
16622   case mp_transform_type:
16623   case mp_color_type:
16624   case mp_pair_type:
16625   case mp_dependent:
16626   case mp_proto_dependent:
16627   case mp_independent: 
16628   case mp_cmykcolor_type:
16629     p=mp->cur_exp;
16630     break;
16631   default: 
16632     p=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(p)=mp_capsule;
16633     type(p)=mp->cur_type; value(p)=mp->cur_exp;
16634     break;
16635   }
16636   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_link(p)=mp_void; 
16637   return p;
16638 }
16639
16640 @ The inverse of |stash_cur_exp| is the following procedure, which
16641 deletes an unnecessary capsule and puts its contents into |cur_type|
16642 and |cur_exp|.
16643
16644 The program steps of \MP\ can be divided into two categories: those in
16645 which |cur_type| and |cur_exp| are ``alive'' and those in which they are
16646 ``dead,'' in the sense that |cur_type| and |cur_exp| contain relevant
16647 information or not. It's important not to ignore them when they're alive,
16648 and it's important not to pay attention to them when they're dead.
16649
16650 There's also an intermediate category: If |cur_type=mp_vacuous|, then
16651 |cur_exp| is irrelevant, hence we can proceed without caring if |cur_type|
16652 and |cur_exp| are alive or dead. In such cases we say that |cur_type|
16653 and |cur_exp| are {\sl dormant}. It is permissible to call |get_x_next|
16654 only when they are alive or dormant.
16655
16656 The \\{stash} procedure above assumes that |cur_type| and |cur_exp|
16657 are alive or dormant. The \\{unstash} procedure assumes that they are
16658 dead or dormant; it resuscitates them.
16659
16660 @<Declare the stashing/unstashing...@>=
16661 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) ;
16662
16663 @ @c
16664 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) { 
16665   mp->cur_type=type(p);
16666   switch (mp->cur_type) {
16667   case unknown_types:
16668   case mp_transform_type:
16669   case mp_color_type:
16670   case mp_pair_type:
16671   case mp_dependent: 
16672   case mp_proto_dependent:
16673   case mp_independent:
16674   case mp_cmykcolor_type: 
16675     mp->cur_exp=p;
16676     break;
16677   default:
16678     mp->cur_exp=value(p);
16679     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
16680     break;
16681   }
16682 }
16683
16684 @ The following procedure prints the values of expressions in an
16685 abbreviated format. If its first parameter |p| is null, the value of
16686 |(cur_type,cur_exp)| is displayed; otherwise |p| should be a capsule
16687 containing the desired value. The second parameter controls the amount of
16688 output. If it is~0, dependency lists will be abbreviated to
16689 `\.{linearform}' unless they consist of a single term.  If it is greater
16690 than~1, complicated structures (pens, pictures, and paths) will be displayed
16691 in full.
16692 @.linearform@>
16693
16694 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16695 @<Declare the procedure called |print_dp|@>
16696 @<Declare the stashing/unstashing routines@>
16697 void mp_print_exp (MP mp,pointer p, quarterword verbosity) {
16698   boolean restore_cur_exp; /* should |cur_exp| be restored? */
16699   quarterword t; /* the type of the expression */
16700   pointer q; /* a big node being displayed */
16701   integer v=0; /* the value of the expression */
16702   if ( p!=null ) {
16703     restore_cur_exp=false;
16704   } else { 
16705     p=mp_stash_cur_exp(mp); restore_cur_exp=true;
16706   }
16707   t=type(p);
16708   if ( t<mp_dependent ) v=value(p); else if ( t<mp_independent ) v=dep_list(p);
16709   @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>;
16710   if ( restore_cur_exp ) mp_unstash_cur_exp(mp, p);
16711 }
16712
16713 @ @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>=
16714 switch (t) {
16715 case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
16716 case mp_boolean_type:
16717   if ( v==true_code ) mp_print(mp, "true"); else mp_print(mp, "false");
16718   break;
16719 case unknown_types: case mp_numeric_type:
16720   @<Display a variable that's been declared but not defined@>;
16721   break;
16722 case mp_string_type:
16723   mp_print_char(mp, xord('"')); mp_print_str(mp, v); mp_print_char(mp, xord('"'));
16724   break;
16725 case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
16726   @<Display a complex type@>;
16727   break;
16728 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type: case mp_cmykcolor_type:
16729   if ( v==null ) mp_print_type(mp, t);
16730   else @<Display a big node@>;
16731   break;
16732 case mp_known:mp_print_scaled(mp, v); break;
16733 case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16734   mp_print_dp(mp, t,v,verbosity);
16735   break;
16736 case mp_independent:mp_print_variable_name(mp, p); break;
16737 default: mp_confusion(mp, "exp"); break;
16738 @:this can't happen exp}{\quad exp@>
16739 }
16740
16741 @ @<Display a big node@>=
16742
16743   mp_print_char(mp, xord('(')); q=v+mp->big_node_size[t];
16744   do {  
16745     if ( type(v)==mp_known ) mp_print_scaled(mp, value(v));
16746     else if ( type(v)==mp_independent ) mp_print_variable_name(mp, v);
16747     else mp_print_dp(mp, type(v),dep_list(v),verbosity);
16748     v=v+2;
16749     if ( v!=q ) mp_print_char(mp, xord(','));
16750   } while (v!=q);
16751   mp_print_char(mp, xord(')'));
16752 }
16753
16754 @ Values of type \&{picture}, \&{path}, and \&{pen} are displayed verbosely
16755 in the log file only, unless the user has given a positive value to
16756 \\{tracingonline}.
16757
16758 @<Display a complex type@>=
16759 if ( verbosity<=1 ) {
16760   mp_print_type(mp, t);
16761 } else { 
16762   if ( mp->selector==term_and_log )
16763    if ( mp->internal[mp_tracing_online]<=0 ) {
16764     mp->selector=term_only;
16765     mp_print_type(mp, t); mp_print(mp, " (see the transcript file)");
16766     mp->selector=term_and_log;
16767   };
16768   switch (t) {
16769   case mp_pen_type:mp_print_pen(mp, v,"",false); break;
16770   case mp_path_type:mp_print_path(mp, v,"",false); break;
16771   case mp_picture_type:mp_print_edges(mp, v,"",false); break;
16772   } /* there are no other cases */
16773 }
16774
16775 @ @<Declare the procedure called |print_dp|@>=
16776 void mp_print_dp (MP mp, quarterword t, pointer p, 
16777                   quarterword verbosity)  {
16778   pointer q; /* the node following |p| */
16779   q=mp_link(p);
16780   if ( (info(q)==null) || (verbosity>0) ) mp_print_dependency(mp, p,t);
16781   else mp_print(mp, "linearform");
16782 }
16783
16784 @ The displayed name of a variable in a ring will not be a capsule unless
16785 the ring consists entirely of capsules.
16786
16787 @<Display a variable that's been declared but not defined@>=
16788 { mp_print_type(mp, t);
16789 if ( v!=null )
16790   { mp_print_char(mp, xord(' '));
16791   while ( (name_type(v)==mp_capsule) && (v!=p) ) v=value(v);
16792   mp_print_variable_name(mp, v);
16793   };
16794 }
16795
16796 @ When errors are detected during parsing, it is often helpful to
16797 display an expression just above the error message, using |exp_err|
16798 or |disp_err| instead of |print_err|.
16799
16800 @d exp_err(A) mp_disp_err(mp, null,(A)) /* displays the current expression */
16801
16802 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16803 void mp_disp_err (MP mp,pointer p, const char *s) { 
16804   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16805   mp_print_nl(mp, ">> ");
16806 @.>>@>
16807   mp_print_exp(mp, p,1); /* ``medium verbose'' printing of the expression */
16808   if (strlen(s)>0) { 
16809     mp_print_nl(mp, "! "); mp_print(mp, s);
16810 @.!\relax@>
16811   }
16812 }
16813
16814 @ If |cur_type| and |cur_exp| contain relevant information that should
16815 be recycled, we will use the following procedure, which changes |cur_type|
16816 to |known| and stores a given value in |cur_exp|. We can think of |cur_type|
16817 and |cur_exp| as either alive or dormant after this has been done,
16818 because |cur_exp| will not contain a pointer value.
16819
16820 @ @c void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) { 
16821   switch (mp->cur_type) {
16822   case unknown_types: case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type:
16823   case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent: case mp_cmykcolor_type:
16824     mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp); 
16825     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
16826     break;
16827   case mp_string_type:
16828     delete_str_ref(mp->cur_exp); break;
16829   case mp_pen_type: case mp_path_type: 
16830     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); break;
16831   case mp_picture_type:
16832     delete_edge_ref(mp->cur_exp); break;
16833   default: 
16834     break;
16835   }
16836   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=v;
16837 }
16838
16839 @ There's a much more general procedure that is capable of releasing
16840 the storage associated with any two-word value packet.
16841
16842 @<Declare the recycling subroutines@>=
16843 void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) ;
16844
16845 @ @c void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) {
16846   quarterword t; /* a type code */
16847   integer vv; /* another value */
16848   pointer q,r,s,pp; /* link manipulation registers */
16849   integer v=0; /* a value */
16850   t=type(p);
16851   if ( t<mp_dependent ) v=value(p);
16852   switch (t) {
16853   case undefined: case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
16854   case mp_numeric_type:
16855     break;
16856   case unknown_types:
16857     mp_ring_delete(mp, p); break;
16858   case mp_string_type:
16859     delete_str_ref(v); break;
16860   case mp_path_type: case mp_pen_type:
16861     mp_toss_knot_list(mp, v); break;
16862   case mp_picture_type:
16863     delete_edge_ref(v); break;
16864   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
16865   case mp_transform_type:
16866     @<Recycle a big node@>; break; 
16867   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16868     @<Recycle a dependency list@>; break;
16869   case mp_independent:
16870     @<Recycle an independent variable@>; break;
16871   case mp_token_list: case mp_structured:
16872     mp_confusion(mp, "recycle"); break;
16873 @:this can't happen recycle}{\quad recycle@>
16874   case mp_unsuffixed_macro: case mp_suffixed_macro:
16875     mp_delete_mac_ref(mp, value(p)); break;
16876   } /* there are no other cases */
16877   type(p)=undefined;
16878 }
16879
16880 @ @<Recycle a big node@>=
16881 if ( v!=null ){ 
16882   q=v+mp->big_node_size[t];
16883   do {  
16884     q=q-2; mp_recycle_value(mp, q);
16885   } while (q!=v);
16886   mp_free_node(mp, v,mp->big_node_size[t]);
16887 }
16888
16889 @ @<Recycle a dependency list@>=
16890
16891   q=dep_list(p);
16892   while ( info(q)!=null ) q=mp_link(q);
16893   mp_link(prev_dep(p))=mp_link(q);
16894   prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(p);
16895   mp_link(q)=null; mp_flush_node_list(mp, dep_list(p));
16896 }
16897
16898 @ When an independent variable disappears, it simply fades away, unless
16899 something depends on it. In the latter case, a dependent variable whose
16900 coefficient of dependence is maximal will take its place.
16901 The relevant algorithm is due to Ignacio~A. Zabala, who implemented it
16902 as part of his Ph.D. thesis (Stanford University, December 1982).
16903 @^Zabala Salelles, Ignacio Andr\'es@>
16904
16905 For example, suppose that variable $x$ is being recycled, and that the
16906 only variables depending on~$x$ are $y=2x+a$ and $z=x+b$. In this case
16907 we want to make $y$ independent and $z=.5y-.5a+b$; no other variables
16908 will depend on~$y$. If $\\{tracingequations}>0$ in this situation,
16909 we will print `\.{\#\#\# -2x=-y+a}'.
16910
16911 There's a slight complication, however: An independent variable $x$
16912 can occur both in dependency lists and in proto-dependency lists.
16913 This makes it necessary to be careful when deciding which coefficient
16914 is maximal.
16915
16916 Furthermore, this complication is not so slight when
16917 a proto-dependent variable is chosen to become independent. For example,
16918 suppose that $y=2x+100a$ is proto-dependent while $z=x+b$ is dependent;
16919 then we must change $z=.5y-50a+b$ to a proto-dependency, because of the
16920 large coefficient `50'.
16921
16922 In order to deal with these complications without wasting too much time,
16923 we shall link together the occurrences of~$x$ among all the linear
16924 dependencies, maintaining separate lists for the dependent and
16925 proto-dependent cases.
16926
16927 @<Recycle an independent variable@>=
16928
16929   mp->max_c[mp_dependent]=0; mp->max_c[mp_proto_dependent]=0;
16930   mp->max_link[mp_dependent]=null; mp->max_link[mp_proto_dependent]=null;
16931   q=mp_link(dep_head);
16932   while ( q!=dep_head ) { 
16933     s=value_loc(q); /* now |mp_link(s)=dep_list(q)| */
16934     while (1) { 
16935       r=mp_link(s);
16936       if ( info(r)==null ) break;
16937       if ( info(r)!=p ) { 
16938         s=r;
16939       } else  { 
16940         t=type(q); mp_link(s)=mp_link(r); info(r)=q;
16941         if ( abs(value(r))>mp->max_c[t] ) {
16942           @<Record a new maximum coefficient of type |t|@>;
16943         } else { 
16944           mp_link(r)=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=r;
16945         }
16946       }
16947     } 
16948     q=mp_link(r);
16949   }
16950   if ( (mp->max_c[mp_dependent]>0)||(mp->max_c[mp_proto_dependent]>0) ) {
16951     @<Choose a dependent variable to take the place of the disappearing
16952     independent variable, and change all remaining dependencies
16953     accordingly@>;
16954   }
16955 }
16956
16957 @ The code for independency removal makes use of three two-word arrays.
16958
16959 @<Glob...@>=
16960 integer max_c[mp_proto_dependent+1];  /* max coefficient magnitude */
16961 pointer max_ptr[mp_proto_dependent+1]; /* where |p| occurs with |max_c| */
16962 pointer max_link[mp_proto_dependent+1]; /* other occurrences of |p| */
16963
16964 @ @<Record a new maximum coefficient...@>=
16965
16966   if ( mp->max_c[t]>0 ) {
16967     mp_link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
16968   }
16969   mp->max_c[t]=abs(value(r)); mp->max_ptr[t]=r;
16970 }
16971
16972 @ @<Choose a dependent...@>=
16973
16974   if ( (mp->max_c[mp_dependent] / 010000) >= mp->max_c[mp_proto_dependent] )
16975     t=mp_dependent;
16976   else 
16977     t=mp_proto_dependent;
16978   @<Determine the dependency list |s| to substitute for the independent
16979     variable~|p|@>;
16980   t=mp_dependent+mp_proto_dependent-t; /* complement |t| */
16981   if ( mp->max_c[t]>0 ) { /* we need to pick up an unchosen dependency */ 
16982     mp_link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
16983   }
16984   if ( t!=mp_dependent ) { @<Substitute new dependencies in place of |p|@>; }
16985   else { @<Substitute new proto-dependencies in place of |p|@>;}
16986   mp_flush_node_list(mp, s);
16987   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
16988   check_arith;
16989 }
16990
16991 @ Let |s=max_ptr[t]|. At this point we have $|value|(s)=\pm|max_c|[t]$,
16992 and |info(s)| points to the dependent variable~|pp| of type~|t| from
16993 whose dependency list we have removed node~|s|. We must reinsert
16994 node~|s| into the dependency list, with coefficient $-1.0$, and with
16995 |pp| as the new independent variable. Since |pp| will have a larger serial
16996 number than any other variable, we can put node |s| at the head of the
16997 list.
16998
16999 @<Determine the dep...@>=
17000 s=mp->max_ptr[t]; pp=info(s); v=value(s);
17001 if ( t==mp_dependent ) value(s)=-fraction_one; else value(s)=-unity;
17002 r=dep_list(pp); mp_link(s)=r;
17003 while ( info(r)!=null ) r=mp_link(r);
17004 q=mp_link(r); mp_link(r)=null;
17005 prev_dep(q)=prev_dep(pp); mp_link(prev_dep(pp))=q;
17006 new_indep(pp);
17007 if ( mp->cur_exp==pp ) if ( mp->cur_type==t ) mp->cur_type=mp_independent;
17008 if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) { 
17009   @<Show the transformed dependency@>; 
17010 }
17011
17012 @ Now $(-v)$ times the formerly independent variable~|p| is being replaced
17013 by the dependency list~|s|.
17014
17015 @<Show the transformed...@>=
17016 if ( mp_interesting(mp, p) ) {
17017   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "### ");
17018 @:]]]\#\#\#_}{\.{\#\#\#}@>
17019   if ( v>0 ) mp_print_char(mp, xord('-'));
17020   if ( t==mp_dependent ) vv=mp_round_fraction(mp, mp->max_c[mp_dependent]);
17021   else vv=mp->max_c[mp_proto_dependent];
17022   if ( vv!=unity ) mp_print_scaled(mp, vv);
17023   mp_print_variable_name(mp, p);
17024   while ( value(p) % s_scale>0 ) {
17025     mp_print(mp, "*4"); value(p)=value(p)-2;
17026   }
17027   if ( t==mp_dependent ) mp_print_char(mp, xord('=')); else mp_print(mp, " = ");
17028   mp_print_dependency(mp, s,t);
17029   mp_end_diagnostic(mp, false);
17030 }
17031
17032 @ Finally, there are dependent and proto-dependent variables whose
17033 dependency lists must be brought up to date.
17034
17035 @<Substitute new dependencies...@>=
17036 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++){ 
17037   r=mp->max_link[t];
17038   while ( r!=null ) {
17039     q=info(r);
17040     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17041      mp_make_fraction(mp, value(r),-v),s,t,mp_dependent);
17042     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17043     q=r; r=mp_link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17044   }
17045 }
17046
17047 @ @<Substitute new proto...@>=
17048 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++) {
17049   r=mp->max_link[t];
17050   while ( r!=null ) {
17051     q=info(r);
17052     if ( t==mp_dependent ) { /* for safety's sake, we change |q| to |mp_proto_dependent| */
17053       if ( mp->cur_exp==q ) if ( mp->cur_type==mp_dependent )
17054         mp->cur_type=mp_proto_dependent;
17055       dep_list(q)=mp_p_over_v(mp, dep_list(q),unity,
17056          mp_dependent,mp_proto_dependent);
17057       type(q)=mp_proto_dependent; 
17058       value(r)=mp_round_fraction(mp, value(r));
17059     }
17060     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17061        mp_make_scaled(mp, value(r),-v),s,
17062        mp_proto_dependent,mp_proto_dependent);
17063     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) 
17064        mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17065     q=r; r=mp_link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17066   }
17067 }
17068
17069 @ Here are some routines that provide handy combinations of actions
17070 that are often needed during error recovery. For example,
17071 `|flush_error|' flushes the current expression, replaces it by
17072 a given value, and calls |error|.
17073
17074 Errors often are detected after an extra token has already been scanned.
17075 The `\\{put\_get}' routines put that token back before calling |error|;
17076 then they get it back again. (Or perhaps they get another token, if
17077 the user has changed things.)
17078
17079 @<Declarations@>=
17080 void mp_flush_error (MP mp,scaled v);
17081 void mp_put_get_error (MP mp);
17082 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) ;
17083
17084 @ @c
17085 void mp_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17086   mp_error(mp); mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17087 }
17088 void mp_put_get_error (MP mp) { 
17089   mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp); 
17090 }
17091 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17092   mp_put_get_error(mp);
17093   mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17094 }
17095
17096 @ A global variable |var_flag| is set to a special command code
17097 just before \MP\ calls |scan_expression|, if the expression should be
17098 treated as a variable when this command code immediately follows. For
17099 example, |var_flag| is set to |assignment| at the beginning of a
17100 statement, because we want to know the {\sl location\/} of a variable at
17101 the left of `\.{:=}', not the {\sl value\/} of that variable.
17102
17103 The |scan_expression| subroutine calls |scan_tertiary|,
17104 which calls |scan_secondary|, which calls |scan_primary|, which sets
17105 |var_flag:=0|. In this way each of the scanning routines ``knows''
17106 when it has been called with a special |var_flag|, but |var_flag| is
17107 usually zero.
17108
17109 A variable preceding a command that equals |var_flag| is converted to a
17110 token list rather than a value. Furthermore, an `\.{=}' sign following an
17111 expression with |var_flag=assignment| is not considered to be a relation
17112 that produces boolean expressions.
17113
17114
17115 @<Glob...@>=
17116 int var_flag; /* command that wants a variable */
17117
17118 @ @<Set init...@>=
17119 mp->var_flag=0;
17120
17121 @* \[37] Parsing primary expressions.
17122 The first parsing routine, |scan_primary|, is also the most complicated one,
17123 since it involves so many different cases. But each case---with one
17124 exception---is fairly simple by itself.
17125
17126 When |scan_primary| begins, the first token of the primary to be scanned
17127 should already appear in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. The values
17128 of |cur_type| and |cur_exp| should be either dead or dormant, as explained
17129 earlier. If |cur_cmd| is not between |min_primary_command| and
17130 |max_primary_command|, inclusive, a syntax error will be signaled.
17131
17132 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17133 void mp_scan_primary (MP mp) {
17134   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
17135   quarterword c; /* a primitive operation code */
17136   int my_var_flag; /* initial value of |my_var_flag| */
17137   pointer l_delim,r_delim; /* hash addresses of a delimiter pair */
17138   @<Other local variables for |scan_primary|@>;
17139   my_var_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0;
17140 RESTART:
17141   check_arith;
17142   @<Supply diagnostic information, if requested@>;
17143   switch (mp->cur_cmd) {
17144   case left_delimiter:
17145     @<Scan a delimited primary@>; break;
17146   case begin_group:
17147     @<Scan a grouped primary@>; break;
17148   case string_token:
17149     @<Scan a string constant@>; break;
17150   case numeric_token:
17151     @<Scan a primary that starts with a numeric token@>; break;
17152   case nullary:
17153     @<Scan a nullary operation@>; break;
17154   case unary: case type_name: case cycle: case plus_or_minus:
17155     @<Scan a unary operation@>; break;
17156   case primary_binary:
17157     @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>; break;
17158   case str_op:
17159     @<Convert a suffix to a string@>; break;
17160   case internal_quantity:
17161     @<Scan an internal numeric quantity@>; break;
17162   case capsule_token:
17163     mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); break;
17164   case tag_token:
17165     @<Scan a variable primary; |goto restart| if it turns out to be a macro@>; break;
17166   default: 
17167     mp_bad_exp(mp, "A primary"); goto RESTART; break;
17168 @.A primary expression...@>
17169   }
17170   mp_get_x_next(mp); /* the routines |goto done| if they don't want this */
17171 DONE: 
17172   if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17173     if ( mp->cur_type>=mp_known ) {
17174       @<Scan a mediation construction@>;
17175     }
17176   }
17177 }
17178
17179
17180
17181 @ Errors at the beginning of expressions are flagged by |bad_exp|.
17182
17183 @c void mp_bad_exp (MP mp, const char * s) {
17184   int save_flag;
17185   print_err(s); mp_print(mp, " expression can't begin with `");
17186   mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); 
17187   mp_print_char(mp, xord('\''));
17188   help4("I'm afraid I need some sort of value in order to continue,",
17189     "so I've tentatively inserted `0'. You may want to",
17190     "delete this zero and insert something else;",
17191     "see Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.");
17192 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
17193   mp_back_input(mp); mp->cur_sym=0; mp->cur_cmd=numeric_token; 
17194   mp->cur_mod=0; mp_ins_error(mp);
17195   save_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0; mp_get_x_next(mp);
17196   mp->var_flag=save_flag;
17197 }
17198
17199 @ @<Supply diagnostic information, if requested@>=
17200 #ifdef DEBUG
17201 if ( mp->panicking ) mp_check_mem(mp, false);
17202 #endif
17203 if ( mp->interrupt!=0 ) if ( mp->OK_to_interrupt ) {
17204   mp_back_input(mp); check_interrupt; mp_get_x_next(mp);
17205 }
17206
17207 @ @<Scan a delimited primary@>=
17208
17209   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; 
17210   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17211   if ( (mp->cur_cmd==comma) && (mp->cur_type>=mp_known) ) {
17212     @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>;
17213   } else {
17214     mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17215   }
17216 }
17217
17218 @ The |stash_in| subroutine puts the current (numeric) expression into a field
17219 within a ``big node.''
17220
17221 @c void mp_stash_in (MP mp,pointer p) {
17222   pointer q; /* temporary register */
17223   type(p)=mp->cur_type;
17224   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
17225     value(p)=mp->cur_exp;
17226   } else { 
17227     if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
17228       @<Stash an independent |cur_exp| into a big node@>;
17229     } else { 
17230       mp->mem[value_loc(p)]=mp->mem[value_loc(mp->cur_exp)];
17231       /* |dep_list(p):=dep_list(cur_exp)| and |prev_dep(p):=prev_dep(cur_exp)| */
17232       mp_link(prev_dep(p))=p;
17233     }
17234     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
17235   }
17236   mp->cur_type=mp_vacuous;
17237 }
17238
17239 @ In rare cases the current expression can become |independent|. There
17240 may be many dependency lists pointing to such an independent capsule,
17241 so we can't simply move it into place within a big node. Instead,
17242 we copy it, then recycle it.
17243
17244 @ @<Stash an independent |cur_exp|...@>=
17245
17246   q=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
17247   if ( q==mp->dep_final ){ 
17248     type(p)=mp_known; value(p)=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17249   } else { 
17250     type(p)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, p,q);
17251   }
17252   mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp);
17253 }
17254
17255 @ This code uses the fact that |red_part_loc| and |green_part_loc|
17256 are synonymous with |x_part_loc| and |y_part_loc|.
17257
17258 @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>=
17259
17260 p=mp_stash_cur_exp(mp);
17261 mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17262 @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>;
17263 q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
17264 if ( mp->cur_cmd==comma ) type(q)=mp_color_type;
17265 else type(q)=mp_pair_type;
17266 mp_init_big_node(mp, q); r=value(q);
17267 mp_stash_in(mp, y_part_loc(r));
17268 mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17269 mp_stash_in(mp, x_part_loc(r));
17270 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17271   @<Scan the last of a triplet of numerics@>;
17272 }
17273 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17274   type(q)=mp_cmykcolor_type;
17275   mp_init_big_node(mp, q); t=value(q);
17276   mp->mem[cyan_part_loc(t)]=mp->mem[red_part_loc(r)];
17277   value(cyan_part_loc(t))=value(red_part_loc(r));
17278   mp->mem[magenta_part_loc(t)]=mp->mem[green_part_loc(r)];
17279   value(magenta_part_loc(t))=value(green_part_loc(r));
17280   mp->mem[yellow_part_loc(t)]=mp->mem[blue_part_loc(r)];
17281   value(yellow_part_loc(t))=value(blue_part_loc(r));
17282   mp_recycle_value(mp, r);
17283   r=t;
17284   @<Scan the last of a quartet of numerics@>;
17285 }
17286 mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17287 mp->cur_type=type(q);
17288 mp->cur_exp=q;
17289 }
17290
17291 @ @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>=
17292 if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17293   exp_err("Nonnumeric ypart has been replaced by 0");
17294 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17295   help4("I've started to scan a pair `(a,b)' or a color `(a,b,c)';",
17296     "but after finding a nice `a' I found a `b' that isn't",
17297     "of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17298     "(The b that I didn't like appears above the error message.)");
17299   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17300 }
17301
17302 @ @<Scan the last of a triplet of numerics@>=
17303
17304   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17305   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17306     exp_err("Nonnumeric third part has been replaced by 0");
17307 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17308     help3("I've just scanned a color `(a,b,c)' or cmykcolor(a,b,c,d); but the `c'",
17309       "isn't of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17310       "(The c that I didn't like appears above the error message.)");
17311     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17312   }
17313   mp_stash_in(mp, blue_part_loc(r));
17314 }
17315
17316 @ @<Scan the last of a quartet of numerics@>=
17317
17318   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17319   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17320     exp_err("Nonnumeric blackpart has been replaced by 0");
17321 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17322     help3("I've just scanned a cmykcolor `(c,m,y,k)'; but the `k' isn't",
17323       "of numeric type. So I've changed that part to zero.",
17324       "(The k that I didn't like appears above the error message.)");
17325     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17326   }
17327   mp_stash_in(mp, black_part_loc(r));
17328 }
17329
17330 @ The local variable |group_line| keeps track of the line
17331 where a \&{begingroup} command occurred; this will be useful
17332 in an error message if the group doesn't actually end.
17333
17334 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17335 integer group_line; /* where a group began */
17336
17337 @ @<Scan a grouped primary@>=
17338
17339   group_line=mp_true_line(mp);
17340   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17341   save_boundary_item(p);
17342   do {  
17343     mp_do_statement(mp); /* ends with |cur_cmd>=semicolon| */
17344   } while (mp->cur_cmd==semicolon);
17345   if ( mp->cur_cmd!=end_group ) {
17346     print_err("A group begun on line ");
17347 @.A group...never ended@>
17348     mp_print_int(mp, group_line);
17349     mp_print(mp, " never ended");
17350     help2("I saw a `begingroup' back there that hasn't been matched",
17351           "by `endgroup'. So I've inserted `endgroup' now.");
17352     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=end_group;
17353   }
17354   mp_unsave(mp); 
17355     /* this might change |cur_type|, if independent variables are recycled */
17356   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17357 }
17358
17359 @ @<Scan a string constant@>=
17360
17361   mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=mp->cur_mod;
17362 }
17363
17364 @ Later we'll come to procedures that perform actual operations like
17365 addition, square root, and so on; our purpose now is to do the parsing.
17366 But we might as well mention those future procedures now, so that the
17367 suspense won't be too bad:
17368
17369 \smallskip
17370 |do_nullary(c)| does primitive operations that have no operands (e.g.,
17371 `\&{true}' or `\&{pencircle}');
17372
17373 \smallskip
17374 |do_unary(c)| applies a primitive operation to the current expression;
17375
17376 \smallskip
17377 |do_binary(p,c)| applies a primitive operation to the capsule~|p|
17378 and the current expression.
17379
17380 @<Scan a nullary operation@>=mp_do_nullary(mp, mp->cur_mod)
17381
17382 @ @<Scan a unary operation@>=
17383
17384   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17385   mp_do_unary(mp, c); goto DONE;
17386 }
17387
17388 @ A numeric token might be a primary by itself, or it might be the
17389 numerator of a fraction composed solely of numeric tokens, or it might
17390 multiply the primary that follows (provided that the primary doesn't begin
17391 with a plus sign or a minus sign). The code here uses the facts that
17392 |max_primary_command=plus_or_minus| and
17393 |max_primary_command-1=numeric_token|. If a fraction is found that is less
17394 than unity, we try to retain higher precision when we use it in scalar
17395 multiplication.
17396
17397 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17398 scaled num,denom; /* for primaries that are fractions, like `1/2' */
17399
17400 @ @<Scan a primary that starts with a numeric token@>=
17401
17402   mp->cur_exp=mp->cur_mod; mp->cur_type=mp_known; mp_get_x_next(mp);
17403   if ( mp->cur_cmd!=slash ) { 
17404     num=0; denom=0;
17405   } else { 
17406     mp_get_x_next(mp);
17407     if ( mp->cur_cmd!=numeric_token ) { 
17408       mp_back_input(mp);
17409       mp->cur_cmd=slash; mp->cur_mod=over; mp->cur_sym=frozen_slash;
17410       goto DONE;
17411     }
17412     num=mp->cur_exp; denom=mp->cur_mod;
17413     if ( denom==0 ) { @<Protest division by zero@>; }
17414     else { mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, num,denom); }
17415     check_arith; mp_get_x_next(mp);
17416   }
17417   if ( mp->cur_cmd>=min_primary_command ) {
17418    if ( mp->cur_cmd<numeric_token ) { /* in particular, |cur_cmd<>plus_or_minus| */
17419      p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_scan_primary(mp);
17420      if ( (abs(num)>=abs(denom))||(mp->cur_type<mp_color_type) ) {
17421        mp_do_binary(mp, p,times);
17422      } else {
17423        mp_frac_mult(mp, num,denom);
17424        mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17425      }
17426     }
17427   }
17428   goto DONE;
17429 }
17430
17431 @ @<Protest division...@>=
17432
17433   print_err("Division by zero");
17434 @.Division by zero@>
17435   help1("I'll pretend that you meant to divide by 1."); mp_error(mp);
17436 }
17437
17438 @ @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>=
17439
17440   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17441   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
17442     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for "); 
17443     mp_print_cmd_mod(mp, primary_binary,c);
17444 @.Missing `of'@>
17445     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
17446     mp_back_error(mp);
17447   }
17448   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17449   mp_do_binary(mp, p,c); goto DONE;
17450 }
17451
17452 @ @<Convert a suffix to a string@>=
17453
17454   mp_get_x_next(mp); mp_scan_suffix(mp); 
17455   mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
17456   mp_show_token_list(mp, mp->cur_exp,null,100000,0); 
17457   mp_flush_token_list(mp, mp->cur_exp);
17458   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); mp->selector=mp->old_setting; 
17459   mp->cur_type=mp_string_type;
17460   goto DONE;
17461 }
17462
17463 @ If an internal quantity appears all by itself on the left of an
17464 assignment, we return a token list of length one, containing the address
17465 of the internal quantity plus |hash_end|. (This accords with the conventions
17466 of the save stack, as described earlier.)
17467
17468 @<Scan an internal...@>=
17469
17470   q=mp->cur_mod;
17471   if ( my_var_flag==assignment ) {
17472     mp_get_x_next(mp);
17473     if ( mp->cur_cmd==assignment ) {
17474       mp->cur_exp=mp_get_avail(mp);
17475       info(mp->cur_exp)=q+hash_end; mp->cur_type=mp_token_list; 
17476       goto DONE;
17477     }
17478     mp_back_input(mp);
17479   }
17480   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp->internal[q];
17481 }
17482
17483 @ The most difficult part of |scan_primary| has been saved for last, since
17484 it was necessary to build up some confidence first. We can now face the task
17485 of scanning a variable.
17486
17487 As we scan a variable, we build a token list containing the relevant
17488 names and subscript values, simultaneously following along in the
17489 ``collective'' structure to see if we are actually dealing with a macro
17490 instead of a value.
17491
17492 The local variables |pre_head| and |post_head| will point to the beginning
17493 of the prefix and suffix lists; |tail| will point to the end of the list
17494 that is currently growing.
17495
17496 Another local variable, |tt|, contains partial information about the
17497 declared type of the variable-so-far. If |tt>=mp_unsuffixed_macro|, the
17498 relation |tt=type(q)| will always hold. If |tt=undefined|, the routine
17499 doesn't bother to update its information about type. And if
17500 |undefined<tt<mp_unsuffixed_macro|, the precise value of |tt| isn't critical.
17501
17502 @ @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17503 pointer pre_head,post_head,tail;
17504   /* prefix and suffix list variables */
17505 quarterword tt; /* approximation to the type of the variable-so-far */
17506 pointer t; /* a token */
17507 pointer macro_ref = 0; /* reference count for a suffixed macro */
17508
17509 @ @<Scan a variable primary...@>=
17510
17511   fast_get_avail(pre_head); tail=pre_head; post_head=null; tt=mp_vacuous;
17512   while (1) { 
17513     t=mp_cur_tok(mp); mp_link(tail)=t;
17514     if ( tt!=undefined ) {
17515        @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>;
17516       if ( tt>=mp_unsuffixed_macro ) {
17517         @<Either begin an unsuffixed macro call or
17518           prepare for a suffixed one@>;
17519       }
17520     }
17521     mp_get_x_next(mp); tail=t;
17522     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17523       @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>;
17524     }
17525     if ( mp->cur_cmd>max_suffix_token ) break;
17526     if ( mp->cur_cmd<min_suffix_token ) break;
17527   } /* now |cur_cmd| is |internal_quantity|, |tag_token|, or |numeric_token| */
17528   @<Handle unusual cases that masquerade as variables, and |goto restart|
17529     or |goto done| if appropriate;
17530     otherwise make a copy of the variable and |goto done|@>;
17531 }
17532
17533 @ @<Either begin an unsuffixed macro call or...@>=
17534
17535   mp_link(tail)=null;
17536   if ( tt>mp_unsuffixed_macro ) { /* |tt=mp_suffixed_macro| */
17537     post_head=mp_get_avail(mp); tail=post_head; mp_link(tail)=t;
17538     tt=undefined; macro_ref=value(q); add_mac_ref(macro_ref);
17539   } else {
17540     @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>;
17541   }
17542 }
17543
17544 @ @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>=
17545
17546   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17547   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17548     @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>;
17549   } else { 
17550     if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17551     mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp; mp->cur_sym=0;
17552   }
17553 }
17554
17555 @ The left bracket that we thought was introducing a subscript might have
17556 actually been the left bracket in a mediation construction like `\.{x[a,b]}'.
17557 So we don't issue an error message at this point; but we do want to back up
17558 so as to avoid any embarrassment about our incorrect assumption.
17559
17560 @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>=
17561
17562   mp_back_input(mp); /* that was the token following the current expression */
17563   mp_back_expr(mp); mp->cur_cmd=left_bracket; 
17564   mp->cur_mod=0; mp->cur_sym=frozen_left_bracket;
17565 }
17566
17567 @ Here's a routine that puts the current expression back to be read again.
17568
17569 @c void mp_back_expr (MP mp) {
17570   pointer p; /* capsule token */
17571   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_link(p)=null; back_list(p);
17572 }
17573
17574 @ Unknown subscripts lead to the following error message.
17575
17576 @c void mp_bad_subscript (MP mp) { 
17577   exp_err("Improper subscript has been replaced by zero");
17578 @.Improper subscript...@>
17579   help3("A bracketed subscript must have a known numeric value;",
17580     "unfortunately, what I found was the value that appears just",
17581     "above this error message. So I'll try a zero subscript.");
17582   mp_flush_error(mp, 0);
17583 }
17584
17585 @ Every time we call |get_x_next|, there's a chance that the variable we've
17586 been looking at will disappear. Thus, we cannot safely keep |q| pointing
17587 into the variable structure; we need to start searching from the root each time.
17588
17589 @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>=
17590 @^inner loop@>
17591
17592   p=mp_link(pre_head); q=info(p); tt=undefined;
17593   if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
17594     q=equiv(q);
17595     if ( q==null ) goto DONE2;
17596     while (1) { 
17597       p=mp_link(p);
17598       if ( p==null ) {
17599         tt=type(q); goto DONE2;
17600       };
17601       if ( type(q)!=mp_structured ) goto DONE2;
17602       q=mp_link(attr_head(q)); /* the |collective_subscript| attribute */
17603       if ( p>=mp->hi_mem_min ) { /* it's not a subscript */
17604         do {  q=mp_link(q); } while (! (attr_loc(q)>=info(p)));
17605         if ( attr_loc(q)>info(p) ) goto DONE2;
17606       }
17607     }
17608   }
17609 DONE2:
17610   ;
17611 }
17612
17613 @ How do things stand now? Well, we have scanned an entire variable name,
17614 including possible subscripts and/or attributes; |cur_cmd|, |cur_mod|, and
17615 |cur_sym| represent the token that follows. If |post_head=null|, a
17616 token list for this variable name starts at |mp_link(pre_head)|, with all
17617 subscripts evaluated. But if |post_head<>null|, the variable turned out
17618 to be a suffixed macro; |pre_head| is the head of the prefix list, while
17619 |post_head| is the head of a token list containing both `\.{\AT!}' and
17620 the suffix.
17621
17622 Our immediate problem is to see if this variable still exists. (Variable
17623 structures can change drastically whenever we call |get_x_next|; users
17624 aren't supposed to do this, but the fact that it is possible means that
17625 we must be cautious.)
17626
17627 The following procedure prints an error message when a variable
17628 unexpectedly disappears. Its help message isn't quite right for
17629 our present purposes, but we'll be able to fix that up.
17630
17631 @c 
17632 void mp_obliterated (MP mp,pointer q) { 
17633   print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
17634   mp_print(mp, " has been obliterated");
17635 @.Variable...obliterated@>
17636   help5("It seems you did a nasty thing---probably by accident,",
17637      "but nevertheless you nearly hornswoggled me...",
17638      "While I was evaluating the right-hand side of this",
17639      "command, something happened, and the left-hand side",
17640      "is no longer a variable! So I won't change anything.");
17641 }
17642
17643 @ If the variable does exist, we also need to check
17644 for a few other special cases before deciding that a plain old ordinary
17645 variable has, indeed, been scanned.
17646
17647 @<Handle unusual cases that masquerade as variables...@>=
17648 if ( post_head!=null ) {
17649   @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>;
17650 }
17651 q=mp_link(pre_head); free_avail(pre_head);
17652 if ( mp->cur_cmd==my_var_flag ) { 
17653   mp->cur_type=mp_token_list; mp->cur_exp=q; goto DONE;
17654 }
17655 p=mp_find_variable(mp, q);
17656 if ( p!=null ) {
17657   mp_make_exp_copy(mp, p);
17658 } else { 
17659   mp_obliterated(mp, q);
17660   mp->help_line[2]="While I was evaluating the suffix of this variable,";
17661   mp->help_line[1]="something was redefined, and it's no longer a variable!";
17662   mp->help_line[0]="In order to get back on my feet, I've inserted `0' instead.";
17663   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17664 }
17665 mp_flush_node_list(mp, q); 
17666 goto DONE
17667
17668 @ The only complication associated with macro calling is that the prefix
17669 and ``at'' parameters must be packaged in an appropriate list of lists.
17670
17671 @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>=
17672
17673   p=mp_get_avail(mp); info(pre_head)=mp_link(pre_head); mp_link(pre_head)=p;
17674   info(p)=t; mp_macro_call(mp, value(q),pre_head,null);
17675   mp_get_x_next(mp); 
17676   goto RESTART;
17677 }
17678
17679 @ If the ``variable'' that turned out to be a suffixed macro no longer exists,
17680 we don't care, because we have reserved a pointer (|macro_ref|) to its
17681 token list.
17682
17683 @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>=
17684
17685   mp_back_input(mp); p=mp_get_avail(mp); q=mp_link(post_head);
17686   info(pre_head)=mp_link(pre_head); mp_link(pre_head)=post_head;
17687   info(post_head)=q; mp_link(post_head)=p; info(p)=mp_link(q); mp_link(q)=null;
17688   mp_macro_call(mp, macro_ref,pre_head,null); decr(ref_count(macro_ref));
17689   mp_get_x_next(mp); goto RESTART;
17690 }
17691
17692 @ Our remaining job is simply to make a copy of the value that has been
17693 found. Some cases are harder than others, but complexity arises solely
17694 because of the multiplicity of possible cases.
17695
17696 @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>=
17697 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>
17698 void mp_make_exp_copy (MP mp,pointer p) {
17699   pointer q,r,t; /* registers for list manipulation */
17700 RESTART: 
17701   mp->cur_type=type(p);
17702   switch (mp->cur_type) {
17703   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
17704     mp->cur_exp=value(p); break;
17705   case unknown_types:
17706     mp->cur_exp=mp_new_ring_entry(mp, p);
17707     break;
17708   case mp_string_type: 
17709     mp->cur_exp=value(p); add_str_ref(mp->cur_exp);
17710     break;
17711   case mp_picture_type:
17712     mp->cur_exp=value(p);add_edge_ref(mp->cur_exp);
17713     break;
17714   case mp_pen_type:
17715     mp->cur_exp=copy_pen(value(p));
17716     break; 
17717   case mp_path_type:
17718     mp->cur_exp=mp_copy_path(mp, value(p));
17719     break;
17720   case mp_transform_type: case mp_color_type: 
17721   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
17722     @<Copy the big node |p|@>;
17723     break;
17724   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
17725     mp_encapsulate(mp, mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
17726     break;
17727   case mp_numeric_type: 
17728     new_indep(p); goto RESTART;
17729     break;
17730   case mp_independent: 
17731     q=mp_single_dependency(mp, p);
17732     if ( q==mp->dep_final ){ 
17733       mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17734     } else { 
17735       mp->cur_type=mp_dependent; mp_encapsulate(mp, q);
17736     }
17737     break;
17738   default: 
17739     mp_confusion(mp, "copy");
17740 @:this can't happen copy}{\quad copy@>
17741     break;
17742   }
17743 }
17744
17745 @ The |encapsulate| subroutine assumes that |dep_final| is the
17746 tail of dependency list~|p|.
17747
17748 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17749 void mp_encapsulate (MP mp,pointer p) { 
17750   mp->cur_exp=mp_get_node(mp, value_node_size); type(mp->cur_exp)=mp->cur_type;
17751   name_type(mp->cur_exp)=mp_capsule; mp_new_dep(mp, mp->cur_exp,p);
17752 }
17753
17754 @ The most tedious case arises when the user refers to a
17755 \&{pair}, \&{color}, or \&{transform} variable; we must copy several fields,
17756 each of which can be |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|,
17757 or |known|.
17758
17759 @<Copy the big node |p|@>=
17760
17761   if ( value(p)==null ) 
17762     mp_init_big_node(mp, p);
17763   t=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(t)=mp_capsule; type(t)=mp->cur_type;
17764   mp_init_big_node(mp, t);
17765   q=value(p)+mp->big_node_size[mp->cur_type]; 
17766   r=value(t)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
17767   do {  
17768     q=q-2; r=r-2; mp_install(mp, r,q);
17769   } while (q!=value(p));
17770   mp->cur_exp=t;
17771 }
17772
17773 @ The |install| procedure copies a numeric field~|q| into field~|r| of
17774 a big node that will be part of a capsule.
17775
17776 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17777 void mp_install (MP mp,pointer r, pointer q) {
17778   pointer p; /* temporary register */
17779   if ( type(q)==mp_known ){ 
17780     value(r)=value(q); type(r)=mp_known;
17781   } else  if ( type(q)==mp_independent ) {
17782     p=mp_single_dependency(mp, q);
17783     if ( p==mp->dep_final ) {
17784       type(r)=mp_known; value(r)=0; mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
17785     } else  { 
17786       type(r)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, r,p);
17787     }
17788   } else {
17789     type(r)=type(q); mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(q)));
17790   }
17791 }
17792
17793 @ Expressions of the form `\.{a[b,c]}' are converted into
17794 `\.{b+a*(c-b)}', without checking the types of \.b~or~\.c,
17795 provided that \.a is numeric.
17796
17797 @<Scan a mediation...@>=
17798
17799   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17800   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
17801     @<Put the left bracket and the expression back...@>;
17802     mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17803   } else { 
17804     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17805     if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17806       mp_missing_err(mp, "]");
17807 @.Missing `]'@>
17808       help3("I've scanned an expression of the form `a[b,c',",
17809       "so a right bracket should have come next.",
17810       "I shall pretend that one was there.");
17811       mp_back_error(mp);
17812     }
17813     r=mp_stash_cur_exp(mp); mp_make_exp_copy(mp, q);
17814     mp_do_binary(mp, r,minus); mp_do_binary(mp, p,times); 
17815     mp_do_binary(mp, q,plus); mp_get_x_next(mp);
17816   }
17817 }
17818
17819 @ Here is a comparatively simple routine that is used to scan the
17820 \&{suffix} parameters of a macro.
17821
17822 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17823 void mp_scan_suffix (MP mp) {
17824   pointer h,t; /* head and tail of the list being built */
17825   pointer p; /* temporary register */
17826   h=mp_get_avail(mp); t=h;
17827   while (1) { 
17828     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17829       @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>;
17830     }
17831     if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
17832       p=mp_new_num_tok(mp, mp->cur_mod);
17833     } else if ((mp->cur_cmd==tag_token)||(mp->cur_cmd==internal_quantity) ) {
17834        p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
17835     } else {
17836       break;
17837     }
17838     mp_link(t)=p; t=p; mp_get_x_next(mp);
17839   }
17840   mp->cur_exp=mp_link(h); free_avail(h); mp->cur_type=mp_token_list;
17841 }
17842
17843 @ @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>=
17844
17845   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17846   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17847   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17848      mp_missing_err(mp, "]");
17849 @.Missing `]'@>
17850     help3("I've seen a `[' and a subscript value, in a suffix,",
17851       "so a right bracket should have come next.",
17852       "I shall pretend that one was there.");
17853     mp_back_error(mp);
17854   }
17855   mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp;
17856 }
17857
17858 @* \[38] Parsing secondary and higher expressions.
17859
17860 After the intricacies of |scan_primary|\kern-1pt,
17861 the |scan_secondary| routine is
17862 refreshingly simple. It's not trivial, but the operations are relatively
17863 straightforward; the main difficulty is, again, that expressions and data
17864 structures might change drastically every time we call |get_x_next|, so a
17865 cautious approach is mandatory. For example, a macro defined by
17866 \&{primarydef} might have disappeared by the time its second argument has
17867 been scanned; we solve this by increasing the reference count of its token
17868 list, so that the macro can be called even after it has been clobbered.
17869
17870 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17871 void mp_scan_secondary (MP mp) {
17872   pointer p; /* for list manipulation */
17873   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17874   pointer mac_name; /* token defined with \&{primarydef} */
17875 RESTART:
17876   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17877       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17878     mp_bad_exp(mp, "A secondary");
17879 @.A secondary expression...@>
17880   mp_scan_primary(mp);
17881 CONTINUE: 
17882   if ( mp->cur_cmd<=max_secondary_command &&
17883        mp->cur_cmd>=min_secondary_command ) {
17884     p=mp_stash_cur_exp(mp); 
17885     c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17886     if ( d==secondary_primary_macro ) { 
17887       mac_name=mp->cur_sym; 
17888       add_mac_ref(c);
17889     }
17890     mp_get_x_next(mp); 
17891     mp_scan_primary(mp);
17892     if ( d!=secondary_primary_macro ) {
17893       mp_do_binary(mp, p,c);
17894     } else { 
17895       mp_back_input(mp); 
17896       mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
17897       decr(ref_count(c)); 
17898       mp_get_x_next(mp); 
17899       goto RESTART;
17900     }
17901     goto CONTINUE;
17902   }
17903 }
17904
17905 @ The following procedure calls a macro that has two parameters,
17906 |p| and |cur_exp|.
17907
17908 @c void mp_binary_mac (MP mp,pointer p, pointer c, pointer n) {
17909   pointer q,r; /* nodes in the parameter list */
17910   q=mp_get_avail(mp); r=mp_get_avail(mp); mp_link(q)=r;
17911   info(q)=p; info(r)=mp_stash_cur_exp(mp);
17912   mp_macro_call(mp, c,q,n);
17913 }
17914
17915 @ The next procedure, |scan_tertiary|, is pretty much the same deal.
17916
17917 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17918 void mp_scan_tertiary (MP mp) {
17919   pointer p; /* for list manipulation */
17920   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17921   pointer mac_name; /* token defined with \&{secondarydef} */
17922 RESTART:
17923   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17924       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17925     mp_bad_exp(mp, "A tertiary");
17926 @.A tertiary expression...@>
17927   mp_scan_secondary(mp);
17928 CONTINUE: 
17929   if ( mp->cur_cmd<=max_tertiary_command ) {
17930     if ( mp->cur_cmd>=min_tertiary_command ) {
17931       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17932       if ( d==tertiary_secondary_macro ) { 
17933         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
17934       };
17935       mp_get_x_next(mp); mp_scan_secondary(mp);
17936       if ( d!=tertiary_secondary_macro ) {
17937         mp_do_binary(mp, p,c);
17938       } else { 
17939         mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
17940         decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
17941         goto RESTART;
17942       }
17943       goto CONTINUE;
17944     }
17945   }
17946 }
17947
17948 @ Finally we reach the deepest level in our quartet of parsing routines.
17949 This one is much like the others; but it has an extra complication from
17950 paths, which materialize here.
17951
17952 @d continue_path 25 /* a label inside of |scan_expression| */
17953 @d finish_path 26 /* another */
17954
17955 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17956 void mp_scan_expression (MP mp) {
17957   pointer p,q,r,pp,qq; /* for list manipulation */
17958   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17959   int my_var_flag; /* initial value of |var_flag| */
17960   pointer mac_name; /* token defined with \&{tertiarydef} */
17961   boolean cycle_hit; /* did a path expression just end with `\&{cycle}'? */
17962   scaled x,y; /* explicit coordinates or tension at a path join */
17963   int t; /* knot type following a path join */
17964   t=0; y=0; x=0;
17965   my_var_flag=mp->var_flag; mac_name=null;
17966 RESTART:
17967   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17968       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17969     mp_bad_exp(mp, "An");
17970 @.An expression...@>
17971   mp_scan_tertiary(mp);
17972 CONTINUE: 
17973   if ( mp->cur_cmd<=max_expression_command )
17974     if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command ) {
17975       if ( (mp->cur_cmd!=equals)||(my_var_flag!=assignment) ) {
17976         p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17977         if ( d==expression_tertiary_macro ) {
17978           mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
17979         }
17980         if ( (d<ampersand)||((d==ampersand)&&
17981              ((type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_path_type))) ) {
17982           @<Scan a path construction operation;
17983             but |return| if |p| has the wrong type@>;
17984         } else { 
17985           mp_get_x_next(mp); mp_scan_tertiary(mp);
17986           if ( d!=expression_tertiary_macro ) {
17987             mp_do_binary(mp, p,c);
17988           } else  { 
17989             mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
17990             decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
17991             goto RESTART;
17992           }
17993         }
17994         goto CONTINUE;
17995      }
17996   }
17997 }
17998
17999 @ The reader should review the data structure conventions for paths before
18000 hoping to understand the next part of this code.
18001
18002 @<Scan a path construction operation...@>=
18003
18004   cycle_hit=false;
18005   @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|;
18006     but |return| if |p| doesn't have a suitable type@>;
18007 CONTINUE_PATH: 
18008   @<Determine the path join parameters;
18009     but |goto finish_path| if there's only a direction specifier@>;
18010   if ( mp->cur_cmd==cycle ) {
18011     @<Get ready to close a cycle@>;
18012   } else { 
18013     mp_scan_tertiary(mp);
18014     @<Convert the right operand, |cur_exp|,
18015       into a partial path from |pp| to~|qq|@>;
18016   }
18017   @<Join the partial paths and reset |p| and |q| to the head and tail
18018     of the result@>;
18019   if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command )
18020     if ( mp->cur_cmd<=ampersand ) if ( ! cycle_hit ) goto CONTINUE_PATH;
18021 FINISH_PATH:
18022   @<Choose control points for the path and put the result into |cur_exp|@>;
18023 }
18024
18025 @ @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|...@>=
18026
18027   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
18028   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) p=mp_new_knot(mp);
18029   else if ( mp->cur_type==mp_path_type ) p=mp->cur_exp;
18030   else return;
18031   q=p;
18032   while ( mp_link(q)!=p ) q=mp_link(q);
18033   if ( left_type(p)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18034     r=mp_copy_knot(mp, p); mp_link(q)=r; q=r;
18035   }
18036   left_type(p)=mp_open; right_type(q)=mp_open;
18037 }
18038
18039 @ A pair of numeric values is changed into a knot node for a one-point path
18040 when \MP\ discovers that the pair is part of a path.
18041
18042 @c @<Declare the procedure called |known_pair|@>
18043 pointer mp_new_knot (MP mp) { /* convert a pair to a knot with two endpoints */
18044   pointer q; /* the new node */
18045   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); left_type(q)=mp_endpoint;
18046   right_type(q)=mp_endpoint; originator(q)=mp_metapost_user; mp_link(q)=q;
18047   mp_known_pair(mp); x_coord(q)=mp->cur_x; y_coord(q)=mp->cur_y;
18048   return q;
18049 }
18050
18051 @ The |known_pair| subroutine sets |cur_x| and |cur_y| to the components
18052 of the current expression, assuming that the current expression is a
18053 pair of known numerics. Unknown components are zeroed, and the
18054 current expression is flushed.
18055
18056 @<Declare the procedure called |known_pair|@>=
18057 void mp_known_pair (MP mp) {
18058   pointer p; /* the pair node */
18059   if ( mp->cur_type!=mp_pair_type ) {
18060     exp_err("Undefined coordinates have been replaced by (0,0)");
18061 @.Undefined coordinates...@>
18062     help5("I need x and y numbers for this part of the path.",
18063        "The value I found (see above) was no good;",
18064        "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18065        "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18066 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18067        "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18068     mp_put_get_flush_error(mp, 0); mp->cur_x=0; mp->cur_y=0;
18069   } else { 
18070     p=value(mp->cur_exp);
18071      @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known;
18072        copy them into |cur_x| and |cur_y|@>;
18073     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
18074   }
18075 }
18076
18077 @ @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known...@>=
18078 if ( type(x_part_loc(p))==mp_known ) {
18079   mp->cur_x=value(x_part_loc(p));
18080 } else { 
18081   mp_disp_err(mp, x_part_loc(p),
18082     "Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18083 @.Undefined coordinates...@>
18084   help5("I need a `known' x value for this part of the path.",
18085     "The value I found (see above) was no good;",
18086     "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18087     "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18088 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18089     "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18090   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, x_part_loc(p)); mp->cur_x=0;
18091 }
18092 if ( type(y_part_loc(p))==mp_known ) {
18093   mp->cur_y=value(y_part_loc(p));
18094 } else { 
18095   mp_disp_err(mp, y_part_loc(p),
18096     "Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18097   help5("I need a `known' y value for this part of the path.",
18098     "The value I found (see above) was no good;",
18099     "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18100     "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18101     "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18102   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, y_part_loc(p)); mp->cur_y=0;
18103 }
18104
18105 @ At this point |cur_cmd| is either |ampersand|, |left_brace|, or |path_join|.
18106
18107 @<Determine the path join parameters...@>=
18108 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18109   @<Put the pre-join direction information into node |q|@>;
18110 }
18111 d=mp->cur_cmd;
18112 if ( d==path_join ) {
18113   @<Determine the tension and/or control points@>;
18114 } else if ( d!=ampersand ) {
18115   goto FINISH_PATH;
18116 }
18117 mp_get_x_next(mp);
18118 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18119   @<Put the post-join direction information into |x| and |t|@>;
18120 } else if ( right_type(q)!=mp_explicit ) {
18121   t=mp_open; x=0;
18122 }
18123
18124 @ The |scan_direction| subroutine looks at the directional information
18125 that is enclosed in braces, and also scans ahead to the following character.
18126 A type code is returned, either |open| (if the direction was $(0,0)$),
18127 or |curl| (if the direction was a curl of known value |cur_exp|), or
18128 |given| (if the direction is given by the |angle| value that now
18129 appears in |cur_exp|).
18130
18131 There's nothing difficult about this subroutine, but the program is rather
18132 lengthy because a variety of potential errors need to be nipped in the bud.
18133
18134 @c quarterword mp_scan_direction (MP mp) {
18135   int t; /* the type of information found */
18136   scaled x; /* an |x| coordinate */
18137   mp_get_x_next(mp);
18138   if ( mp->cur_cmd==curl_command ) {
18139      @<Scan a curl specification@>;
18140   } else {
18141     @<Scan a given direction@>;
18142   }
18143   if ( mp->cur_cmd!=right_brace ) {
18144     mp_missing_err(mp, "}");
18145 @.Missing `\char`\}'@>
18146     help3("I've scanned a direction spec for part of a path,",
18147       "so a right brace should have come next.",
18148       "I shall pretend that one was there.");
18149     mp_back_error(mp);
18150   }
18151   mp_get_x_next(mp); 
18152   return t;
18153 }
18154
18155 @ @<Scan a curl specification@>=
18156 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18157 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<0) ){ 
18158   exp_err("Improper curl has been replaced by 1");
18159 @.Improper curl@>
18160   help1("A curl must be a known, nonnegative number.");
18161   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18162 }
18163 t=mp_curl;
18164 }
18165
18166 @ @<Scan a given direction@>=
18167 { mp_scan_expression(mp);
18168   if ( mp->cur_type>mp_pair_type ) {
18169     @<Get given directions separated by commas@>;
18170   } else {
18171     mp_known_pair(mp);
18172   }
18173   if ( (mp->cur_x==0)&&(mp->cur_y==0) )  t=mp_open;
18174   else  { t=mp_given; mp->cur_exp=mp_n_arg(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);}
18175 }
18176
18177 @ @<Get given directions separated by commas@>=
18178
18179   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18180     exp_err("Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18181 @.Undefined coordinates...@>
18182     help5("I need a `known' x value for this part of the path.",
18183       "The value I found (see above) was no good;",
18184       "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18185       "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18186 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18187       "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18188     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18189   }
18190   x=mp->cur_exp;
18191   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
18192     mp_missing_err(mp, ",");
18193 @.Missing `,'@>
18194     help2("I've got the x coordinate of a path direction;",
18195           "will look for the y coordinate next.");
18196     mp_back_error(mp);
18197   }
18198   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18199   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18200      exp_err("Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18201     help5("I need a `known' y value for this part of the path.",
18202       "The value I found (see above) was no good;",
18203       "so I'll try to keep going by using zero instead.",
18204       "(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that",
18205       "you might want to type `I ??" "?' now.)");
18206     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18207   }
18208   mp->cur_y=mp->cur_exp; mp->cur_x=x;
18209 }
18210
18211 @ At this point |right_type(q)| is usually |open|, but it may have been
18212 set to some other value by a previous operation. We must maintain
18213 the value of |right_type(q)| in cases such as
18214 `\.{..\{curl2\}z\{0,0\}..}'.
18215
18216 @<Put the pre-join...@>=
18217
18218   t=mp_scan_direction(mp);
18219   if ( t!=mp_open ) {
18220     right_type(q)=t; right_given(q)=mp->cur_exp;
18221     if ( left_type(q)==mp_open ) {
18222       left_type(q)=t; left_given(q)=mp->cur_exp;
18223     } /* note that |left_given(q)=left_curl(q)| */
18224   }
18225 }
18226
18227 @ Since |left_tension| and |left_y| share the same position in knot nodes,
18228 and since |left_given| is similarly equivalent to |left_x|, we use
18229 |x| and |y| to hold the given direction and tension information when
18230 there are no explicit control points.
18231
18232 @<Put the post-join...@>=
18233
18234   t=mp_scan_direction(mp);
18235   if ( right_type(q)!=mp_explicit ) x=mp->cur_exp;
18236   else t=mp_explicit; /* the direction information is superfluous */
18237 }
18238
18239 @ @<Determine the tension and/or...@>=
18240
18241   mp_get_x_next(mp);
18242   if ( mp->cur_cmd==tension ) {
18243     @<Set explicit tensions@>;
18244   } else if ( mp->cur_cmd==controls ) {
18245     @<Set explicit control points@>;
18246   } else  { 
18247     right_tension(q)=unity; y=unity; mp_back_input(mp); /* default tension */
18248     goto DONE;
18249   };
18250   if ( mp->cur_cmd!=path_join ) {
18251      mp_missing_err(mp, "..");
18252 @.Missing `..'@>
18253     help1("A path join command should end with two dots.");
18254     mp_back_error(mp);
18255   }
18256 DONE:
18257   ;
18258 }
18259
18260 @ @<Set explicit tensions@>=
18261
18262   mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18263   if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18264   mp_scan_primary(mp);
18265   @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18266   if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18267   right_tension(q)=mp->cur_exp;
18268   if ( mp->cur_cmd==and_command ) {
18269     mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18270     if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18271     mp_scan_primary(mp);
18272     @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18273     if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18274   }
18275   y=mp->cur_exp;
18276 }
18277
18278 @ @d min_tension three_quarter_unit
18279
18280 @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>=
18281 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<min_tension) ) {
18282   exp_err("Improper tension has been set to 1");
18283 @.Improper tension@>
18284   help1("The expression above should have been a number >=3/4.");
18285   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18286 }
18287
18288 @ @<Set explicit control points@>=
18289
18290   right_type(q)=mp_explicit; t=mp_explicit; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18291   mp_known_pair(mp); right_x(q)=mp->cur_x; right_y(q)=mp->cur_y;
18292   if ( mp->cur_cmd!=and_command ) {
18293     x=right_x(q); y=right_y(q);
18294   } else { 
18295     mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18296     mp_known_pair(mp); x=mp->cur_x; y=mp->cur_y;
18297   }
18298 }
18299
18300 @ @<Convert the right operand, |cur_exp|, into a partial path...@>=
18301
18302   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) pp=mp_new_knot(mp);
18303   else pp=mp->cur_exp;
18304   qq=pp;
18305   while ( mp_link(qq)!=pp ) qq=mp_link(qq);
18306   if ( left_type(pp)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18307     r=mp_copy_knot(mp, pp); mp_link(qq)=r; qq=r;
18308   }
18309   left_type(pp)=mp_open; right_type(qq)=mp_open;
18310 }
18311
18312 @ If a person tries to define an entire path by saying `\.{(x,y)\&cycle}',
18313 we silently change the specification to `\.{(x,y)..cycle}', since a cycle
18314 shouldn't have length zero.
18315
18316 @<Get ready to close a cycle@>=
18317
18318   cycle_hit=true; mp_get_x_next(mp); pp=p; qq=p;
18319   if ( d==ampersand ) if ( p==q ) {
18320     d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18321   }
18322 }
18323
18324 @ @<Join the partial paths and reset |p| and |q|...@>=
18325
18326 if ( d==ampersand ) {
18327   if ( (x_coord(q)!=x_coord(pp))||(y_coord(q)!=y_coord(pp)) ) {
18328     print_err("Paths don't touch; `&' will be changed to `..'");
18329 @.Paths don't touch@>
18330     help3("When you join paths `p&q', the ending point of p",
18331       "must be exactly equal to the starting point of q.",
18332       "So I'm going to pretend that you said `p..q' instead.");
18333     mp_put_get_error(mp); d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18334   }
18335 }
18336 @<Plug an opening in |right_type(pp)|, if possible@>;
18337 if ( d==ampersand ) {
18338   @<Splice independent paths together@>;
18339 } else  { 
18340   @<Plug an opening in |right_type(q)|, if possible@>;
18341   mp_link(q)=pp; left_y(pp)=y;
18342   if ( t!=mp_open ) { left_x(pp)=x; left_type(pp)=t;  };
18343 }
18344 q=qq;
18345 }
18346
18347 @ @<Plug an opening in |right_type(q)|...@>=
18348 if ( right_type(q)==mp_open ) {
18349   if ( (left_type(q)==mp_curl)||(left_type(q)==mp_given) ) {
18350     right_type(q)=left_type(q); right_given(q)=left_given(q);
18351   }
18352 }
18353
18354 @ @<Plug an opening in |right_type(pp)|...@>=
18355 if ( right_type(pp)==mp_open ) {
18356   if ( (t==mp_curl)||(t==mp_given) ) {
18357     right_type(pp)=t; right_given(pp)=x;
18358   }
18359 }
18360
18361 @ @<Splice independent paths together@>=
18362
18363   if ( left_type(q)==mp_open ) if ( right_type(q)==mp_open ) {
18364     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18365   }
18366   if ( right_type(pp)==mp_open ) if ( t==mp_open ) {
18367     right_type(pp)=mp_curl; right_curl(pp)=unity;
18368   }
18369   right_type(q)=right_type(pp); mp_link(q)=mp_link(pp);
18370   right_x(q)=right_x(pp); right_y(q)=right_y(pp);
18371   mp_free_node(mp, pp,knot_node_size);
18372   if ( qq==pp ) qq=q;
18373 }
18374
18375 @ @<Choose control points for the path...@>=
18376 if ( cycle_hit ) { 
18377   if ( d==ampersand ) p=q;
18378 } else  { 
18379   left_type(p)=mp_endpoint;
18380   if ( right_type(p)==mp_open ) { 
18381     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
18382   }
18383   right_type(q)=mp_endpoint;
18384   if ( left_type(q)==mp_open ) { 
18385     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18386   }
18387   mp_link(q)=p;
18388 }
18389 mp_make_choices(mp, p);
18390 mp->cur_type=mp_path_type; mp->cur_exp=p
18391
18392 @ Finally, we sometimes need to scan an expression whose value is
18393 supposed to be either |true_code| or |false_code|.
18394
18395 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18396 void mp_get_boolean (MP mp) { 
18397   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18398   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) {
18399     exp_err("Undefined condition will be treated as `false'");
18400 @.Undefined condition...@>
18401     help2("The expression shown above should have had a definite",
18402           "true-or-false value. I'm changing it to `false'.");
18403     mp_put_get_flush_error(mp, false_code); mp->cur_type=mp_boolean_type;
18404   }
18405 }
18406
18407 @* \[39] Doing the operations.
18408 The purpose of parsing is primarily to permit people to avoid piles of
18409 parentheses. But the real work is done after the structure of an expression
18410 has been recognized; that's when new expressions are generated. We
18411 turn now to the guts of \MP, which handles individual operators that
18412 have come through the parsing mechanism.
18413
18414 We'll start with the easy ones that take no operands, then work our way
18415 up to operators with one and ultimately two arguments. In other words,
18416 we will write the three procedures |do_nullary|, |do_unary|, and |do_binary|
18417 that are invoked periodically by the expression scanners.
18418
18419 First let's make sure that all of the primitive operators are in the
18420 hash table. Although |scan_primary| and its relatives made use of the
18421 \\{cmd} code for these operators, the \\{do} routines base everything
18422 on the \\{mod} code. For example, |do_binary| doesn't care whether the
18423 operation it performs is a |primary_binary| or |secondary_binary|, etc.
18424
18425 @<Put each...@>=
18426 mp_primitive(mp, "true",nullary,true_code);
18427 @:true_}{\&{true} primitive@>
18428 mp_primitive(mp, "false",nullary,false_code);
18429 @:false_}{\&{false} primitive@>
18430 mp_primitive(mp, "nullpicture",nullary,null_picture_code);
18431 @:null_picture_}{\&{nullpicture} primitive@>
18432 mp_primitive(mp, "nullpen",nullary,null_pen_code);
18433 @:null_pen_}{\&{nullpen} primitive@>
18434 mp_primitive(mp, "jobname",nullary,job_name_op);
18435 @:job_name_}{\&{jobname} primitive@>
18436 mp_primitive(mp, "readstring",nullary,read_string_op);
18437 @:read_string_}{\&{readstring} primitive@>
18438 mp_primitive(mp, "pencircle",nullary,pen_circle);
18439 @:pen_circle_}{\&{pencircle} primitive@>
18440 mp_primitive(mp, "normaldeviate",nullary,normal_deviate);
18441 @:normal_deviate_}{\&{normaldeviate} primitive@>
18442 mp_primitive(mp, "readfrom",unary,read_from_op);
18443 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
18444 mp_primitive(mp, "closefrom",unary,close_from_op);
18445 @:close_from_}{\&{closefrom} primitive@>
18446 mp_primitive(mp, "odd",unary,odd_op);
18447 @:odd_}{\&{odd} primitive@>
18448 mp_primitive(mp, "known",unary,known_op);
18449 @:known_}{\&{known} primitive@>
18450 mp_primitive(mp, "unknown",unary,unknown_op);
18451 @:unknown_}{\&{unknown} primitive@>
18452 mp_primitive(mp, "not",unary,not_op);
18453 @:not_}{\&{not} primitive@>
18454 mp_primitive(mp, "decimal",unary,decimal);
18455 @:decimal_}{\&{decimal} primitive@>
18456 mp_primitive(mp, "reverse",unary,reverse);
18457 @:reverse_}{\&{reverse} primitive@>
18458 mp_primitive(mp, "makepath",unary,make_path_op);
18459 @:make_path_}{\&{makepath} primitive@>
18460 mp_primitive(mp, "makepen",unary,make_pen_op);
18461 @:make_pen_}{\&{makepen} primitive@>
18462 mp_primitive(mp, "oct",unary,oct_op);
18463 @:oct_}{\&{oct} primitive@>
18464 mp_primitive(mp, "hex",unary,hex_op);
18465 @:hex_}{\&{hex} primitive@>
18466 mp_primitive(mp, "ASCII",unary,ASCII_op);
18467 @:ASCII_}{\&{ASCII} primitive@>
18468 mp_primitive(mp, "char",unary,char_op);
18469 @:char_}{\&{char} primitive@>
18470 mp_primitive(mp, "length",unary,length_op);
18471 @:length_}{\&{length} primitive@>
18472 mp_primitive(mp, "turningnumber",unary,turning_op);
18473 @:turning_number_}{\&{turningnumber} primitive@>
18474 mp_primitive(mp, "xpart",unary,x_part);
18475 @:x_part_}{\&{xpart} primitive@>
18476 mp_primitive(mp, "ypart",unary,y_part);
18477 @:y_part_}{\&{ypart} primitive@>
18478 mp_primitive(mp, "xxpart",unary,xx_part);
18479 @:xx_part_}{\&{xxpart} primitive@>
18480 mp_primitive(mp, "xypart",unary,xy_part);
18481 @:xy_part_}{\&{xypart} primitive@>
18482 mp_primitive(mp, "yxpart",unary,yx_part);
18483 @:yx_part_}{\&{yxpart} primitive@>
18484 mp_primitive(mp, "yypart",unary,yy_part);
18485 @:yy_part_}{\&{yypart} primitive@>
18486 mp_primitive(mp, "redpart",unary,red_part);
18487 @:red_part_}{\&{redpart} primitive@>
18488 mp_primitive(mp, "greenpart",unary,green_part);
18489 @:green_part_}{\&{greenpart} primitive@>
18490 mp_primitive(mp, "bluepart",unary,blue_part);
18491 @:blue_part_}{\&{bluepart} primitive@>
18492 mp_primitive(mp, "cyanpart",unary,cyan_part);
18493 @:cyan_part_}{\&{cyanpart} primitive@>
18494 mp_primitive(mp, "magentapart",unary,magenta_part);
18495 @:magenta_part_}{\&{magentapart} primitive@>
18496 mp_primitive(mp, "yellowpart",unary,yellow_part);
18497 @:yellow_part_}{\&{yellowpart} primitive@>
18498 mp_primitive(mp, "blackpart",unary,black_part);
18499 @:black_part_}{\&{blackpart} primitive@>
18500 mp_primitive(mp, "greypart",unary,grey_part);
18501 @:grey_part_}{\&{greypart} primitive@>
18502 mp_primitive(mp, "colormodel",unary,color_model_part);
18503 @:color_model_part_}{\&{colormodel} primitive@>
18504 mp_primitive(mp, "fontpart",unary,font_part);
18505 @:font_part_}{\&{fontpart} primitive@>
18506 mp_primitive(mp, "textpart",unary,text_part);
18507 @:text_part_}{\&{textpart} primitive@>
18508 mp_primitive(mp, "pathpart",unary,path_part);
18509 @:path_part_}{\&{pathpart} primitive@>
18510 mp_primitive(mp, "penpart",unary,pen_part);
18511 @:pen_part_}{\&{penpart} primitive@>
18512 mp_primitive(mp, "dashpart",unary,dash_part);
18513 @:dash_part_}{\&{dashpart} primitive@>
18514 mp_primitive(mp, "sqrt",unary,sqrt_op);
18515 @:sqrt_}{\&{sqrt} primitive@>
18516 mp_primitive(mp, "mexp",unary,mp_m_exp_op);
18517 @:m_exp_}{\&{mexp} primitive@>
18518 mp_primitive(mp, "mlog",unary,mp_m_log_op);
18519 @:m_log_}{\&{mlog} primitive@>
18520 mp_primitive(mp, "sind",unary,sin_d_op);
18521 @:sin_d_}{\&{sind} primitive@>
18522 mp_primitive(mp, "cosd",unary,cos_d_op);
18523 @:cos_d_}{\&{cosd} primitive@>
18524 mp_primitive(mp, "floor",unary,floor_op);
18525 @:floor_}{\&{floor} primitive@>
18526 mp_primitive(mp, "uniformdeviate",unary,uniform_deviate);
18527 @:uniform_deviate_}{\&{uniformdeviate} primitive@>
18528 mp_primitive(mp, "charexists",unary,char_exists_op);
18529 @:char_exists_}{\&{charexists} primitive@>
18530 mp_primitive(mp, "fontsize",unary,font_size);
18531 @:font_size_}{\&{fontsize} primitive@>
18532 mp_primitive(mp, "llcorner",unary,ll_corner_op);
18533 @:ll_corner_}{\&{llcorner} primitive@>
18534 mp_primitive(mp, "lrcorner",unary,lr_corner_op);
18535 @:lr_corner_}{\&{lrcorner} primitive@>
18536 mp_primitive(mp, "ulcorner",unary,ul_corner_op);
18537 @:ul_corner_}{\&{ulcorner} primitive@>
18538 mp_primitive(mp, "urcorner",unary,ur_corner_op);
18539 @:ur_corner_}{\&{urcorner} primitive@>
18540 mp_primitive(mp, "arclength",unary,arc_length);
18541 @:arc_length_}{\&{arclength} primitive@>
18542 mp_primitive(mp, "angle",unary,angle_op);
18543 @:angle_}{\&{angle} primitive@>
18544 mp_primitive(mp, "cycle",cycle,cycle_op);
18545 @:cycle_}{\&{cycle} primitive@>
18546 mp_primitive(mp, "stroked",unary,stroked_op);
18547 @:stroked_}{\&{stroked} primitive@>
18548 mp_primitive(mp, "filled",unary,filled_op);
18549 @:filled_}{\&{filled} primitive@>
18550 mp_primitive(mp, "textual",unary,textual_op);
18551 @:textual_}{\&{textual} primitive@>
18552 mp_primitive(mp, "clipped",unary,clipped_op);
18553 @:clipped_}{\&{clipped} primitive@>
18554 mp_primitive(mp, "bounded",unary,bounded_op);
18555 @:bounded_}{\&{bounded} primitive@>
18556 mp_primitive(mp, "+",plus_or_minus,plus);
18557 @:+ }{\.{+} primitive@>
18558 mp_primitive(mp, "-",plus_or_minus,minus);
18559 @:- }{\.{-} primitive@>
18560 mp_primitive(mp, "*",secondary_binary,times);
18561 @:* }{\.{*} primitive@>
18562 mp_primitive(mp, "/",slash,over); mp->eqtb[frozen_slash]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
18563 @:/ }{\.{/} primitive@>
18564 mp_primitive(mp, "++",tertiary_binary,pythag_add);
18565 @:++_}{\.{++} primitive@>
18566 mp_primitive(mp, "+-+",tertiary_binary,pythag_sub);
18567 @:+-+_}{\.{+-+} primitive@>
18568 mp_primitive(mp, "or",tertiary_binary,or_op);
18569 @:or_}{\&{or} primitive@>
18570 mp_primitive(mp, "and",and_command,and_op);
18571 @:and_}{\&{and} primitive@>
18572 mp_primitive(mp, "<",expression_binary,less_than);
18573 @:< }{\.{<} primitive@>
18574 mp_primitive(mp, "<=",expression_binary,less_or_equal);
18575 @:<=_}{\.{<=} primitive@>
18576 mp_primitive(mp, ">",expression_binary,greater_than);
18577 @:> }{\.{>} primitive@>
18578 mp_primitive(mp, ">=",expression_binary,greater_or_equal);
18579 @:>=_}{\.{>=} primitive@>
18580 mp_primitive(mp, "=",equals,equal_to);
18581 @:= }{\.{=} primitive@>
18582 mp_primitive(mp, "<>",expression_binary,unequal_to);
18583 @:<>_}{\.{<>} primitive@>
18584 mp_primitive(mp, "substring",primary_binary,substring_of);
18585 @:substring_}{\&{substring} primitive@>
18586 mp_primitive(mp, "subpath",primary_binary,subpath_of);
18587 @:subpath_}{\&{subpath} primitive@>
18588 mp_primitive(mp, "directiontime",primary_binary,direction_time_of);
18589 @:direction_time_}{\&{directiontime} primitive@>
18590 mp_primitive(mp, "point",primary_binary,point_of);
18591 @:point_}{\&{point} primitive@>
18592 mp_primitive(mp, "precontrol",primary_binary,precontrol_of);
18593 @:precontrol_}{\&{precontrol} primitive@>
18594 mp_primitive(mp, "postcontrol",primary_binary,postcontrol_of);
18595 @:postcontrol_}{\&{postcontrol} primitive@>
18596 mp_primitive(mp, "penoffset",primary_binary,pen_offset_of);
18597 @:pen_offset_}{\&{penoffset} primitive@>
18598 mp_primitive(mp, "arctime",primary_binary,arc_time_of);
18599 @:arc_time_of_}{\&{arctime} primitive@>
18600 mp_primitive(mp, "mpversion",nullary,mp_version);
18601 @:mp_verison_}{\&{mpversion} primitive@>
18602 mp_primitive(mp, "&",ampersand,concatenate);
18603 @:!!!}{\.{\&} primitive@>
18604 mp_primitive(mp, "rotated",secondary_binary,rotated_by);
18605 @:rotated_}{\&{rotated} primitive@>
18606 mp_primitive(mp, "slanted",secondary_binary,slanted_by);
18607 @:slanted_}{\&{slanted} primitive@>
18608 mp_primitive(mp, "scaled",secondary_binary,scaled_by);
18609 @:scaled_}{\&{scaled} primitive@>
18610 mp_primitive(mp, "shifted",secondary_binary,shifted_by);
18611 @:shifted_}{\&{shifted} primitive@>
18612 mp_primitive(mp, "transformed",secondary_binary,transformed_by);
18613 @:transformed_}{\&{transformed} primitive@>
18614 mp_primitive(mp, "xscaled",secondary_binary,x_scaled);
18615 @:x_scaled_}{\&{xscaled} primitive@>
18616 mp_primitive(mp, "yscaled",secondary_binary,y_scaled);
18617 @:y_scaled_}{\&{yscaled} primitive@>
18618 mp_primitive(mp, "zscaled",secondary_binary,z_scaled);
18619 @:z_scaled_}{\&{zscaled} primitive@>
18620 mp_primitive(mp, "infont",secondary_binary,in_font);
18621 @:in_font_}{\&{infont} primitive@>
18622 mp_primitive(mp, "intersectiontimes",tertiary_binary,intersect);
18623 @:intersection_times_}{\&{intersectiontimes} primitive@>
18624 mp_primitive(mp, "envelope",primary_binary,envelope_of);
18625 @:envelope_}{\&{envelope} primitive@>
18626
18627 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
18628 case nullary:
18629 case unary:
18630 case primary_binary:
18631 case secondary_binary:
18632 case tertiary_binary:
18633 case expression_binary:
18634 case cycle:
18635 case plus_or_minus:
18636 case slash:
18637 case ampersand:
18638 case equals:
18639 case and_command:
18640   mp_print_op(mp, m);
18641   break;
18642
18643 @ OK, let's look at the simplest \\{do} procedure first.
18644
18645 @c @<Declare nullary action procedure@>
18646 void mp_do_nullary (MP mp,quarterword c) { 
18647   check_arith;
18648   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18649     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,c);
18650   switch (c) {
18651   case true_code: case false_code: 
18652     mp->cur_type=mp_boolean_type; mp->cur_exp=c;
18653     break;
18654   case null_picture_code: 
18655     mp->cur_type=mp_picture_type;
18656     mp->cur_exp=mp_get_node(mp, edge_header_size); 
18657     mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
18658     break;
18659   case null_pen_code: 
18660     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, 0);
18661     break;
18662   case normal_deviate: 
18663     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp_norm_rand(mp);
18664     break;
18665   case pen_circle: 
18666     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, unity);
18667     break;
18668   case job_name_op:  
18669     if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
18670     mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=rts(mp->job_name);
18671     break;
18672   case mp_version: 
18673     mp->cur_type=mp_string_type; 
18674     mp->cur_exp=intern(metapost_version) ;
18675     break;
18676   case read_string_op:
18677     @<Read a string from the terminal@>;
18678     break;
18679   } /* there are no other cases */
18680   check_arith;
18681 }
18682
18683 @ @<Read a string...@>=
18684
18685   if (mp->noninteractive || mp->interaction<=mp_nonstop_mode )
18686     mp_fatal_error(mp, "*** (cannot readstring in nonstop modes)");
18687   mp_begin_file_reading(mp); name=is_read;
18688   limit=start; prompt_input("");
18689   mp_finish_read(mp);
18690 }
18691
18692 @ @<Declare nullary action procedure@>=
18693 void mp_finish_read (MP mp) { /* copy |buffer| line to |cur_exp| */
18694   size_t k;
18695   str_room((int)mp->last-start);
18696   for (k=(size_t)start;k<=mp->last-1;k++) {
18697    append_char(mp->buffer[k]);
18698   }
18699   mp_end_file_reading(mp); mp->cur_type=mp_string_type; 
18700   mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
18701 }
18702
18703 @ Things get a bit more interesting when there's an operand. The
18704 operand to |do_unary| appears in |cur_type| and |cur_exp|.
18705
18706 @c @<Declare unary action procedures@>
18707 void mp_do_unary (MP mp,quarterword c) {
18708   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
18709   integer x; /* a temporary register */
18710   check_arith;
18711   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18712     @<Trace the current unary operation@>;
18713   switch (c) {
18714   case plus:
18715     if ( mp->cur_type<mp_color_type ) mp_bad_unary(mp, plus);
18716     break;
18717   case minus:
18718     @<Negate the current expression@>;
18719     break;
18720   @<Additional cases of unary operators@>;
18721   } /* there are no other cases */
18722   check_arith;
18723 }
18724
18725 @ The |nice_pair| function returns |true| if both components of a pair
18726 are known.
18727
18728 @<Declare unary action procedures@>=
18729 boolean mp_nice_pair (MP mp,integer p, quarterword t) { 
18730   if ( t==mp_pair_type ) {
18731     p=value(p);
18732     if ( type(x_part_loc(p))==mp_known )
18733       if ( type(y_part_loc(p))==mp_known )
18734         return true;
18735   }
18736   return false;
18737 }
18738
18739 @ The |nice_color_or_pair| function is analogous except that it also accepts
18740 fully known colors.
18741
18742 @<Declare unary action procedures@>=
18743 boolean mp_nice_color_or_pair (MP mp,integer p, quarterword t) {
18744   pointer q,r; /* for scanning the big node */
18745   if ( (t!=mp_pair_type)&&(t!=mp_color_type)&&(t!=mp_cmykcolor_type) ) {
18746     return false;
18747   } else { 
18748     q=value(p);
18749     r=q+mp->big_node_size[type(p)];
18750     do {  
18751       r=r-2;
18752       if ( type(r)!=mp_known )
18753         return false;
18754     } while (r!=q);
18755     return true;
18756   }
18757 }
18758
18759 @ @<Declare unary action...@>=
18760 void mp_print_known_or_unknown_type (MP mp,quarterword t, integer v) { 
18761   mp_print_char(mp, xord('('));
18762   if ( t>mp_known ) mp_print(mp, "unknown numeric");
18763   else { if ( (t==mp_pair_type)||(t==mp_color_type)||(t==mp_cmykcolor_type) )
18764     if ( ! mp_nice_color_or_pair(mp, v,t) ) mp_print(mp, "unknown ");
18765     mp_print_type(mp, t);
18766   }
18767   mp_print_char(mp, xord(')'));
18768 }
18769
18770 @ @<Declare unary action...@>=
18771 void mp_bad_unary (MP mp,quarterword c) { 
18772   exp_err("Not implemented: "); mp_print_op(mp, c);
18773 @.Not implemented...@>
18774   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
18775   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
18776     "particular type. Continue, and I'll simply return the",
18777     "argument (shown above) as the result of the operation.");
18778   mp_put_get_error(mp);
18779 }
18780
18781 @ @<Trace the current unary operation@>=
18782
18783   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{"); 
18784   mp_print_op(mp, c); mp_print_char(mp, xord('('));
18785   mp_print_exp(mp, null,0); /* show the operand, but not verbosely */
18786   mp_print(mp, ")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
18787 }
18788
18789 @ Negation is easy except when the current expression
18790 is of type |independent|, or when it is a pair with one or more
18791 |independent| components.
18792
18793 It is tempting to argue that the negative of an independent variable
18794 is an independent variable, hence we don't have to do anything when
18795 negating it. The fallacy is that other dependent variables pointing
18796 to the current expression must change the sign of their
18797 coefficients if we make no change to the current expression.
18798
18799 Instead, we work around the problem by copying the current expression
18800 and recycling it afterwards (cf.~the |stash_in| routine).
18801
18802 @<Negate the current expression@>=
18803 switch (mp->cur_type) {
18804 case mp_color_type:
18805 case mp_cmykcolor_type:
18806 case mp_pair_type:
18807 case mp_independent: 
18808   q=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, q);
18809   if ( mp->cur_type==mp_dependent ) {
18810     mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18811   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { /* |mp_color_type| or |mp_pair_type| */
18812     p=value(mp->cur_exp);
18813     r=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
18814     do {  
18815       r=r-2;
18816       if ( type(r)==mp_known ) negate(value(r));
18817       else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(r));
18818     } while (r!=p);
18819   } /* if |cur_type=mp_known| then |cur_exp=0| */
18820   mp_recycle_value(mp, q); mp_free_node(mp, q,value_node_size);
18821   break;
18822 case mp_dependent:
18823 case mp_proto_dependent:
18824   mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18825   break;
18826 case mp_known:
18827   negate(mp->cur_exp);
18828   break;
18829 default:
18830   mp_bad_unary(mp, minus);
18831   break;
18832 }
18833
18834 @ @<Declare unary action...@>=
18835 void mp_negate_dep_list (MP mp,pointer p) { 
18836   while (1) { 
18837     negate(value(p));
18838     if ( info(p)==null ) return;
18839     p=mp_link(p);
18840   }
18841 }
18842
18843 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18844 case not_op: 
18845   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) mp_bad_unary(mp, not_op);
18846   else mp->cur_exp=true_code+false_code-mp->cur_exp;
18847   break;
18848
18849 @ @d three_sixty_units 23592960 /* that's |360*unity| */
18850 @d boolean_reset(A) if ( (A) ) mp->cur_exp=true_code; else mp->cur_exp=false_code
18851
18852 @<Additional cases of unary operators@>=
18853 case sqrt_op:
18854 case mp_m_exp_op:
18855 case mp_m_log_op:
18856 case sin_d_op:
18857 case cos_d_op:
18858 case floor_op:
18859 case  uniform_deviate:
18860 case odd_op:
18861 case char_exists_op:
18862   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18863     mp_bad_unary(mp, c);
18864   } else {
18865     switch (c) {
18866     case sqrt_op:mp->cur_exp=mp_square_rt(mp, mp->cur_exp);break;
18867     case mp_m_exp_op:mp->cur_exp=mp_m_exp(mp, mp->cur_exp);break;
18868     case mp_m_log_op:mp->cur_exp=mp_m_log(mp, mp->cur_exp);break;
18869     case sin_d_op:
18870     case cos_d_op:
18871       mp_n_sin_cos(mp, (mp->cur_exp % three_sixty_units)*16);
18872       if ( c==sin_d_op ) mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
18873       else mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
18874       break;
18875     case floor_op:mp->cur_exp=mp_floor_scaled(mp, mp->cur_exp);break;
18876     case uniform_deviate:mp->cur_exp=mp_unif_rand(mp, mp->cur_exp);break;
18877     case odd_op: 
18878       boolean_reset(odd(mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp)));
18879       mp->cur_type=mp_boolean_type;
18880       break;
18881     case char_exists_op:
18882       @<Determine if a character has been shipped out@>;
18883       break;
18884     } /* there are no other cases */
18885   }
18886   break;
18887
18888 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18889 case angle_op:
18890   if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) ) {
18891     p=value(mp->cur_exp);
18892     x=mp_n_arg(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)));
18893     if ( x>=0 ) mp_flush_cur_exp(mp, (x+8)/ 16);
18894     else mp_flush_cur_exp(mp, -((-x+8)/ 16));
18895   } else {
18896     mp_bad_unary(mp, angle_op);
18897   }
18898   break;
18899
18900 @ If the current expression is a pair, but the context wants it to
18901 be a path, we call |pair_to_path|.
18902
18903 @<Declare unary action...@>=
18904 void mp_pair_to_path (MP mp) { 
18905   mp->cur_exp=mp_new_knot(mp); 
18906   mp->cur_type=mp_path_type;
18907 }
18908
18909
18910 @d pict_color_type(A) ((mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp))!=null) &&
18911                        (has_color(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))) &&
18912                        ((color_model(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==A)
18913                         ||
18914                         ((color_model(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==mp_uninitialized_model) &&
18915                         (mp->internal[mp_default_color_model]/unity)==(A))))
18916
18917 @<Additional cases of unary operators@>=
18918 case x_part:
18919 case y_part:
18920   if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_transform_type) )
18921     mp_take_part(mp, c);
18922   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18923   else mp_bad_unary(mp, c);
18924   break;
18925 case xx_part:
18926 case xy_part:
18927 case yx_part:
18928 case yy_part: 
18929   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) mp_take_part(mp, c);
18930   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18931   else mp_bad_unary(mp, c);
18932   break;
18933 case red_part:
18934 case green_part:
18935 case blue_part: 
18936   if ( mp->cur_type==mp_color_type ) mp_take_part(mp, c);
18937   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
18938     if pict_color_type(mp_rgb_model) mp_take_pict_part(mp, c);
18939     else mp_bad_color_part(mp, c);
18940   }
18941   else mp_bad_unary(mp, c);
18942   break;
18943 case cyan_part:
18944 case magenta_part:
18945 case yellow_part:
18946 case black_part: 
18947   if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) mp_take_part(mp, c); 
18948   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
18949     if pict_color_type(mp_cmyk_model) mp_take_pict_part(mp, c);
18950     else mp_bad_color_part(mp, c);
18951   }
18952   else mp_bad_unary(mp, c);
18953   break;
18954 case grey_part: 
18955   if ( mp->cur_type==mp_known ) mp->cur_exp=value(c);
18956   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) {
18957     if pict_color_type(mp_grey_model) mp_take_pict_part(mp, c);
18958     else mp_bad_color_part(mp, c);
18959   }
18960   else mp_bad_unary(mp, c);
18961   break;
18962 case color_model_part: 
18963   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18964   else mp_bad_unary(mp, c);
18965   break;
18966
18967 @ @<Declarations@>=
18968 void mp_bad_color_part(MP mp, quarterword c);
18969
18970 @ @c
18971 void mp_bad_color_part(MP mp, quarterword c) {
18972   pointer p; /* the big node */
18973   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
18974   exp_err("Wrong picture color model: "); mp_print_op(mp, c);
18975 @.Wrong picture color model...@>
18976   if (color_model(p)==mp_grey_model)
18977     mp_print(mp, " of grey object");
18978   else if (color_model(p)==mp_cmyk_model)
18979     mp_print(mp, " of cmyk object");
18980   else if (color_model(p)==mp_rgb_model)
18981     mp_print(mp, " of rgb object");
18982   else if (color_model(p)==mp_no_model) 
18983     mp_print(mp, " of marking object");
18984   else 
18985     mp_print(mp," of defaulted object");
18986   help3("You can only ask for the redpart, greenpart, bluepart of a rgb object,",
18987     "the cyanpart, magentapart, yellowpart or blackpart of a cmyk object, ",
18988     "or the greypart of a grey object. No mixing and matching, please.");
18989   mp_error(mp);
18990   if (c==black_part)
18991     mp_flush_cur_exp(mp,unity);
18992   else
18993     mp_flush_cur_exp(mp,0);
18994 }
18995
18996 @ In the following procedure, |cur_exp| points to a capsule, which points to
18997 a big node. We want to delete all but one part of the big node.
18998
18999 @<Declare unary action...@>=
19000 void mp_take_part (MP mp,quarterword c) {
19001   pointer p; /* the big node */
19002   p=value(mp->cur_exp); value(temp_val)=p; type(temp_val)=mp->cur_type;
19003   mp_link(p)=temp_val; mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
19004   mp_make_exp_copy(mp, p+mp->sector_offset[c+mp_x_part_sector-x_part]);
19005   mp_recycle_value(mp, temp_val);
19006 }
19007
19008 @ @<Initialize table entries...@>=
19009 name_type(temp_val)=mp_capsule;
19010
19011 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19012 case font_part:
19013 case text_part:
19014 case path_part:
19015 case pen_part:
19016 case dash_part:
19017   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19018   else mp_bad_unary(mp, c);
19019   break;
19020
19021 @ @<Declarations@>=
19022 void mp_scale_edges (MP mp);
19023
19024 @ @<Declare unary action...@>=
19025 void mp_take_pict_part (MP mp,quarterword c) {
19026   pointer p; /* first graphical object in |cur_exp| */
19027   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19028   if ( p!=null ) {
19029     switch (c) {
19030     case x_part: case y_part: case xx_part:
19031     case xy_part: case yx_part: case yy_part:
19032       if ( type(p)==mp_text_code ) mp_flush_cur_exp(mp, text_trans_part(p+c));
19033       else goto NOT_FOUND;
19034       break;
19035     case red_part: case green_part: case blue_part:
19036       if ( has_color(p) ) mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c));
19037       else goto NOT_FOUND;
19038       break;
19039     case cyan_part: case magenta_part: case yellow_part:
19040     case black_part:
19041       if ( has_color(p) ) {
19042         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model && c==black_part)
19043           mp_flush_cur_exp(mp, unity);
19044         else
19045           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-cyan_part)));
19046       } else goto NOT_FOUND;
19047       break;
19048     case grey_part:
19049       if ( has_color(p) )
19050           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-grey_part)));
19051       else goto NOT_FOUND;
19052       break;
19053     case color_model_part:
19054       if ( has_color(p) ) {
19055         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19056           mp_flush_cur_exp(mp, mp->internal[mp_default_color_model]);
19057         else
19058           mp_flush_cur_exp(mp, color_model(p)*unity);
19059       } else goto NOT_FOUND;
19060       break;
19061     @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>;
19062     } /* all cases have been enumerated */
19063     return;
19064   };
19065 NOT_FOUND:
19066   @<Convert the current expression to a null value appropriate
19067     for |c|@>;
19068 }
19069
19070 @ @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>=
19071 case text_part: 
19072   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19073   else { 
19074     mp_flush_cur_exp(mp, text_p(p));
19075     add_str_ref(mp->cur_exp);
19076     mp->cur_type=mp_string_type;
19077     };
19078   break;
19079 case font_part: 
19080   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19081   else { 
19082     mp_flush_cur_exp(mp, rts(mp->font_name[font_n(p)])); 
19083     add_str_ref(mp->cur_exp);
19084     mp->cur_type=mp_string_type;
19085   };
19086   break;
19087 case path_part:
19088   if ( type(p)==mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19089   else if ( is_stop(p) ) mp_confusion(mp, "pict");
19090 @:this can't happen pict}{\quad pict@>
19091   else { 
19092     mp_flush_cur_exp(mp, mp_copy_path(mp, path_p(p)));
19093     mp->cur_type=mp_path_type;
19094   }
19095   break;
19096 case pen_part: 
19097   if ( ! has_pen(p) ) goto NOT_FOUND;
19098   else {
19099     if ( pen_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19100     else { mp_flush_cur_exp(mp, copy_pen(pen_p(p)));
19101       mp->cur_type=mp_pen_type;
19102     };
19103   }
19104   break;
19105 case dash_part: 
19106   if ( type(p)!=mp_stroked_code ) goto NOT_FOUND;
19107   else { if ( dash_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19108     else { add_edge_ref(dash_p(p));
19109     mp->se_sf=dash_scale(p);
19110     mp->se_pic=dash_p(p);
19111     mp_scale_edges(mp);
19112     mp_flush_cur_exp(mp, mp->se_pic);
19113     mp->cur_type=mp_picture_type;
19114     };
19115   }
19116   break;
19117
19118 @ Since |scale_edges| had to be declared |forward|, it had to be declared as a
19119 parameterless procedure even though it really takes two arguments and updates
19120 one of them.  Hence the following globals are needed.
19121
19122 @<Global...@>=
19123 pointer se_pic;  /* edge header used and updated by |scale_edges| */
19124 scaled se_sf;  /* the scale factor argument to |scale_edges| */
19125
19126 @ @<Convert the current expression to a null value appropriate...@>=
19127 switch (c) {
19128 case text_part: case font_part: 
19129   mp_flush_cur_exp(mp, null_str);
19130   mp->cur_type=mp_string_type;
19131   break;
19132 case path_part: 
19133   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, knot_node_size));
19134   left_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19135   right_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19136   mp_link(mp->cur_exp)=mp->cur_exp;
19137   x_coord(mp->cur_exp)=0;
19138   y_coord(mp->cur_exp)=0;
19139   originator(mp->cur_exp)=mp_metapost_user;
19140   mp->cur_type=mp_path_type;
19141   break;
19142 case pen_part: 
19143   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_pen_circle(mp, 0));
19144   mp->cur_type=mp_pen_type;
19145   break;
19146 case dash_part: 
19147   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
19148   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
19149   mp->cur_type=mp_picture_type;
19150   break;
19151 default: 
19152    mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19153   break;
19154 }
19155
19156 @ @<Additional cases of unary...@>=
19157 case char_op: 
19158   if ( mp->cur_type!=mp_known ) { 
19159     mp_bad_unary(mp, char_op);
19160   } else { 
19161     mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256; 
19162     mp->cur_type=mp_string_type;
19163     if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
19164   }
19165   break;
19166 case decimal: 
19167   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
19168      mp_bad_unary(mp, decimal);
19169   } else { 
19170     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
19171     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
19172     mp->selector=mp->old_setting; mp->cur_type=mp_string_type;
19173   }
19174   break;
19175 case oct_op:
19176 case hex_op:
19177 case ASCII_op: 
19178   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19179   else mp_str_to_num(mp, c);
19180   break;
19181 case font_size: 
19182   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, font_size);
19183   else @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>;
19184   break;
19185
19186 @ @<Declare unary action...@>=
19187 void mp_str_to_num (MP mp,quarterword c) { /* converts a string to a number */
19188   integer n; /* accumulator */
19189   ASCII_code m; /* current character */
19190   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
19191   int b; /* radix of conversion */
19192   boolean bad_char; /* did the string contain an invalid digit? */
19193   if ( c==ASCII_op ) {
19194     if ( length(mp->cur_exp)==0 ) n=-1;
19195     else n=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
19196   } else { 
19197     if ( c==oct_op ) b=8; else b=16;
19198     n=0; bad_char=false;
19199     for (k=mp->str_start[mp->cur_exp];k<=str_stop(mp->cur_exp)-1;k++) {
19200       m=mp->str_pool[k];
19201       if ( (m>='0')&&(m<='9') ) m=m-'0';
19202       else if ( (m>='A')&&(m<='F') ) m=m-'A'+10;
19203       else if ( (m>='a')&&(m<='f') ) m=m-'a'+10;
19204       else  { bad_char=true; m=0; };
19205       if ( (int)m>=b ) { bad_char=true; m=0; };
19206       if ( n<32768 / b ) n=n*b+m; else n=32767;
19207     }
19208     @<Give error messages if |bad_char| or |n>=4096|@>;
19209   }
19210   mp_flush_cur_exp(mp, n*unity);
19211 }
19212
19213 @ @<Give error messages if |bad_char|...@>=
19214 if ( bad_char ) { 
19215   exp_err("String contains illegal digits");
19216 @.String contains illegal digits@>
19217   if ( c==oct_op ) {
19218     help1("I zeroed out characters that weren't in the range 0..7.");
19219   } else  {
19220     help1("I zeroed out characters that weren't hex digits.");
19221   }
19222   mp_put_get_error(mp);
19223 }
19224 if ( (n>4095) ) {
19225   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) {
19226     print_err("Number too large ("); 
19227     mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, xord(')'));
19228 @.Number too large@>
19229     help2("I have trouble with numbers greater than 4095; watch out.",
19230            "(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
19231     mp_put_get_error(mp);
19232   }
19233 }
19234
19235 @ The length operation is somewhat unusual in that it applies to a variety
19236 of different types of operands.
19237
19238 @<Additional cases of unary...@>=
19239 case length_op: 
19240   switch (mp->cur_type) {
19241   case mp_string_type: mp_flush_cur_exp(mp, length(mp->cur_exp)*unity); break;
19242   case mp_path_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_path_length(mp)); break;
19243   case mp_known: mp->cur_exp=abs(mp->cur_exp); break;
19244   case mp_picture_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_pict_length(mp)); break;
19245   default: 
19246     if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) )
19247       mp_flush_cur_exp(mp, mp_pyth_add(mp, 
19248         value(x_part_loc(value(mp->cur_exp))),
19249         value(y_part_loc(value(mp->cur_exp)))));
19250     else mp_bad_unary(mp, c);
19251     break;
19252   }
19253   break;
19254
19255 @ @<Declare unary action...@>=
19256 scaled mp_path_length (MP mp) { /* computes the length of the current path */
19257   scaled n; /* the path length so far */
19258   pointer p; /* traverser */
19259   p=mp->cur_exp;
19260   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
19261   do {  p=mp_link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
19262   return n;
19263 }
19264
19265 @ @<Declare unary action...@>=
19266 scaled mp_pict_length (MP mp) { 
19267   /* counts interior components in picture |cur_exp| */
19268   scaled n; /* the count so far */
19269   pointer p; /* traverser */
19270   n=0;
19271   p=mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19272   if ( p!=null ) {
19273     if ( is_start_or_stop(p) )
19274       if ( mp_skip_1component(mp, p)==null ) p=mp_link(p);
19275     while ( p!=null )  { 
19276       skip_component(p) return n; 
19277       n=n+unity;   
19278     }
19279   }
19280   return n;
19281 }
19282
19283 @ Implement |turningnumber|
19284
19285 @<Additional cases of unary...@>=
19286 case turning_op:
19287   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19288   else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, turning_op);
19289   else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint )
19290      mp_flush_cur_exp(mp, 0); /* not a cyclic path */
19291   else
19292     mp_flush_cur_exp(mp, mp_turn_cycles_wrapper(mp, mp->cur_exp));
19293   break;
19294
19295 @ The function |an_angle| returns the value of the |angle| primitive, or $0$ if the
19296 argument is |origin|.
19297
19298 @<Declare unary action...@>=
19299 angle mp_an_angle (MP mp,scaled xpar, scaled ypar) {
19300   if ( (! ((xpar==0) && (ypar==0))) )
19301     return mp_n_arg(mp, xpar,ypar);
19302   return 0;
19303 }
19304
19305
19306 @ The actual turning number is (for the moment) computed in a C function
19307 that receives eight integers corresponding to the four controlling points,
19308 and returns a single angle.  Besides those, we have to account for discrete
19309 moves at the actual points.
19310
19311 @d mp_floor(a) (a>=0 ? (int)a : -(int)(-a))
19312 @d bezier_error (720*(256*256*16))+1
19313 @d mp_sign(v) ((v)>0 ? 1 : ((v)<0 ? -1 : 0 ))
19314 @d mp_out(A) (double)((A)/(256*256*16))
19315 @d divisor (256*256)
19316 @d double2angle(a) (int)mp_floor(a*256.0*256.0*16.0)
19317
19318 @<Declare unary action...@>=
19319 angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19320             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY);
19321
19322 @ @c 
19323 angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19324             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY) {
19325   double a, b, c;
19326   integer deltax,deltay;
19327   double ax,ay,bx,by,cx,cy,dx,dy;
19328   angle xi = 0, xo = 0, xm = 0;
19329   double res = 0;
19330   ax=(double)(AX/divisor);  ay=(double)(AY/divisor);
19331   bx=(double)(BX/divisor);  by=(double)(BY/divisor);
19332   cx=(double)(CX/divisor);  cy=(double)(CY/divisor);
19333   dx=(double)(DX/divisor);  dy=(double)(DY/divisor);
19334
19335   deltax = (BX-AX); deltay = (BY-AY);
19336   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(CX-AX); deltay=(CY-AY); }
19337   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19338   xi = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19339
19340   deltax = (CX-BX); deltay = (CY-BY);
19341   xm = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19342
19343   deltax = (DX-CX); deltay = (DY-CY);
19344   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-BX); deltay=(DY-BY); }
19345   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19346   xo = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19347
19348   a = (bx-ax)*(cy-by) - (cx-bx)*(by-ay); /* a = (bp-ap)x(cp-bp); */
19349   b = (bx-ax)*(dy-cy) - (by-ay)*(dx-cx);; /* b = (bp-ap)x(dp-cp);*/
19350   c = (cx-bx)*(dy-cy) - (dx-cx)*(cy-by); /* c = (cp-bp)x(dp-cp);*/
19351
19352   if ((a==0)&&(c==0)) {
19353     res = (b==0 ?  0 :  (mp_out(xo)-mp_out(xi))); 
19354   } else if ((a==0)||(c==0)) {
19355     if ((mp_sign(b) == mp_sign(a)) || (mp_sign(b) == mp_sign(c))) {
19356       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19357       if (res<-180.0) 
19358         res += 360.0;
19359       else if (res>180.0)
19360         res -= 360.0;
19361     } else {
19362       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19363     }
19364   } else if ((mp_sign(a)*mp_sign(c))<0) {
19365     res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19366       if (res<-180.0) 
19367         res += 360.0;
19368       else if (res>180.0)
19369         res -= 360.0;
19370   } else {
19371     if (mp_sign(a) == mp_sign(b)) {
19372       res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19373       if (res<-180.0) 
19374         res += 360.0;
19375       else if (res>180.0)
19376         res -= 360.0;
19377     } else {
19378       if ((b*b) == (4*a*c)) {
19379         res = (double)bezier_error;
19380       } else if ((b*b) < (4*a*c)) {
19381         res = mp_out(xo)-mp_out(xi); /* ? */
19382         if (res<=0.0 &&res>-180.0) 
19383           res += 360.0;
19384         else if (res>=0.0 && res<180.0)
19385           res -= 360.0;
19386       } else {
19387         res = mp_out(xo)-mp_out(xi);
19388         if (res<-180.0) 
19389           res += 360.0;
19390         else if (res>180.0)
19391           res -= 360.0;
19392       }
19393     }
19394   }
19395   return double2angle(res);
19396 }
19397
19398 @
19399 @d p_nextnext mp_link(mp_link(p))
19400 @d p_next mp_link(p)
19401 @d seven_twenty_deg 05500000000 /* $720\cdot2^{20}$, represents $720^\circ$ */
19402
19403 @<Declare unary action...@>=
19404 scaled mp_new_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19405   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19406   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19407   pointer p;     /*  for running around the path  */
19408   integer xp,yp;   /*  coordinates of next point  */
19409   integer x,y;   /*  helper coordinates  */
19410   angle in_angle,out_angle;     /*  helper angles */
19411   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
19412   res=0;
19413   turns= 0;
19414   p=c;
19415   old_setting = mp->selector; mp->selector=term_only;
19416   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
19417     mp_begin_diagnostic(mp);
19418     mp_print_nl(mp, "");
19419     mp_end_diagnostic(mp, false);
19420   }
19421   do { 
19422     xp = x_coord(p_next); yp = y_coord(p_next);
19423     ang  = mp_bezier_slope(mp,x_coord(p), y_coord(p), right_x(p), right_y(p),
19424              left_x(p_next), left_y(p_next), xp, yp);
19425     if ( ang>seven_twenty_deg ) {
19426       print_err("Strange path");
19427       mp_error(mp);
19428       mp->selector=old_setting;
19429       return 0;
19430     }
19431     res  = res + ang;
19432     if ( res > one_eighty_deg ) {
19433       res = res - three_sixty_deg;
19434       turns = turns + unity;
19435     }
19436     if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19437       res = res + three_sixty_deg;
19438       turns = turns - unity;
19439     }
19440     /*  incoming angle at next point  */
19441     x = left_x(p_next);  y = left_y(p_next);
19442     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = right_x(p);  y = right_y(p);  };
19443     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p);  y = y_coord(p);  };
19444     in_angle = mp_an_angle(mp, xp - x, yp - y);
19445     /*  outgoing angle at next point  */
19446     x = right_x(p_next);  y = right_y(p_next);
19447     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = left_x(p_nextnext);  y = left_y(p_nextnext);  };
19448     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p_nextnext); y = y_coord(p_nextnext); };
19449     out_angle = mp_an_angle(mp, x - xp, y- yp);
19450     ang  = (out_angle - in_angle);
19451     reduce_angle(ang);
19452     if ( ang!=0 ) {
19453       res  = res + ang;
19454       if ( res >= one_eighty_deg ) {
19455         res = res - three_sixty_deg;
19456         turns = turns + unity;
19457       };
19458       if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19459         res = res + three_sixty_deg;
19460         turns = turns - unity;
19461       };
19462     };
19463     p = mp_link(p);
19464   } while (p!=c);
19465   mp->selector=old_setting;
19466   return turns;
19467 }
19468
19469
19470 @ This code is based on Bogus\l{}av Jackowski's
19471 |emergency_turningnumber| macro, with some minor changes by Taco
19472 Hoekwater. The macro code looked more like this:
19473 {\obeylines
19474 vardef turning\_number primary p =
19475 ~~save res, ang, turns;
19476 ~~res := 0;
19477 ~~if length p <= 2:
19478 ~~~~if Angle ((point 0 of p) - (postcontrol 0 of p)) >= 0:  1  else: -1 fi
19479 ~~else:
19480 ~~~~for t = 0 upto length p-1 :
19481 ~~~~~~angc := Angle ((point t+1 of p)  - (point t of p))
19482 ~~~~~~~~- Angle ((point t of p) - (point t-1 of p));
19483 ~~~~~~if angc > 180: angc := angc - 360; fi;
19484 ~~~~~~if angc < -180: angc := angc + 360; fi;
19485 ~~~~~~res  := res + angc;
19486 ~~~~endfor;
19487 ~~res/360
19488 ~~fi
19489 enddef;}
19490 The general idea is to calculate only the sum of the angles of
19491 straight lines between the points, of a path, not worrying about cusps
19492 or self-intersections in the segments at all. If the segment is not
19493 well-behaved, the result is not necesarily correct. But the old code
19494 was not always correct either, and worse, it sometimes failed for
19495 well-behaved paths as well. All known bugs that were triggered by the
19496 original code no longer occur with this code, and it runs roughly 3
19497 times as fast because the algorithm is much simpler.
19498
19499 @ It is possible to overflow the return value of the |turn_cycles|
19500 function when the path is sufficiently long and winding, but I am not
19501 going to bother testing for that. In any case, it would only return
19502 the looped result value, which is not a big problem.
19503
19504 The macro code for the repeat loop was a bit nicer to look
19505 at than the pascal code, because it could use |point -1 of p|. In
19506 pascal, the fastest way to loop around the path is not to look
19507 backward once, but forward twice. These defines help hide the trick.
19508
19509 @d p_to mp_link(mp_link(p))
19510 @d p_here mp_link(p)
19511 @d p_from p
19512
19513 @<Declare unary action...@>=
19514 scaled mp_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19515   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19516   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19517   pointer p;     /*  for running around the path  */
19518   res=0;  turns= 0; p=c;
19519   do { 
19520     ang  = mp_an_angle (mp, x_coord(p_to) - x_coord(p_here), 
19521                             y_coord(p_to) - y_coord(p_here))
19522         - mp_an_angle (mp, x_coord(p_here) - x_coord(p_from), 
19523                            y_coord(p_here) - y_coord(p_from));
19524     reduce_angle(ang);
19525     res  = res + ang;
19526     if ( res >= three_sixty_deg )  {
19527       res = res - three_sixty_deg;
19528       turns = turns + unity;
19529     };
19530     if ( res <= -three_sixty_deg ) {
19531       res = res + three_sixty_deg;
19532       turns = turns - unity;
19533     };
19534     p = mp_link(p);
19535   } while (p!=c);
19536   return turns;
19537 }
19538
19539 @ @<Declare unary action...@>=
19540 scaled mp_turn_cycles_wrapper (MP mp,pointer c) {
19541   scaled nval,oval;
19542   scaled saved_t_o; /* tracing\_online saved  */
19543   if ( (mp_link(c)==c)||(mp_link(mp_link(c))==c) ) {
19544     if ( mp_an_angle (mp, x_coord(c) - right_x(c),  y_coord(c) - right_y(c)) > 0 )
19545       return unity;
19546     else
19547       return -unity;
19548   } else {
19549     nval = mp_new_turn_cycles(mp, c);
19550     oval = mp_turn_cycles(mp, c);
19551     if ( nval!=oval ) {
19552       saved_t_o=mp->internal[mp_tracing_online];
19553       mp->internal[mp_tracing_online]=unity;
19554       mp_begin_diagnostic(mp);
19555       mp_print_nl (mp, "Warning: the turningnumber algorithms do not agree."
19556                        " The current computed value is ");
19557       mp_print_scaled(mp, nval);
19558       mp_print(mp, ", but the 'connect-the-dots' algorithm returned ");
19559       mp_print_scaled(mp, oval);
19560       mp_end_diagnostic(mp, false);
19561       mp->internal[mp_tracing_online]=saved_t_o;
19562     }
19563     return nval;
19564   }
19565 }
19566
19567 @ @<Declare unary action...@>=
19568 scaled mp_count_turns (MP mp,pointer c) {
19569   pointer p; /* a knot in envelope spec |c| */
19570   integer t; /* total pen offset changes counted */
19571   t=0; p=c;
19572   do {  
19573     t=t+info(p)-zero_off;
19574     p=mp_link(p);
19575   } while (p!=c);
19576   return ((t / 3)*unity);
19577 }
19578
19579 @ @d type_range(A,B) { 
19580   if ( (mp->cur_type>=(A)) && (mp->cur_type<=(B)) ) 
19581     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19582   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19583   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19584   }
19585 @d type_test(A) { 
19586   if ( mp->cur_type==(A) ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19587   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19588   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19589   }
19590
19591 @<Additional cases of unary operators@>=
19592 case mp_boolean_type: 
19593   type_range(mp_boolean_type,mp_unknown_boolean); break;
19594 case mp_string_type: 
19595   type_range(mp_string_type,mp_unknown_string); break;
19596 case mp_pen_type: 
19597   type_range(mp_pen_type,mp_unknown_pen); break;
19598 case mp_path_type: 
19599   type_range(mp_path_type,mp_unknown_path); break;
19600 case mp_picture_type: 
19601   type_range(mp_picture_type,mp_unknown_picture); break;
19602 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
19603 case mp_pair_type: 
19604   type_test(c); break;
19605 case mp_numeric_type: 
19606   type_range(mp_known,mp_independent); break;
19607 case known_op: case unknown_op: 
19608   mp_test_known(mp, c); break;
19609
19610 @ @<Declare unary action procedures@>=
19611 void mp_test_known (MP mp,quarterword c) {
19612   int b; /* is the current expression known? */
19613   pointer p,q; /* locations in a big node */
19614   b=false_code;
19615   switch (mp->cur_type) {
19616   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_string_type:
19617   case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
19618   case mp_known: 
19619     b=true_code;
19620     break;
19621   case mp_transform_type:
19622   case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: 
19623     p=value(mp->cur_exp);
19624     q=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
19625     do {  
19626       q=q-2;
19627       if ( type(q)!=mp_known ) 
19628        goto DONE;
19629     } while (q!=p);
19630     b=true_code;
19631   DONE:  
19632     break;
19633   default: 
19634     break;
19635   }
19636   if ( c==known_op ) mp_flush_cur_exp(mp, b);
19637   else mp_flush_cur_exp(mp, true_code+false_code-b);
19638   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19639 }
19640
19641 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19642 case cycle_op: 
19643   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19644   else if ( left_type(mp->cur_exp)!=mp_endpoint ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19645   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19646   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19647   break;
19648
19649 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19650 case arc_length: 
19651   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19652   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, arc_length);
19653   else mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_length(mp, mp->cur_exp));
19654   break;
19655
19656 @ Here we use the fact that |c-filled_op+fill_code| is the desired graphical
19657 object |type|.
19658 @^data structure assumptions@>
19659
19660 @<Additional cases of unary operators@>=
19661 case filled_op:
19662 case stroked_op:
19663 case textual_op:
19664 case clipped_op:
19665 case bounded_op:
19666   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19667   else if ( mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp))==null ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19668   else if ( type(mp_link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==c+mp_fill_code-filled_op )
19669     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19670   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19671   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19672   break;
19673
19674 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19675 case make_pen_op: 
19676   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19677   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, make_pen_op);
19678   else { 
19679     mp->cur_type=mp_pen_type;
19680     mp->cur_exp=mp_make_pen(mp, mp->cur_exp,true);
19681   };
19682   break;
19683 case make_path_op: 
19684   if ( mp->cur_type!=mp_pen_type ) mp_bad_unary(mp, make_path_op);
19685   else  { 
19686     mp->cur_type=mp_path_type;
19687     mp_make_path(mp, mp->cur_exp);
19688   };
19689   break;
19690 case reverse: 
19691   if ( mp->cur_type==mp_path_type ) {
19692     p=mp_htap_ypoc(mp, mp->cur_exp);
19693     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) p=mp_link(p);
19694     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=p;
19695   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19696   else mp_bad_unary(mp, reverse);
19697   break;
19698
19699 @ The |pair_value| routine changes the current expression to a
19700 given ordered pair of values.
19701
19702 @<Declare unary action procedures@>=
19703 void mp_pair_value (MP mp,scaled x, scaled y) {
19704   pointer p; /* a pair node */
19705   p=mp_get_node(mp, value_node_size); 
19706   mp_flush_cur_exp(mp, p); mp->cur_type=mp_pair_type;
19707   type(p)=mp_pair_type; name_type(p)=mp_capsule; mp_init_big_node(mp, p);
19708   p=value(p);
19709   type(x_part_loc(p))=mp_known; value(x_part_loc(p))=x;
19710   type(y_part_loc(p))=mp_known; value(y_part_loc(p))=y;
19711 }
19712
19713 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19714 case ll_corner_op: 
19715   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ll_corner_op);
19716   else mp_pair_value(mp, minx,miny);
19717   break;
19718 case lr_corner_op: 
19719   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, lr_corner_op);
19720   else mp_pair_value(mp, maxx,miny);
19721   break;
19722 case ul_corner_op: 
19723   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ul_corner_op);
19724   else mp_pair_value(mp, minx,maxy);
19725   break;
19726 case ur_corner_op: 
19727   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ur_corner_op);
19728   else mp_pair_value(mp, maxx,maxy);
19729   break;
19730
19731 @ Here is a function that sets |minx|, |maxx|, |miny|, |maxy| to the bounding
19732 box of the current expression.  The boolean result is |false| if the expression
19733 has the wrong type.
19734
19735 @<Declare unary action procedures@>=
19736 boolean mp_get_cur_bbox (MP mp) { 
19737   switch (mp->cur_type) {
19738   case mp_picture_type: 
19739     mp_set_bbox(mp, mp->cur_exp,true);
19740     if ( minx_val(mp->cur_exp)>maxx_val(mp->cur_exp) ) {
19741       minx=0; maxx=0; miny=0; maxy=0;
19742     } else { 
19743       minx=minx_val(mp->cur_exp);
19744       maxx=maxx_val(mp->cur_exp);
19745       miny=miny_val(mp->cur_exp);
19746       maxy=maxy_val(mp->cur_exp);
19747     }
19748     break;
19749   case mp_path_type: 
19750     mp_path_bbox(mp, mp->cur_exp);
19751     break;
19752   case mp_pen_type: 
19753     mp_pen_bbox(mp, mp->cur_exp);
19754     break;
19755   default: 
19756     return false;
19757   }
19758   return true;
19759 }
19760
19761 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19762 case read_from_op:
19763 case close_from_op: 
19764   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19765   else mp_do_read_or_close(mp,c);
19766   break;
19767
19768 @ Here is a routine that interprets |cur_exp| as a file name and tries to read
19769 a line from the file or to close the file.
19770
19771 @<Declare unary action procedures@>=
19772 void mp_do_read_or_close (MP mp,quarterword c) {
19773   readf_index n,n0; /* indices for searching |rd_fname| */
19774   @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|; if |cur_exp| must be inserted,
19775     call |start_read_input| and |goto found| or |not_found|@>;
19776   mp_begin_file_reading(mp);
19777   name=is_read;
19778   if ( mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) 
19779     goto FOUND;
19780   mp_end_file_reading(mp);
19781 NOT_FOUND:
19782   @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>;
19783   return;
19784 CLOSE_FILE:
19785   mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous; 
19786   return;
19787 FOUND:
19788   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19789   mp_finish_read(mp);
19790 }
19791
19792 @ Free slots in the |rd_file| and |rd_fname| arrays are marked with NULL's in
19793 |rd_fname|.
19794
19795 @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|...@>=
19796 {   
19797   char *fn;
19798   n=mp->read_files;
19799   n0=mp->read_files;
19800   fn = str(mp->cur_exp);
19801   while (mp_xstrcmp(fn,mp->rd_fname[n])!=0) { 
19802     if ( n>0 ) {
19803       decr(n);
19804     } else if ( c==close_from_op ) {
19805       goto CLOSE_FILE;
19806     } else {
19807       if ( n0==mp->read_files ) {
19808         if ( mp->read_files<mp->max_read_files ) {
19809           incr(mp->read_files);
19810         } else {
19811           void **rd_file;
19812           char **rd_fname;
19813               readf_index l,k;
19814           l = mp->max_read_files + (mp->max_read_files/4);
19815           rd_file = xmalloc((l+1), sizeof(void *));
19816           rd_fname = xmalloc((l+1), sizeof(char *));
19817               for (k=0;k<=l;k++) {
19818             if (k<=mp->max_read_files) {
19819                   rd_file[k]=mp->rd_file[k]; 
19820               rd_fname[k]=mp->rd_fname[k];
19821             } else {
19822               rd_file[k]=0; 
19823               rd_fname[k]=NULL;
19824             }
19825           }
19826               xfree(mp->rd_file); xfree(mp->rd_fname);
19827           mp->max_read_files = l;
19828           mp->rd_file = rd_file;
19829           mp->rd_fname = rd_fname;
19830         }
19831       }
19832       n=n0;
19833       if ( mp_start_read_input(mp,fn,n) ) 
19834         goto FOUND;
19835       else 
19836         goto NOT_FOUND;
19837     }
19838     if ( mp->rd_fname[n]==NULL ) { n0=n; }
19839   } 
19840   if ( c==close_from_op ) { 
19841     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[n]); 
19842     goto NOT_FOUND; 
19843   }
19844 }
19845
19846 @ @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>=
19847 xfree(mp->rd_fname[n]);
19848 mp->rd_fname[n]=NULL;
19849 if ( n==mp->read_files-1 ) mp->read_files=n;
19850 if ( c==close_from_op ) 
19851   goto CLOSE_FILE;
19852 mp_flush_cur_exp(mp, mp->eof_line);
19853 mp->cur_type=mp_string_type
19854
19855 @ The string denoting end-of-file is a one-byte string at position zero, by definition
19856
19857 @<Glob...@>=
19858 str_number eof_line;
19859
19860 @ @<Set init...@>=
19861 mp->eof_line=0;
19862
19863 @ Finally, we have the operations that combine a capsule~|p|
19864 with the current expression.
19865
19866 @d binary_return  { mp_finish_binary(mp, old_p, old_exp); return; }
19867
19868 @c @<Declare binary action procedures@>
19869 void mp_finish_binary (MP mp, pointer old_p, pointer old_exp ){
19870   check_arith; 
19871   @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>;
19872 }
19873 void mp_do_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) {
19874   pointer q,r,rr; /* for list manipulation */
19875   pointer old_p,old_exp; /* capsules to recycle */
19876   integer v; /* for numeric manipulation */
19877   check_arith;
19878   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
19879     @<Trace the current binary operation@>;
19880   }
19881   @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>;
19882   @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>;
19883   switch (c) {
19884   case plus: case minus:
19885     @<Add or subtract the current expression from |p|@>;
19886     break;
19887   @<Additional cases of binary operators@>;
19888   }; /* there are no other cases */
19889   mp_recycle_value(mp, p); 
19890   mp_free_node(mp, p,value_node_size); /* |return| to avoid this */
19891   mp_finish_binary(mp, old_p, old_exp);
19892 }
19893
19894 @ @<Declare binary action...@>=
19895 void mp_bad_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
19896   mp_disp_err(mp, p,"");
19897   exp_err("Not implemented: ");
19898 @.Not implemented...@>
19899   if ( c>=min_of ) mp_print_op(mp, c);
19900   mp_print_known_or_unknown_type(mp, type(p),p);
19901   if ( c>=min_of ) mp_print(mp, "of"); else mp_print_op(mp, c);
19902   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
19903   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
19904        "combination of types. Continue, and I'll return the second",
19905        "argument (see above) as the result of the operation.");
19906   mp_put_get_error(mp);
19907 }
19908 void mp_bad_envelope_pen (MP mp) {
19909   mp_disp_err(mp, null,"");
19910   exp_err("Not implemented: envelope(elliptical pen)of(path)");
19911 @.Not implemented...@>
19912   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that",
19913        "combination of types. Continue, and I'll return the second",
19914        "argument (see above) as the result of the operation.");
19915   mp_put_get_error(mp);
19916 }
19917
19918 @ @<Trace the current binary operation@>=
19919
19920   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{(");
19921   mp_print_exp(mp,p,0); /* show the operand, but not verbosely */
19922   mp_print_char(mp,xord(')')); mp_print_op(mp,c); mp_print_char(mp,xord('('));
19923   mp_print_exp(mp,null,0); mp_print(mp,")}"); 
19924   mp_end_diagnostic(mp, false);
19925 }
19926
19927 @ Several of the binary operations are potentially complicated by the
19928 fact that |independent| values can sneak into capsules. For example,
19929 we've seen an instance of this difficulty in the unary operation
19930 of negation. In order to reduce the number of cases that need to be
19931 handled, we first change the two operands (if necessary)
19932 to rid them of |independent| components. The original operands are
19933 put into capsules called |old_p| and |old_exp|, which will be
19934 recycled after the binary operation has been safely carried out.
19935
19936 @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>=
19937 if ( old_p!=null ) { 
19938   mp_recycle_value(mp, old_p); mp_free_node(mp, old_p,value_node_size);
19939 }
19940 if ( old_exp!=null ) {
19941   mp_recycle_value(mp, old_exp); mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
19942 }
19943
19944 @ A big node is considered to be ``tarnished'' if it contains at least one
19945 independent component. We will define a simple function called `|tarnished|'
19946 that returns |null| if and only if its argument is not tarnished.
19947
19948 @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>=
19949 switch (type(p)) {
19950 case mp_transform_type:
19951 case mp_color_type:
19952 case mp_cmykcolor_type:
19953 case mp_pair_type: 
19954   old_p=mp_tarnished(mp, p);
19955   break;
19956 case mp_independent: old_p=mp_void; break;
19957 default: old_p=null; break;
19958 }
19959 if ( old_p!=null ) {
19960   q=mp_stash_cur_exp(mp); old_p=p; mp_make_exp_copy(mp, old_p);
19961   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
19962 }
19963
19964 @ @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>=
19965 switch (mp->cur_type) {
19966 case mp_transform_type:
19967 case mp_color_type:
19968 case mp_cmykcolor_type:
19969 case mp_pair_type: 
19970   old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
19971   break;
19972 case mp_independent:old_exp=mp_void; break;
19973 default: old_exp=null; break;
19974 }
19975 if ( old_exp!=null ) {
19976   old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
19977 }
19978
19979 @ @<Declare binary action...@>=
19980 pointer mp_tarnished (MP mp,pointer p) {
19981   pointer q; /* beginning of the big node */
19982   pointer r; /* current position in the big node */
19983   q=value(p); r=q+mp->big_node_size[type(p)];
19984   do {  
19985    r=r-2;
19986    if ( type(r)==mp_independent ) return mp_void; 
19987   } while (r!=q);
19988   return null;
19989 }
19990
19991 @ @<Add or subtract the current expression from |p|@>=
19992 if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
19993   mp_bad_binary(mp, p,c);
19994 } else  {
19995   if ((mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
19996     mp_add_or_subtract(mp, p,null,c);
19997   } else {
19998     if ( mp->cur_type!=type(p) )  {
19999       mp_bad_binary(mp, p,c);
20000     } else { 
20001       q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20002       rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20003       while ( r<rr ) { 
20004         mp_add_or_subtract(mp, q,r,c);
20005         q=q+2; r=r+2;
20006       }
20007     }
20008   }
20009 }
20010
20011 @ The first argument to |add_or_subtract| is the location of a value node
20012 in a capsule or pair node that will soon be recycled. The second argument
20013 is either a location within a pair or transform node of |cur_exp|,
20014 or it is null (which means that |cur_exp| itself should be the second
20015 argument).  The third argument is either |plus| or |minus|.
20016
20017 The sum or difference of the numeric quantities will replace the second
20018 operand.  Arithmetic overflow may go undetected; users aren't supposed to
20019 be monkeying around with really big values.
20020 @^overflow in arithmetic@>
20021
20022 @<Declare binary action...@>=
20023 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>
20024 void mp_add_or_subtract (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
20025   quarterword s,t; /* operand types */
20026   pointer r; /* list traverser */
20027   integer v; /* second operand value */
20028   if ( q==null ) { 
20029     t=mp->cur_type;
20030     if ( t<mp_dependent ) v=mp->cur_exp; else v=dep_list(mp->cur_exp);
20031   } else { 
20032     t=type(q);
20033     if ( t<mp_dependent ) v=value(q); else v=dep_list(q);
20034   }
20035   if ( t==mp_known ) {
20036     if ( c==minus ) negate(v);
20037     if ( type(p)==mp_known ) {
20038       v=mp_slow_add(mp, value(p),v);
20039       if ( q==null ) mp->cur_exp=v; else value(q)=v;
20040       return;
20041     }
20042     @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>;
20043   } else  { 
20044     if ( c==minus ) mp_negate_dep_list(mp, v);
20045     @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>;
20046   }
20047 }
20048
20049 @ @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>=
20050 r=dep_list(p);
20051 while ( info(r)!=null ) r=mp_link(r);
20052 value(r)=mp_slow_add(mp, value(r),v);
20053 if ( q==null ) {
20054   q=mp_get_node(mp, value_node_size); mp->cur_exp=q; mp->cur_type=type(p);
20055   name_type(q)=mp_capsule;
20056 }
20057 dep_list(q)=dep_list(p); type(q)=type(p);
20058 prev_dep(q)=prev_dep(p); mp_link(prev_dep(p))=q;
20059 type(p)=mp_known; /* this will keep the recycler from collecting non-garbage */
20060
20061 @ We prefer |dependent| lists to |mp_proto_dependent| ones, because it is
20062 nice to retain the extra accuracy of |fraction| coefficients.
20063 But we have to handle both kinds, and mixtures too.
20064
20065 @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>=
20066 if ( type(p)==mp_known ) {
20067   @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>;
20068 } else { 
20069   s=type(p); r=dep_list(p);
20070   if ( t==mp_dependent ) {
20071     if ( s==mp_dependent ) {
20072       if ( mp_max_coef(mp, r)+mp_max_coef(mp, v)<coef_bound )
20073         v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_dependent); goto DONE;
20074       } /* |fix_needed| will necessarily be false */
20075       t=mp_proto_dependent; 
20076       v=mp_p_over_v(mp, v,unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
20077     }
20078     if ( s==mp_proto_dependent ) v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_proto_dependent);
20079     else v=mp_p_plus_fq(mp, v,unity,r,mp_proto_dependent,mp_dependent);
20080  DONE:  
20081     @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>;
20082   }
20083
20084 @ @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>=
20085
20086   while ( info(v)!=null ) v=mp_link(v);
20087   value(v)=mp_slow_add(mp, value(p),value(v));
20088 }
20089
20090 @ @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>=
20091 if ( q!=null ) mp_dep_finish(mp, v,q,t);
20092 else  { mp->cur_type=t; mp_dep_finish(mp, v,null,t); }
20093
20094 @ Here's the current situation: The dependency list |v| of type |t|
20095 should either be put into the current expression (if |q=null|) or
20096 into location |q| within a pair node (otherwise). The destination (|cur_exp|
20097 or |q|) formerly held a dependency list with the same
20098 final pointer as the list |v|.
20099
20100 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>=
20101 void mp_dep_finish (MP mp, pointer v, pointer q, quarterword t) {
20102   pointer p; /* the destination */
20103   scaled vv; /* the value, if it is |known| */
20104   if ( q==null ) p=mp->cur_exp; else p=q;
20105   dep_list(p)=v; type(p)=t;
20106   if ( info(v)==null ) { 
20107     vv=value(v);
20108     if ( q==null ) { 
20109       mp_flush_cur_exp(mp, vv);
20110     } else  { 
20111       mp_recycle_value(mp, p); type(q)=mp_known; value(q)=vv; 
20112     }
20113   } else if ( q==null ) {
20114     mp->cur_type=t;
20115   }
20116   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20117 }
20118
20119 @ Let's turn now to the six basic relations of comparison.
20120
20121 @<Additional cases of binary operators@>=
20122 case less_than: case less_or_equal: case greater_than:
20123 case greater_or_equal: case equal_to: case unequal_to:
20124   check_arith; /* at this point |arith_error| should be |false|? */
20125   if ( (mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20126     mp_add_or_subtract(mp, p,null,minus); /* |cur_exp:=(p)-cur_exp| */
20127   } else if ( mp->cur_type!=type(p) ) {
20128     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE; 
20129   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
20130     mp_flush_cur_exp(mp, mp_str_vs_str(mp, value(p),mp->cur_exp));
20131   } else if ((mp->cur_type==mp_unknown_string)||
20132            (mp->cur_type==mp_unknown_boolean) ) {
20133     @<Check if unknowns have been equated@>;
20134   } else if ( (mp->cur_type<=mp_pair_type)&&(mp->cur_type>=mp_transform_type)) {
20135     @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>;
20136   } else if ( mp->cur_type==mp_boolean_type ) {
20137     mp_flush_cur_exp(mp, mp->cur_exp-value(p));
20138   } else { 
20139     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE;
20140   }
20141   @<Compare the current expression with zero@>;
20142 DONE:  
20143   mp->arith_error=false; /* ignore overflow in comparisons */
20144   break;
20145
20146 @ @<Compare the current expression with zero@>=
20147 if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20148   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
20149     mp_disp_err(mp, p,"");
20150     help1("The quantities shown above have not been equated.")
20151   } else  {
20152     help2("Oh dear. I can\'t decide if the expression above is positive,",
20153           "negative, or zero. So this comparison test won't be `true'.");
20154   }
20155   exp_err("Unknown relation will be considered false");
20156 @.Unknown relation...@>
20157   mp_put_get_flush_error(mp, false_code);
20158 } else {
20159   switch (c) {
20160   case less_than: boolean_reset(mp->cur_exp<0); break;
20161   case less_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp<=0); break;
20162   case greater_than: boolean_reset(mp->cur_exp>0); break;
20163   case greater_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp>=0); break;
20164   case equal_to: boolean_reset(mp->cur_exp==0); break;
20165   case unequal_to: boolean_reset(mp->cur_exp!=0); break;
20166   }; /* there are no other cases */
20167 }
20168 mp->cur_type=mp_boolean_type
20169
20170 @ When two unknown strings are in the same ring, we know that they are
20171 equal. Otherwise, we don't know whether they are equal or not, so we
20172 make no change.
20173
20174 @<Check if unknowns have been equated@>=
20175
20176   q=value(mp->cur_exp);
20177   while ( (q!=mp->cur_exp)&&(q!=p) ) q=value(q);
20178   if ( q==p ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
20179 }
20180
20181 @ @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>=
20182
20183   q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20184   rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type]-2;
20185   while (1) { mp_add_or_subtract(mp, q,r,minus);
20186     if ( type(r)!=mp_known ) break;
20187     if ( value(r)!=0 ) break;
20188     if ( r==rr ) break;
20189     q=q+2; r=r+2;
20190   }
20191   mp_take_part(mp, name_type(r)+x_part-mp_x_part_sector);
20192 }
20193
20194 @ Here we use the sneaky fact that |and_op-false_code=or_op-true_code|.
20195
20196 @<Additional cases of binary operators@>=
20197 case and_op:
20198 case or_op: 
20199   if ( (type(p)!=mp_boolean_type)||(mp->cur_type!=mp_boolean_type) )
20200     mp_bad_binary(mp, p,c);
20201   else if ( value(p)==c+false_code-and_op ) mp->cur_exp=value(p);
20202   break;
20203
20204 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20205 case times: 
20206   if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20207    mp_bad_binary(mp, p,times);
20208   } else if ( (mp->cur_type==mp_known)||(type(p)==mp_known) ) {
20209     @<Multiply when at least one operand is known@>;
20210   } else if ( (mp_nice_color_or_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type>mp_pair_type))
20211       ||(mp_nice_color_or_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type)&&
20212           (type(p)>mp_pair_type)) ) {
20213     mp_hard_times(mp, p); 
20214     binary_return;
20215   } else {
20216     mp_bad_binary(mp, p,times);
20217   }
20218   break;
20219
20220 @ @<Multiply when at least one operand is known@>=
20221
20222   if ( type(p)==mp_known ) {
20223     v=value(p); mp_free_node(mp, p,value_node_size); 
20224   } else {
20225     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20226   }
20227   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20228     mp->cur_exp=mp_take_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20229   } else if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||
20230               (mp->cur_type==mp_color_type)||
20231               (mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) ) {
20232     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20233     do {  
20234        p=p-2; mp_dep_mult(mp, p,v,true);
20235     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20236   } else {
20237     mp_dep_mult(mp, null,v,true);
20238   }
20239   binary_return;
20240 }
20241
20242 @ @<Declare binary action...@>=
20243 void mp_dep_mult (MP mp,pointer p, integer v, boolean v_is_scaled) {
20244   pointer q; /* the dependency list being multiplied by |v| */
20245   quarterword s,t; /* its type, before and after */
20246   if ( p==null ) {
20247     q=mp->cur_exp;
20248   } else if ( type(p)!=mp_known ) {
20249     q=p;
20250   } else { 
20251     if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
20252     else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
20253     return;
20254   };
20255   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20256   if ( t==mp_dependent ) if ( v_is_scaled )
20257     if (mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),abs(v),coef_bound-1,unity)>=0 ) 
20258       t=mp_proto_dependent;
20259   q=mp_p_times_v(mp, q,v,s,t,v_is_scaled); 
20260   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20261 }
20262
20263 @ Here is a routine that is similar to |times|; but it is invoked only
20264 internally, when |v| is a |fraction| whose magnitude is at most~1,
20265 and when |cur_type>=mp_color_type|.
20266
20267 @c void mp_frac_mult (MP mp,scaled n, scaled d) {
20268   /* multiplies |cur_exp| by |n/d| */
20269   pointer p; /* a pair node */
20270   pointer old_exp; /* a capsule to recycle */
20271   fraction v; /* |n/d| */
20272   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
20273     @<Trace the fraction multiplication@>;
20274   }
20275   switch (mp->cur_type) {
20276   case mp_transform_type:
20277   case mp_color_type:
20278   case mp_cmykcolor_type:
20279   case mp_pair_type:
20280    old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20281    break;
20282   case mp_independent: old_exp=mp_void; break;
20283   default: old_exp=null; break;
20284   }
20285   if ( old_exp!=null ) { 
20286      old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20287   }
20288   v=mp_make_fraction(mp, n,d);
20289   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20290     mp->cur_exp=mp_take_fraction(mp, mp->cur_exp,v);
20291   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20292     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20293     do {  
20294       p=p-2;
20295       mp_dep_mult(mp, p,v,false);
20296     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20297   } else {
20298     mp_dep_mult(mp, null,v,false);
20299   }
20300   if ( old_exp!=null ) {
20301     mp_recycle_value(mp, old_exp); 
20302     mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20303   }
20304 }
20305
20306 @ @<Trace the fraction multiplication@>=
20307
20308   mp_begin_diagnostic(mp); 
20309   mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_scaled(mp,n); mp_print_char(mp,xord('/'));
20310   mp_print_scaled(mp,d); mp_print(mp,")*("); mp_print_exp(mp,null,0); 
20311   mp_print(mp,")}");
20312   mp_end_diagnostic(mp, false);
20313 }
20314
20315 @ The |hard_times| routine multiplies a nice color or pair by a dependency list.
20316
20317 @<Declare binary action procedures@>=
20318 void mp_hard_times (MP mp,pointer p) {
20319   pointer q; /* a copy of the dependent variable |p| */
20320   pointer r; /* a component of the big node for the nice color or pair */
20321   scaled v; /* the known value for |r| */
20322   if ( type(p)<=mp_pair_type ) { 
20323      q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p); p=q;
20324   }; /* now |cur_type=mp_pair_type| or |cur_type=mp_color_type| */
20325   r=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20326   while (1) { 
20327     r=r-2;
20328     v=value(r);
20329     type(r)=type(p);
20330     if ( r==value(mp->cur_exp) ) 
20331       break;
20332     mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
20333     mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20334   }
20335   mp->mem[value_loc(r)]=mp->mem[value_loc(p)];
20336   mp_link(prev_dep(p))=r;
20337   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20338   mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20339 }
20340
20341 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20342 case over: 
20343   if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20344     mp_bad_binary(mp, p,over);
20345   } else { 
20346     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20347     if ( v==0 ) {
20348       @<Squeal about division by zero@>;
20349     } else { 
20350       if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20351         mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20352       } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20353         p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20354         do {  
20355           p=p-2;  mp_dep_div(mp, p,v);
20356         } while (p!=value(mp->cur_exp));
20357       } else {
20358         mp_dep_div(mp, null,v);
20359       }
20360     }
20361     binary_return;
20362   }
20363   break;
20364
20365 @ @<Declare binary action...@>=
20366 void mp_dep_div (MP mp,pointer p, scaled v) {
20367   pointer q; /* the dependency list being divided by |v| */
20368   quarterword s,t; /* its type, before and after */
20369   if ( p==null ) q=mp->cur_exp;
20370   else if ( type(p)!=mp_known ) q=p;
20371   else { value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v); return; };
20372   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20373   if ( t==mp_dependent )
20374     if ( mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),unity,coef_bound-1,abs(v))>=0 ) 
20375       t=mp_proto_dependent;
20376   q=mp_p_over_v(mp, q,v,s,t); 
20377   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20378 }
20379
20380 @ @<Squeal about division by zero@>=
20381
20382   exp_err("Division by zero");
20383 @.Division by zero@>
20384   help2("You're trying to divide the quantity shown above the error",
20385         "message by zero. I'm going to divide it by one instead.");
20386   mp_put_get_error(mp);
20387 }
20388
20389 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20390 case pythag_add:
20391 case pythag_sub: 
20392    if ( (mp->cur_type==mp_known)&&(type(p)==mp_known) ) {
20393      if ( c==pythag_add ) mp->cur_exp=mp_pyth_add(mp, value(p),mp->cur_exp);
20394      else mp->cur_exp=mp_pyth_sub(mp, value(p),mp->cur_exp);
20395    } else mp_bad_binary(mp, p,c);
20396    break;
20397
20398 @ The next few sections of the program deal with affine transformations
20399 of coordinate data.
20400
20401 @<Additional cases of binary operators@>=
20402 case rotated_by: case slanted_by:
20403 case scaled_by: case shifted_by: case transformed_by:
20404 case x_scaled: case y_scaled: case z_scaled:
20405   if ( type(p)==mp_path_type ) { 
20406     path_trans(c,p); binary_return;
20407   } else if ( type(p)==mp_pen_type ) { 
20408     pen_trans(c,p);
20409     mp->cur_exp=mp_convex_hull(mp, mp->cur_exp); 
20410       /* rounding error could destroy convexity */
20411     binary_return;
20412   } else if ( (type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_transform_type) ) {
20413     mp_big_trans(mp, p,c);
20414   } else if ( type(p)==mp_picture_type ) {
20415     mp_do_edges_trans(mp, p,c); binary_return;
20416   } else {
20417     mp_bad_binary(mp, p,c);
20418   }
20419   break;
20420
20421 @ Let |c| be one of the eight transform operators. The procedure call
20422 |set_up_trans(c)| first changes |cur_exp| to a transform that corresponds to
20423 |c| and the original value of |cur_exp|. (In particular, |cur_exp| doesn't
20424 change at all if |c=transformed_by|.)
20425
20426 Then, if all components of the resulting transform are |known|, they are
20427 moved to the global variables |txx|, |txy|, |tyx|, |tyy|, |tx|, |ty|;
20428 and |cur_exp| is changed to the known value zero.
20429
20430 @<Declare binary action...@>=
20431 void mp_set_up_trans (MP mp,quarterword c) {
20432   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
20433   if ( (c!=transformed_by)||(mp->cur_type!=mp_transform_type) ) {
20434     @<Put the current transform into |cur_exp|@>;
20435   }
20436   @<If the current transform is entirely known, stash it in global variables;
20437     otherwise |return|@>;
20438 }
20439
20440 @ @<Glob...@>=
20441 scaled txx;
20442 scaled txy;
20443 scaled tyx;
20444 scaled tyy;
20445 scaled tx;
20446 scaled ty; /* current transform coefficients */
20447
20448 @ @<Put the current transform...@>=
20449
20450   p=mp_stash_cur_exp(mp); 
20451   mp->cur_exp=mp_id_transform(mp); 
20452   mp->cur_type=mp_transform_type;
20453   q=value(mp->cur_exp);
20454   switch (c) {
20455   @<For each of the eight cases, change the relevant fields of |cur_exp|
20456     and |goto done|;
20457     but do nothing if capsule |p| doesn't have the appropriate type@>;
20458   }; /* there are no other cases */
20459   mp_disp_err(mp, p,"Improper transformation argument");
20460 @.Improper transformation argument@>
20461   help3("The expression shown above has the wrong type,",
20462        "so I can\'t transform anything using it.",
20463        "Proceed, and I'll omit the transformation.");
20464   mp_put_get_error(mp);
20465 DONE: 
20466   mp_recycle_value(mp, p); 
20467   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20468 }
20469
20470 @ @<If the current transform is entirely known, ...@>=
20471 q=value(mp->cur_exp); r=q+transform_node_size;
20472 do {  
20473   r=r-2;
20474   if ( type(r)!=mp_known ) return;
20475 } while (r!=q);
20476 mp->txx=value(xx_part_loc(q));
20477 mp->txy=value(xy_part_loc(q));
20478 mp->tyx=value(yx_part_loc(q));
20479 mp->tyy=value(yy_part_loc(q));
20480 mp->tx=value(x_part_loc(q));
20481 mp->ty=value(y_part_loc(q));
20482 mp_flush_cur_exp(mp, 0)
20483
20484 @ @<For each of the eight cases...@>=
20485 case rotated_by:
20486   if ( type(p)==mp_known )
20487     @<Install sines and cosines, then |goto done|@>;
20488   break;
20489 case slanted_by:
20490   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20491    mp_install(mp, xy_part_loc(q),p); goto DONE;
20492   };
20493   break;
20494 case scaled_by:
20495   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20496     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); 
20497     goto DONE;
20498   };
20499   break;
20500 case shifted_by:
20501   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
20502     r=value(p); mp_install(mp, x_part_loc(q),x_part_loc(r));
20503     mp_install(mp, y_part_loc(q),y_part_loc(r)); goto DONE;
20504   };
20505   break;
20506 case x_scaled:
20507   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20508     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); goto DONE;
20509   };
20510   break;
20511 case y_scaled:
20512   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20513     mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); goto DONE;
20514   };
20515   break;
20516 case z_scaled:
20517   if ( type(p)==mp_pair_type )
20518     @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>;
20519   break;
20520 case transformed_by:
20521   break;
20522   
20523
20524 @ @<Install sines and cosines, then |goto done|@>=
20525 { mp_n_sin_cos(mp, (value(p) % three_sixty_units)*16);
20526   value(xx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
20527   value(yx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
20528   value(xy_part_loc(q))=-value(yx_part_loc(q));
20529   value(yy_part_loc(q))=value(xx_part_loc(q));
20530   goto DONE;
20531 }
20532
20533 @ @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>=
20534
20535   r=value(p);
20536   mp_install(mp, xx_part_loc(q),x_part_loc(r));
20537   mp_install(mp, yy_part_loc(q),x_part_loc(r));
20538   mp_install(mp, yx_part_loc(q),y_part_loc(r));
20539   if ( type(y_part_loc(r))==mp_known ) negate(value(y_part_loc(r)));
20540   else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(y_part_loc(r)));
20541   mp_install(mp, xy_part_loc(q),y_part_loc(r));
20542   goto DONE;
20543 }
20544
20545 @ Procedure |set_up_known_trans| is like |set_up_trans|, but it
20546 insists that the transformation be entirely known.
20547
20548 @<Declare binary action...@>=
20549 void mp_set_up_known_trans (MP mp,quarterword c) { 
20550   mp_set_up_trans(mp, c);
20551   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20552     exp_err("Transform components aren't all known");
20553 @.Transform components...@>
20554     help3("I'm unable to apply a partially specified transformation",
20555       "except to a fully known pair or transform.",
20556       "Proceed, and I'll omit the transformation.");
20557     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
20558     mp->txx=unity; mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tyy=unity; 
20559     mp->tx=0; mp->ty=0;
20560   }
20561 }
20562
20563 @ Here's a procedure that applies the transform |txx..ty| to a pair of
20564 coordinates in locations |p| and~|q|.
20565
20566 @<Declare binary action...@>= 
20567 void mp_trans (MP mp,pointer p, pointer q) {
20568   scaled v; /* the new |x| value */
20569   v=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->txx)+
20570   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->txy)+mp->tx;
20571   mp->mem[q].sc=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->tyx)+
20572   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->tyy)+mp->ty;
20573   mp->mem[p].sc=v;
20574 }
20575
20576 @ The simplest transformation procedure applies a transform to all
20577 coordinates of a path.  The |path_trans(c)(p)| macro applies
20578 a transformation defined by |cur_exp| and the transform operator |c|
20579 to the path~|p|.
20580
20581 @d path_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20582                      mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20583                      mp_do_path_trans(mp, mp->cur_exp); }
20584
20585 @<Declare binary action...@>=
20586 void mp_do_path_trans (MP mp,pointer p) {
20587   pointer q; /* list traverser */
20588   q=p;
20589   do { 
20590     if ( left_type(q)!=mp_endpoint ) 
20591       mp_trans(mp, q+3,q+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20592     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20593     if ( right_type(q)!=mp_endpoint ) 
20594       mp_trans(mp, q+5,q+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20595 @^data structure assumptions@>
20596     q=mp_link(q);
20597   } while (q!=p);
20598 }
20599
20600 @ Transforming a pen is very similar, except that there are no |left_type|
20601 and |right_type| fields.
20602
20603 @d pen_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20604                     mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20605                     mp_do_pen_trans(mp, mp->cur_exp); }
20606
20607 @<Declare binary action...@>=
20608 void mp_do_pen_trans (MP mp,pointer p) {
20609   pointer q; /* list traverser */
20610   if ( pen_is_elliptical(p) ) {
20611     mp_trans(mp, p+3,p+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20612     mp_trans(mp, p+5,p+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20613   };
20614   q=p;
20615   do { 
20616     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20617 @^data structure assumptions@>
20618     q=mp_link(q);
20619   } while (q!=p);
20620 }
20621
20622 @ The next transformation procedure applies to edge structures. It will do
20623 any transformation, but the results may be substandard if the picture contains
20624 text that uses downloaded bitmap fonts.  The binary action procedure is
20625 |do_edges_trans|, but we also need a function that just scales a picture.
20626 That routine is |scale_edges|.  Both it and the underlying routine |edges_trans|
20627 should be thought of as procedures that update an edge structure |h|, except
20628 that they have to return a (possibly new) structure because of the need to call
20629 |private_edges|.
20630
20631 @<Declare binary action...@>=
20632 pointer mp_edges_trans (MP mp, pointer h) {
20633   pointer q; /* the object being transformed */
20634   pointer r,s; /* for list manipulation */
20635   scaled sx,sy; /* saved transformation parameters */
20636   scaled sqdet; /* square root of determinant for |dash_scale| */
20637   integer sgndet; /* sign of the determinant */
20638   scaled v; /* a temporary value */
20639   h=mp_private_edges(mp, h);
20640   sqdet=mp_sqrt_det(mp, mp->txx,mp->txy,mp->tyx,mp->tyy);
20641   sgndet=mp_ab_vs_cd(mp, mp->txx,mp->tyy,mp->txy,mp->tyx);
20642   if ( dash_list(h)!=null_dash ) {
20643     @<Try to transform the dash list of |h|@>;
20644   }
20645   @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly
20646     without scanning the whole structure@>;  
20647   q=mp_link(dummy_loc(h));
20648   while ( q!=null ) { 
20649     @<Transform graphical object |q|@>;
20650     q=mp_link(q);
20651   }
20652   return h;
20653 }
20654 void mp_do_edges_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
20655   mp_set_up_known_trans(mp, c);
20656   value(p)=mp_edges_trans(mp, value(p));
20657   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20658 }
20659 void mp_scale_edges (MP mp) { 
20660   mp->txx=mp->se_sf; mp->tyy=mp->se_sf;
20661   mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tx=0; mp->ty=0;
20662   mp->se_pic=mp_edges_trans(mp, mp->se_pic);
20663 }
20664
20665 @ @<Try to transform the dash list of |h|@>=
20666 if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0)||
20667      (mp->ty!=0)||(abs(mp->txx)!=abs(mp->tyy))) {
20668   mp_flush_dash_list(mp, h);
20669 } else { 
20670   if ( mp->txx<0 ) { @<Reverse the dash list of |h|@>; } 
20671   @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>;
20672   dash_y(h)=mp_take_scaled(mp, dash_y(h),abs(mp->tyy));
20673 }
20674
20675 @ @<Reverse the dash list of |h|@>=
20676
20677   r=dash_list(h);
20678   dash_list(h)=null_dash;
20679   while ( r!=null_dash ) {
20680     s=r; r=mp_link(r);
20681     v=start_x(s); start_x(s)=stop_x(s); stop_x(s)=v;
20682     mp_link(s)=dash_list(h);
20683     dash_list(h)=s;
20684   }
20685 }
20686
20687 @ @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>=
20688 r=dash_list(h);
20689 while ( r!=null_dash ) {
20690   start_x(r)=mp_take_scaled(mp, start_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20691   stop_x(r)=mp_take_scaled(mp, stop_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20692   r=mp_link(r);
20693 }
20694
20695 @ @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly...@>=
20696 if ( (mp->txx==0)&&(mp->tyy==0) ) {
20697   @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>;
20698 } else if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0) ) {
20699   mp_init_bbox(mp, h);
20700   goto DONE1;
20701 }
20702 if ( minx_val(h)<=maxx_val(h) ) {
20703   @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift by
20704    |(tx,ty)|@>;
20705 }
20706 DONE1:
20707
20708
20709
20710 @ @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>=
20711
20712   v=minx_val(h); minx_val(h)=miny_val(h); miny_val(h)=v;
20713   v=maxx_val(h); maxx_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20714 }
20715
20716 @ The sum ``|txx+txy|'' is whichever of |txx| or |txy| is nonzero.  The other
20717 sum is similar.
20718
20719 @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift...@>=
20720
20721   minx_val(h)=mp_take_scaled(mp, minx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20722   maxx_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20723   miny_val(h)=mp_take_scaled(mp, miny_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20724   maxy_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxy_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20725   if ( mp->txx+mp->txy<0 ) {
20726     v=minx_val(h); minx_val(h)=maxx_val(h); maxx_val(h)=v;
20727   }
20728   if ( mp->tyx+mp->tyy<0 ) {
20729     v=miny_val(h); miny_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20730   }
20731 }
20732
20733 @ Now we ready for the main task of transforming the graphical objects in edge
20734 structure~|h|.
20735
20736 @<Transform graphical object |q|@>=
20737 switch (type(q)) {
20738 case mp_fill_code: case mp_stroked_code: 
20739   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20740   @<Transform |pen_p(q)|, making sure polygonal pens stay counter-clockwise@>;
20741   break;
20742 case mp_start_clip_code: case mp_start_bounds_code: 
20743   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20744   break;
20745 case mp_text_code: 
20746   r=text_tx_loc(q);
20747   @<Transform the compact transformation starting at |r|@>;
20748   break;
20749 case mp_stop_clip_code: case mp_stop_bounds_code: 
20750   break;
20751 } /* there are no other cases */
20752
20753 @ Note that the shift parameters |(tx,ty)| apply only to the path being stroked.
20754 The |dash_scale| has to be adjusted  to scale the dash lengths in |dash_p(q)|
20755 since the \ps\ output procedures will try to compensate for the transformation
20756 we are applying to |pen_p(q)|.  Since this compensation is based on the square
20757 root of the determinant, |sqdet| is the appropriate factor.
20758
20759 @<Transform |pen_p(q)|, making sure...@>=
20760 if ( pen_p(q)!=null ) {
20761   sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20762   mp->tx=0; mp->ty=0;
20763   mp_do_pen_trans(mp, pen_p(q));
20764   if ( ((type(q)==mp_stroked_code)&&(dash_p(q)!=null)) )
20765     dash_scale(q)=mp_take_scaled(mp, dash_scale(q),sqdet);
20766   if ( ! pen_is_elliptical(pen_p(q)) )
20767     if ( sgndet<0 )
20768       pen_p(q)=mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, pen_p(q)),true); 
20769          /* this unreverses the pen */
20770   mp->tx=sx; mp->ty=sy;
20771 }
20772
20773 @ This uses the fact that transformations are stored in the order
20774 |(tx,ty,txx,txy,tyx,tyy)|.
20775 @^data structure assumptions@>
20776
20777 @<Transform the compact transformation starting at |r|@>=
20778 mp_trans(mp, r,r+1);
20779 sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20780 mp->tx=0; mp->ty=0;
20781 mp_trans(mp, r+2,r+4);
20782 mp_trans(mp, r+3,r+5);
20783 mp->tx=sx; mp->ty=sy
20784
20785 @ The hard cases of transformation occur when big nodes are involved,
20786 and when some of their components are unknown.
20787
20788 @<Declare binary action...@>=
20789 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>
20790 void mp_big_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) {
20791   pointer q,r,pp,qq; /* list manipulation registers */
20792   quarterword s; /* size of a big node */
20793   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=value(p); r=q+s;
20794   do {  
20795     r=r-2;
20796     if ( type(r)!=mp_known ) {
20797       @<Transform an unknown big node and |return|@>;
20798     }
20799   } while (r!=q);
20800   @<Transform a known big node@>;
20801 } /* node |p| will now be recycled by |do_binary| */
20802
20803 @ @<Transform an unknown big node and |return|@>=
20804
20805   mp_set_up_known_trans(mp, c); mp_make_exp_copy(mp, p); 
20806   r=value(mp->cur_exp);
20807   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20808     mp_bilin1(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,xy_part_loc(q),mp->tyx,0);
20809     mp_bilin1(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,xx_part_loc(q),mp->tyx,0);
20810     mp_bilin1(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,yy_part_loc(q),mp->txy,0);
20811     mp_bilin1(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,yx_part_loc(q),mp->txy,0);
20812   }
20813   mp_bilin1(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,x_part_loc(q),mp->tyx,mp->ty);
20814   mp_bilin1(mp, x_part_loc(r),mp->txx,y_part_loc(q),mp->txy,mp->tx);
20815   return;
20816 }
20817
20818 @ Let |p| point to a two-word value field inside a big node of |cur_exp|,
20819 and let |q| point to a another value field. The |bilin1| procedure
20820 replaces |p| by $p\cdot t+q\cdot u+\delta$.
20821
20822 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20823 void mp_bilin1 (MP mp, pointer p, scaled t, pointer q, 
20824                 scaled u, scaled delta) {
20825   pointer r; /* list traverser */
20826   if ( t!=unity ) mp_dep_mult(mp, p,t,true);
20827   if ( u!=0 ) {
20828     if ( type(q)==mp_known ) {
20829       delta+=mp_take_scaled(mp, value(q),u);
20830     } else { 
20831       @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>;
20832       dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),u,dep_list(q),
20833                                mp_proto_dependent,type(q));
20834     }
20835   }
20836   if ( type(p)==mp_known ) {
20837     value(p)+=delta;
20838   } else {
20839     r=dep_list(p);
20840     while ( info(r)!=null ) r=mp_link(r);
20841     delta+=value(r);
20842     if ( r!=dep_list(p) ) value(r)=delta;
20843     else { mp_recycle_value(mp, p); type(p)=mp_known; value(p)=delta; };
20844   }
20845   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20846 }
20847
20848 @ @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>=
20849 if ( type(p)!=mp_proto_dependent ) {
20850   if ( type(p)==mp_known ) 
20851     mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, value(p)));
20852   else 
20853     dep_list(p)=mp_p_times_v(mp, dep_list(p),unity,mp_dependent,
20854                              mp_proto_dependent,true);
20855   type(p)=mp_proto_dependent;
20856 }
20857
20858 @ @<Transform a known big node@>=
20859 mp_set_up_trans(mp, c);
20860 if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20861   @<Transform known by known@>;
20862 } else { 
20863   pp=mp_stash_cur_exp(mp); qq=value(pp);
20864   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20865   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20866     mp_bilin2(mp, yy_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20867       value(xy_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20868     mp_bilin2(mp, yx_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20869       value(xx_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20870     mp_bilin2(mp, xy_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20871       value(yy_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20872     mp_bilin2(mp, xx_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20873       value(yx_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20874   };
20875   mp_bilin2(mp, y_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20876     value(x_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),y_part_loc(qq));
20877   mp_bilin2(mp, x_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20878     value(y_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),x_part_loc(qq));
20879   mp_recycle_value(mp, pp); mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
20880 }
20881
20882 @ Let |p| be a |mp_proto_dependent| value whose dependency list ends
20883 at |dep_final|. The following procedure adds |v| times another
20884 numeric quantity to~|p|.
20885
20886 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20887 void mp_add_mult_dep (MP mp,pointer p, scaled v, pointer r) { 
20888   if ( type(r)==mp_known ) {
20889     value(mp->dep_final)+=mp_take_scaled(mp, value(r),v);
20890   } else  { 
20891     dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),v,dep_list(r),
20892                                                          mp_proto_dependent,type(r));
20893     if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20894   }
20895 }
20896
20897 @ The |bilin2| procedure is something like |bilin1|, but with known
20898 and unknown quantities reversed. Parameter |p| points to a value field
20899 within the big node for |cur_exp|; and |type(p)=mp_known|. Parameters
20900 |t| and~|u| point to value fields elsewhere; so does parameter~|q|,
20901 unless it is |null| (which stands for zero). Location~|p| will be
20902 replaced by $p\cdot t+v\cdot u+q$.
20903
20904 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20905 void mp_bilin2 (MP mp,pointer p, pointer t, scaled v, 
20906                 pointer u, pointer q) {
20907   scaled vv; /* temporary storage for |value(p)| */
20908   vv=value(p); type(p)=mp_proto_dependent;
20909   mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, 0)); /* this sets |dep_final| */
20910   if ( vv!=0 ) 
20911     mp_add_mult_dep(mp, p,vv,t); /* |dep_final| doesn't change */
20912   if ( v!=0 ) mp_add_mult_dep(mp, p,v,u);
20913   if ( q!=null ) mp_add_mult_dep(mp, p,unity,q);
20914   if ( dep_list(p)==mp->dep_final ) {
20915     vv=value(mp->dep_final); mp_recycle_value(mp, p);
20916     type(p)=mp_known; value(p)=vv;
20917   }
20918 }
20919
20920 @ @<Transform known by known@>=
20921
20922   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20923   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20924     mp_bilin3(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,value(xy_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20925     mp_bilin3(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,value(xx_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20926     mp_bilin3(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,value(yy_part_loc(q)),mp->txy,0);
20927     mp_bilin3(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,value(yx_part_loc(q)),mp->txy,0);
20928   }
20929   mp_bilin3(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,value(x_part_loc(q)),mp->tyx,mp->ty);
20930   mp_bilin3(mp, x_part_loc(r),mp->txx,value(y_part_loc(q)),mp->txy,mp->tx);
20931 }
20932
20933 @ Finally, in |bilin3| everything is |known|.
20934
20935 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20936 void mp_bilin3 (MP mp,pointer p, scaled t, 
20937                scaled v, scaled u, scaled delta) { 
20938   if ( t!=unity )
20939     delta+=mp_take_scaled(mp, value(p),t);
20940   else 
20941     delta+=value(p);
20942   if ( u!=0 ) value(p)=delta+mp_take_scaled(mp, v,u);
20943   else value(p)=delta;
20944 }
20945
20946 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20947 case concatenate: 
20948   if ( (mp->cur_type==mp_string_type)&&(type(p)==mp_string_type) ) mp_cat(mp, p);
20949   else mp_bad_binary(mp, p,concatenate);
20950   break;
20951 case substring_of: 
20952   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_string_type) )
20953     mp_chop_string(mp, value(p));
20954   else mp_bad_binary(mp, p,substring_of);
20955   break;
20956 case subpath_of: 
20957   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
20958   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_path_type) )
20959     mp_chop_path(mp, value(p));
20960   else mp_bad_binary(mp, p,subpath_of);
20961   break;
20962
20963 @ @<Declare binary action...@>=
20964 void mp_cat (MP mp,pointer p) {
20965   str_number a,b; /* the strings being concatenated */
20966   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
20967   a=value(p); b=mp->cur_exp; str_room(length(a)+length(b));
20968   for (k=mp->str_start[a];k<=str_stop(a)-1;k++) {
20969     append_char(mp->str_pool[k]);
20970   }
20971   for (k=mp->str_start[b];k<=str_stop(b)-1;k++) {
20972     append_char(mp->str_pool[k]);
20973   }
20974   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(b);
20975 }
20976
20977 @ @<Declare binary action...@>=
20978 void mp_chop_string (MP mp,pointer p) {
20979   integer a, b; /* start and stop points */
20980   integer l; /* length of the original string */
20981   integer k; /* runs from |a| to |b| */
20982   str_number s; /* the original string */
20983   boolean reversed; /* was |a>b|? */
20984   a=mp_round_unscaled(mp, value(x_part_loc(p)));
20985   b=mp_round_unscaled(mp, value(y_part_loc(p)));
20986   if ( a<=b ) reversed=false;
20987   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
20988   s=mp->cur_exp; l=length(s);
20989   if ( a<0 ) { 
20990     a=0;
20991     if ( b<0 ) b=0;
20992   }
20993   if ( b>l ) { 
20994     b=l;
20995     if ( a>l ) a=l;
20996   }
20997   str_room(b-a);
20998   if ( reversed ) {
20999     for (k=mp->str_start[s]+b-1;k>=mp->str_start[s]+a;k--)  {
21000       append_char(mp->str_pool[k]);
21001     }
21002   } else  {
21003     for (k=mp->str_start[s]+a;k<=mp->str_start[s]+b-1;k++)  {
21004       append_char(mp->str_pool[k]);
21005     }
21006   }
21007   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(s);
21008 }
21009
21010 @ @<Declare binary action...@>=
21011 void mp_chop_path (MP mp,pointer p) {
21012   pointer q; /* a knot in the original path */
21013   pointer pp,qq,rr,ss; /* link variables for copies of path nodes */
21014   scaled a,b,k,l; /* indices for chopping */
21015   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21016   l=mp_path_length(mp); a=value(x_part_loc(p)); b=value(y_part_loc(p));
21017   if ( a<=b ) reversed=false;
21018   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21019   @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>;
21020   q=mp->cur_exp;
21021   while ( a>=unity ) {
21022     q=mp_link(q); a=a-unity; b=b-unity;
21023   }
21024   if ( b==a ) {
21025     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>; 
21026   } else { 
21027     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>; 
21028   }
21029   left_type(pp)=mp_endpoint; right_type(qq)=mp_endpoint; mp_link(qq)=pp;
21030   mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp);
21031   if ( reversed ) {
21032     mp->cur_exp=mp_link(mp_htap_ypoc(mp, pp)); mp_toss_knot_list(mp, pp);
21033   } else {
21034     mp->cur_exp=pp;
21035   }
21036 }
21037
21038 @ @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>=
21039 if ( a<0 ) {
21040   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21041     a=0; if ( b<0 ) b=0;
21042   } else  {
21043     do {  a=a+l; b=b+l; } while (a<0); /* a cycle always has length |l>0| */
21044   }
21045 }
21046 if ( b>l ) {
21047   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21048     b=l; if ( a>l ) a=l;
21049   } else {
21050     while ( a>=l ) { 
21051       a=a-l; b=b-l;
21052     }
21053   }
21054 }
21055
21056 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>=
21057
21058   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21059   do {  
21060     q=mp_link(q); rr=qq; qq=mp_copy_knot(mp, q); mp_link(rr)=qq; b=b-unity;
21061   } while (b>0);
21062   if ( a>0 ) {
21063     ss=pp; pp=mp_link(pp);
21064     mp_split_cubic(mp, ss,a*010000); pp=mp_link(ss);
21065     mp_free_node(mp, ss,knot_node_size);
21066     if ( rr==ss ) {
21067       b=mp_make_scaled(mp, b,unity-a); rr=pp;
21068     }
21069   }
21070   if ( b<0 ) {
21071     mp_split_cubic(mp, rr,(b+unity)*010000);
21072     mp_free_node(mp, qq,knot_node_size);
21073     qq=mp_link(rr);
21074   }
21075 }
21076
21077 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>=
21078
21079   if ( a>0 ) { mp_split_cubic(mp, q,a*010000); q=mp_link(q); };
21080   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21081 }
21082
21083 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21084 case point_of: case precontrol_of: case postcontrol_of: 
21085   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21086      mp_pair_to_path(mp);
21087   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21088     mp_find_point(mp, value(p),c);
21089   else 
21090     mp_bad_binary(mp, p,c);
21091   break;
21092 case pen_offset_of: 
21093   if ( (mp->cur_type==mp_pen_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21094     mp_set_up_offset(mp, value(p));
21095   else 
21096     mp_bad_binary(mp, p,pen_offset_of);
21097   break;
21098 case direction_time_of: 
21099   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21100   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21101     mp_set_up_direction_time(mp, value(p));
21102   else 
21103     mp_bad_binary(mp, p,direction_time_of);
21104   break;
21105 case envelope_of:
21106   if ( (type(p) != mp_pen_type) || (mp->cur_type != mp_path_type) )
21107     mp_bad_binary(mp, p,envelope_of);
21108   else
21109     mp_set_up_envelope(mp, p);
21110   break;
21111
21112 @ @<Declare binary action...@>=
21113 void mp_set_up_offset (MP mp,pointer p) { 
21114   mp_find_offset(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp);
21115   mp_pair_value(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);
21116 }
21117 void mp_set_up_direction_time (MP mp,pointer p) { 
21118   mp_flush_cur_exp(mp, mp_find_direction_time(mp, value(x_part_loc(p)),
21119   value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp));
21120 }
21121 void mp_set_up_envelope (MP mp,pointer p) {
21122   quarterword ljoin, lcap;
21123   scaled miterlim;
21124   pointer q = mp_copy_path(mp, mp->cur_exp); /* the original path */
21125   /* TODO: accept elliptical pens for straight paths */
21126   if (pen_is_elliptical(value(p))) {
21127     mp_bad_envelope_pen(mp);
21128     mp->cur_exp = q;
21129     mp->cur_type = mp_path_type;
21130     return;
21131   }
21132   if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin=2;
21133   else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin=1;
21134   else ljoin=0;
21135   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap=2;
21136   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap=1;
21137   else lcap=0;
21138   if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
21139     miterlim=unity;
21140   else
21141     miterlim=mp->internal[mp_miterlimit];
21142   mp->cur_exp = mp_make_envelope(mp, q, value(p), ljoin,lcap,miterlim);
21143   mp->cur_type = mp_path_type;
21144 }
21145
21146 @ @<Declare binary action...@>=
21147 void mp_find_point (MP mp,scaled v, quarterword c) {
21148   pointer p; /* the path */
21149   scaled n; /* its length */
21150   p=mp->cur_exp;
21151   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
21152   do {  p=mp_link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
21153   if ( n==0 ) { 
21154     v=0; 
21155   } else if ( v<0 ) {
21156     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=0;
21157     else v=n-1-((-v-1) % n);
21158   } else if ( v>n ) {
21159     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=n;
21160     else v=v % n;
21161   }
21162   p=mp->cur_exp;
21163   while ( v>=unity ) { p=mp_link(p); v=v-unity;  };
21164   if ( v!=0 ) {
21165      @<Insert a fractional node by splitting the cubic@>;
21166   }
21167   @<Set the current expression to the desired path coordinates@>;
21168 }
21169
21170 @ @<Insert a fractional node...@>=
21171 { mp_split_cubic(mp, p,v*010000); p=mp_link(p); }
21172
21173 @ @<Set the current expression to the desired path coordinates...@>=
21174 switch (c) {
21175 case point_of: 
21176   mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21177   break;
21178 case precontrol_of: 
21179   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21180   else mp_pair_value(mp, left_x(p),left_y(p));
21181   break;
21182 case postcontrol_of: 
21183   if ( right_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21184   else mp_pair_value(mp, right_x(p),right_y(p));
21185   break;
21186 } /* there are no other cases */
21187
21188 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21189 case arc_time_of: 
21190   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21191      mp_pair_to_path(mp);
21192   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21193     mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_time(mp, mp->cur_exp,value(p)));
21194   else 
21195     mp_bad_binary(mp, p,c);
21196   break;
21197
21198 @ @<Additional cases of bin...@>=
21199 case intersect: 
21200   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
21201     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p);
21202     mp_pair_to_path(mp); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
21203   };
21204   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21205   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_path_type) ) {
21206     mp_path_intersection(mp, value(p),mp->cur_exp);
21207     mp_pair_value(mp, mp->cur_t,mp->cur_tt);
21208   } else {
21209     mp_bad_binary(mp, p,intersect);
21210   }
21211   break;
21212
21213 @ @<Additional cases of bin...@>=
21214 case in_font:
21215   if ( (mp->cur_type!=mp_string_type)||(type(p)!=mp_string_type)) 
21216     mp_bad_binary(mp, p,in_font);
21217   else { mp_do_infont(mp, p); binary_return; }
21218   break;
21219
21220 @ Function |new_text_node| owns the reference count for its second argument
21221 (the text string) but not its first (the font name).
21222
21223 @<Declare binary action...@>=
21224 void mp_do_infont (MP mp,pointer p) {
21225   pointer q;
21226   q=mp_get_node(mp, edge_header_size);
21227   mp_init_edges(mp, q);
21228   mp_link(obj_tail(q))=mp_new_text_node(mp,str(mp->cur_exp),value(p));
21229   obj_tail(q)=mp_link(obj_tail(q));
21230   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
21231   mp_flush_cur_exp(mp, q);
21232   mp->cur_type=mp_picture_type;
21233 }
21234
21235 @* \[40] Statements and commands.
21236 The chief executive of \MP\ is the |do_statement| routine, which
21237 contains the master switch that causes all the various pieces of \MP\
21238 to do their things, in the right order.
21239
21240 In a sense, this is the grand climax of the program: It applies all the
21241 tools that we have worked so hard to construct. In another sense, this is
21242 the messiest part of the program: It necessarily refers to other pieces
21243 of code all over the place, so that a person can't fully understand what is
21244 going on without paging back and forth to be reminded of conventions that
21245 are defined elsewhere. We are now at the hub of the web.
21246
21247 The structure of |do_statement| itself is quite simple.  The first token
21248 of the statement is fetched using |get_x_next|.  If it can be the first
21249 token of an expression, we look for an equation, an assignment, or a
21250 title. Otherwise we use a \&{case} construction to branch at high speed to
21251 the appropriate routine for various and sundry other types of commands,
21252 each of which has an ``action procedure'' that does the necessary work.
21253
21254 The program uses the fact that
21255 $$\hbox{|min_primary_command=max_statement_command=type_name|}$$
21256 to interpret a statement that starts with, e.g., `\&{string}',
21257 as a type declaration rather than a boolean expression.
21258
21259 @c void mp_do_statement (MP mp) { /* governs \MP's activities */
21260   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp);
21261   if ( mp->cur_cmd>max_primary_command ) {
21262     @<Worry about bad statement@>;
21263   } else if ( mp->cur_cmd>max_statement_command ) {
21264     @<Do an equation, assignment, title, or
21265      `$\langle\,$expression$\,\rangle\,$\&{endgroup}'@>;
21266   } else {
21267     @<Do a statement that doesn't begin with an expression@>;
21268   }
21269   if ( mp->cur_cmd<semicolon )
21270     @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>;
21271   mp->error_count=0;
21272 }
21273
21274 @ @<Declarations@>=
21275 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>
21276
21277 @ The only command codes |>max_primary_command| that can be present
21278 at the beginning of a statement are |semicolon| and higher; these
21279 occur when the statement is null.
21280
21281 @<Worry about bad statement@>=
21282
21283   if ( mp->cur_cmd<semicolon ) {
21284     print_err("A statement can't begin with `");
21285 @.A statement can't begin with x@>
21286     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); mp_print_char(mp, xord('\''));
21287     help5("I was looking for the beginning of a new statement.",
21288       "If you just proceed without changing anything, I'll ignore",
21289       "everything up to the next `;'. Please insert a semicolon",
21290       "now in front of anything that you don't want me to delete.",
21291       "(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21292 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21293     mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp);
21294   }
21295 }
21296
21297 @ The help message printed here says that everything is flushed up to
21298 a semicolon, but actually the commands |end_group| and |stop| will
21299 also terminate a statement.
21300
21301 @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>=
21302
21303   print_err("Extra tokens will be flushed");
21304 @.Extra tokens will be flushed@>
21305   help6("I've just read as much of that statement as I could fathom,",
21306         "so a semicolon should have been next. It's very puzzling...",
21307         "but I'll try to get myself back together, by ignoring",
21308         "everything up to the next `;'. Please insert a semicolon",
21309         "now in front of anything that you don't want me to delete.",
21310         "(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21311 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21312   mp_back_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21313   do {  
21314     get_t_next;
21315     @<Decrease the string reference count...@>;
21316   } while (! end_of_statement); /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
21317   mp->scanner_status=normal;
21318 }
21319
21320 @ If |do_statement| ends with |cur_cmd=end_group|, we should have
21321 |cur_type=mp_vacuous| unless the statement was simply an expression;
21322 in the latter case, |cur_type| and |cur_exp| should represent that
21323 expression.
21324
21325 @<Do a statement that doesn't...@>=
21326
21327   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) 
21328     show_cur_cmd_mod;
21329   switch (mp->cur_cmd ) {
21330   case type_name:mp_do_type_declaration(mp); break;
21331   case macro_def:
21332     if ( mp->cur_mod>var_def ) mp_make_op_def(mp);
21333     else if ( mp->cur_mod>end_def ) mp_scan_def(mp);
21334      break;
21335   @<Cases of |do_statement| that invoke particular commands@>;
21336   } /* there are no other cases */
21337   mp->cur_type=mp_vacuous;
21338 }
21339
21340 @ The most important statements begin with expressions.
21341
21342 @<Do an equation, assignment, title, or...@>=
21343
21344   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21345   if ( mp->cur_cmd<end_group ) {
21346     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21347     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21348     else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {@<Do a title@> ; }
21349     else if ( mp->cur_type!=mp_vacuous ){ 
21350       exp_err("Isolated expression");
21351 @.Isolated expression@>
21352       help3("I couldn't find an `=' or `:=' after the",
21353         "expression that is shown above this error message,",
21354         "so I guess I'll just ignore it and carry on.");
21355       mp_put_get_error(mp);
21356     }
21357     mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous;
21358   }
21359 }
21360
21361 @ @<Do a title@>=
21362
21363   if ( mp->internal[mp_tracing_titles]>0 ) {
21364     mp_print_nl(mp, "");  mp_print_str(mp, mp->cur_exp); update_terminal;
21365   }
21366 }
21367
21368 @ Equations and assignments are performed by the pair of mutually recursive
21369 @^recursion@>
21370 routines |do_equation| and |do_assignment|. These routines are called when
21371 |cur_cmd=equals| and when |cur_cmd=assignment|, respectively; the left-hand
21372 side is in |cur_type| and |cur_exp|, while the right-hand side is yet
21373 to be scanned. After the routines are finished, |cur_type| and |cur_exp|
21374 will be equal to the right-hand side (which will normally be equal
21375 to the left-hand side).
21376
21377 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21378 @<Declare the procedure called |try_eq|@>
21379 @<Declare the procedure called |make_eq|@>
21380 void mp_do_equation (MP mp) ;
21381
21382 @ @c
21383 void mp_do_equation (MP mp) {
21384   pointer lhs; /* capsule for the left-hand side */
21385   pointer p; /* temporary register */
21386   lhs=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); 
21387   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21388   if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21389   else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21390   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21391     @<Trace the current equation@>;
21392   if ( mp->cur_type==mp_unknown_path ) if ( type(lhs)==mp_pair_type ) {
21393     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, lhs); lhs=p;
21394   }; /* in this case |make_eq| will change the pair to a path */
21395   mp_make_eq(mp, lhs); /* equate |lhs| to |(cur_type,cur_exp)| */
21396 }
21397
21398 @ And |do_assignment| is similar to |do_equation|:
21399
21400 @<Declarations@>=
21401 void mp_do_assignment (MP mp);
21402
21403 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21404 void mp_do_assignment (MP mp) ;
21405
21406 @ @c
21407 void mp_do_assignment (MP mp) {
21408   pointer lhs; /* token list for the left-hand side */
21409   pointer p; /* where the left-hand value is stored */
21410   pointer q; /* temporary capsule for the right-hand value */
21411   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) { 
21412     exp_err("Improper `:=' will be changed to `='");
21413 @.Improper `:='@>
21414     help2("I didn't find a variable name at the left of the `:=',",
21415           "so I'm going to pretend that you said `=' instead.");
21416     mp_error(mp); mp_do_equation(mp);
21417   } else { 
21418     lhs=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
21419     mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21420     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21421     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21422     if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21423       @<Trace the current assignment@>;
21424     if ( info(lhs)>hash_end ) {
21425       @<Assign the current expression to an internal variable@>;
21426     } else  {
21427       @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>;
21428     }
21429     mp_flush_node_list(mp, lhs);
21430   }
21431 }
21432
21433 @ @<Trace the current equation@>=
21434
21435   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_exp(mp,lhs,0);
21436   mp_print(mp,")=("); mp_print_exp(mp,null,0); 
21437   mp_print(mp,")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
21438 }
21439
21440 @ @<Trace the current assignment@>=
21441
21442   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
21443   if ( info(lhs)>hash_end ) 
21444      mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21445   else 
21446      mp_show_token_list(mp, lhs,null,1000,0);
21447   mp_print(mp, ":="); mp_print_exp(mp, null,0); 
21448   mp_print_char(mp, xord('}')); mp_end_diagnostic(mp, false);
21449 }
21450
21451 @ @<Assign the current expression to an internal variable@>=
21452 if ( mp->cur_type==mp_known )  {
21453   mp->internal[info(lhs)-(hash_end)]=mp->cur_exp;
21454 } else { 
21455   exp_err("Internal quantity `");
21456 @.Internal quantity...@>
21457   mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21458   mp_print(mp, "' must receive a known value");
21459   help2("I can\'t set an internal quantity to anything but a known",
21460         "numeric value, so I'll have to ignore this assignment.");
21461   mp_put_get_error(mp);
21462 }
21463
21464 @ @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>=
21465
21466   p=mp_find_variable(mp, lhs);
21467   if ( p!=null ) {
21468     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp->cur_type=mp_und_type(mp, p); 
21469     mp_recycle_value(mp, p);
21470     type(p)=mp->cur_type; value(p)=null; mp_make_exp_copy(mp, p);
21471     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q); mp_make_eq(mp, p);
21472   } else  { 
21473     mp_obliterated(mp, lhs); mp_put_get_error(mp);
21474   }
21475 }
21476
21477
21478 @ And now we get to the nitty-gritty. The |make_eq| procedure is given
21479 a pointer to a capsule that is to be equated to the current expression.
21480
21481 @<Declare the procedure called |make_eq|@>=
21482 void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) ;
21483
21484
21485
21486 @c void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) {
21487   quarterword t; /* type of the left-hand side */
21488   pointer p,q; /* pointers inside of big nodes */
21489   integer v=0; /* value of the left-hand side */
21490 RESTART: 
21491   t=type(lhs);
21492   if ( t<=mp_pair_type ) v=value(lhs);
21493   switch (t) {
21494   @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless |cur_type|
21495     is incompatible with~|t|@>;
21496   } /* all cases have been listed */
21497   @<Announce that the equation cannot be performed@>;
21498 DONE:
21499   check_arith; mp_recycle_value(mp, lhs); 
21500   mp_free_node(mp, lhs,value_node_size);
21501 }
21502
21503 @ @<Announce that the equation cannot be performed@>=
21504 mp_disp_err(mp, lhs,""); 
21505 exp_err("Equation cannot be performed (");
21506 @.Equation cannot be performed@>
21507 if ( type(lhs)<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, type(lhs));
21508 else mp_print(mp, "numeric");
21509 mp_print_char(mp, xord('='));
21510 if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, mp->cur_type);
21511 else mp_print(mp, "numeric");
21512 mp_print_char(mp, xord(')'));
21513 help2("I'm sorry, but I don't know how to make such things equal.",
21514       "(See the two expressions just above the error message.)");
21515 mp_put_get_error(mp)
21516
21517 @ @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless...@>=
21518 case mp_boolean_type: case mp_string_type: case mp_pen_type:
21519 case mp_path_type: case mp_picture_type:
21520   if ( mp->cur_type==t+unknown_tag ) { 
21521     mp_nonlinear_eq(mp, v,mp->cur_exp,false); 
21522     mp_unstash_cur_exp(mp, mp->cur_exp); goto DONE;
21523   } else if ( mp->cur_type==t ) {
21524     @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>;
21525   }
21526   break;
21527 case unknown_types:
21528   if ( mp->cur_type==t-unknown_tag ) { 
21529     mp_nonlinear_eq(mp, mp->cur_exp,lhs,true); goto DONE;
21530   } else if ( mp->cur_type==t ) { 
21531     mp_ring_merge(mp, lhs,mp->cur_exp); goto DONE;
21532   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) {
21533     if ( t==mp_unknown_path ) { 
21534      mp_pair_to_path(mp); goto RESTART;
21535     };
21536   }
21537   break;
21538 case mp_transform_type: case mp_color_type:
21539 case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
21540   if ( mp->cur_type==t ) {
21541     @<Do multiple equations and |goto done|@>;
21542   }
21543   break;
21544 case mp_known: case mp_dependent:
21545 case mp_proto_dependent: case mp_independent:
21546   if ( mp->cur_type>=mp_known ) { 
21547     mp_try_eq(mp, lhs,null); goto DONE;
21548   };
21549   break;
21550 case mp_vacuous:
21551   break;
21552
21553 @ @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>=
21554
21555   if ( mp->cur_type<=mp_string_type ) {
21556     if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
21557       if ( mp_str_vs_str(mp, v,mp->cur_exp)!=0 ) {
21558         goto NOT_FOUND;
21559       }
21560     } else if ( v!=mp->cur_exp ) {
21561       goto NOT_FOUND;
21562     }
21563     @<Exclaim about a redundant equation@>; goto DONE;
21564   }
21565   print_err("Redundant or inconsistent equation");
21566 @.Redundant or inconsistent equation@>
21567   help2("An equation between already-known quantities can't help.",
21568         "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21569   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21570 NOT_FOUND: 
21571   print_err("Inconsistent equation");
21572 @.Inconsistent equation@>
21573   help2("The equation I just read contradicts what was said before.",
21574         "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21575   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21576 }
21577
21578 @ @<Do multiple equations and |goto done|@>=
21579
21580   p=v+mp->big_node_size[t]; 
21581   q=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[t];
21582   do {  
21583     p=p-2; q=q-2; mp_try_eq(mp, p,q);
21584   } while (p!=v);
21585   goto DONE;
21586 }
21587
21588 @ The first argument to |try_eq| is the location of a value node
21589 in a capsule that will soon be recycled. The second argument is
21590 either a location within a pair or transform node pointed to by
21591 |cur_exp|, or it is |null| (which means that |cur_exp| itself
21592 serves as the second argument). The idea is to leave |cur_exp| unchanged,
21593 but to equate the two operands.
21594
21595 @<Declare the procedure called |try_eq|@>=
21596 void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) ;
21597
21598
21599 @c void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) {
21600   pointer p; /* dependency list for right operand minus left operand */
21601   int t; /* the type of list |p| */
21602   pointer q; /* the constant term of |p| is here */
21603   pointer pp; /* dependency list for right operand */
21604   int tt; /* the type of list |pp| */
21605   boolean copied; /* have we copied a list that ought to be recycled? */
21606   @<Remove the left operand from its container, negate it, and
21607     put it into dependency list~|p| with constant term~|q|@>;
21608   @<Add the right operand to list |p|@>;
21609   if ( info(p)==null ) {
21610     @<Deal with redundant or inconsistent equation@>;
21611   } else { 
21612     mp_linear_eq(mp, p,t);
21613     if ( r==null ) if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21614       if ( type(mp->cur_exp)==mp_known ) {
21615         pp=mp->cur_exp; mp->cur_exp=value(mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_known;
21616         mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
21617       }
21618     }
21619   }
21620 }
21621
21622 @ @<Remove the left operand from its container, negate it, and...@>=
21623 t=type(l);
21624 if ( t==mp_known ) { 
21625   t=mp_dependent; p=mp_const_dependency(mp, -value(l)); q=p;
21626 } else if ( t==mp_independent ) {
21627   t=mp_dependent; p=mp_single_dependency(mp, l); negate(value(p));
21628   q=mp->dep_final;
21629 } else { 
21630   p=dep_list(l); q=p;
21631   while (1) { 
21632     negate(value(q));
21633     if ( info(q)==null ) break;
21634     q=mp_link(q);
21635   }
21636   mp_link(prev_dep(l))=mp_link(q); prev_dep(mp_link(q))=prev_dep(l);
21637   type(l)=mp_known;
21638 }
21639
21640 @ @<Deal with redundant or inconsistent equation@>=
21641
21642   if ( abs(value(p))>64 ) { /* off by .001 or more */
21643     print_err("Inconsistent equation");
21644 @.Inconsistent equation@>
21645     mp_print(mp, " (off by "); mp_print_scaled(mp, value(p)); 
21646     mp_print_char(mp, xord(')'));
21647     help2("The equation I just read contradicts what was said before.",
21648           "But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21649     mp_put_get_error(mp);
21650   } else if ( r==null ) {
21651     @<Exclaim about a redundant equation@>;
21652   }
21653   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
21654 }
21655
21656 @ @<Add the right operand to list |p|@>=
21657 if ( r==null ) {
21658   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
21659     value(q)=value(q)+mp->cur_exp; goto DONE1;
21660   } else { 
21661     tt=mp->cur_type;
21662     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
21663     else pp=dep_list(mp->cur_exp);
21664   } 
21665 } else {
21666   if ( type(r)==mp_known ) {
21667     value(q)=value(q)+value(r); goto DONE1;
21668   } else { 
21669     tt=type(r);
21670     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, r);
21671     else pp=dep_list(r);
21672   }
21673 }
21674 if ( tt!=mp_independent ) copied=false;
21675 else  { copied=true; tt=mp_dependent; };
21676 @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>;
21677 if ( copied ) mp_flush_node_list(mp, pp);
21678 DONE1:
21679
21680 @ @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>=
21681 mp->watch_coefs=false;
21682 if ( t==tt ) {
21683   p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21684 } else if ( t==mp_proto_dependent ) {
21685   p=mp_p_plus_fq(mp, p,unity,pp,mp_proto_dependent,mp_dependent);
21686 } else { 
21687   q=p;
21688   while ( info(q)!=null ) {
21689     value(q)=mp_round_fraction(mp, value(q)); q=mp_link(q);
21690   }
21691   t=mp_proto_dependent; p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21692 }
21693 mp->watch_coefs=true;
21694
21695 @ Our next goal is to process type declarations. For this purpose it's
21696 convenient to have a procedure that scans a $\langle\,$declared
21697 variable$\,\rangle$ and returns the corresponding token list. After the
21698 following procedure has acted, the token after the declared variable
21699 will have been scanned, so it will appear in |cur_cmd|, |cur_mod|,
21700 and~|cur_sym|.
21701
21702 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>=
21703 pointer mp_scan_declared_variable (MP mp) {
21704   pointer x; /* hash address of the variable's root */
21705   pointer h,t; /* head and tail of the token list to be returned */
21706   pointer l; /* hash address of left bracket */
21707   mp_get_symbol(mp); x=mp->cur_sym;
21708   if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21709   h=mp_get_avail(mp); info(h)=x; t=h;
21710   while (1) { 
21711     mp_get_x_next(mp);
21712     if ( mp->cur_sym==0 ) break;
21713     if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity)  {
21714       if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
21715         @<Descend past a collective subscript@>;
21716       } else {
21717         break;
21718       }
21719     }
21720     mp_link(t)=mp_get_avail(mp); t=mp_link(t); info(t)=mp->cur_sym;
21721   }
21722   if ( (eq_type(x)%outer_tag)!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21723   if ( equiv(x)==null ) mp_new_root(mp, x);
21724   return h;
21725 }
21726
21727 @ If the subscript isn't collective, we don't accept it as part of the
21728 declared variable.
21729
21730 @<Descend past a collective subscript@>=
21731
21732   l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
21733   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
21734     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=l; mp->cur_cmd=left_bracket; break;
21735   } else {
21736     mp->cur_sym=collective_subscript;
21737   }
21738 }
21739
21740 @ Type declarations are introduced by the following primitive operations.
21741
21742 @<Put each...@>=
21743 mp_primitive(mp, "numeric",type_name,mp_numeric_type);
21744 @:numeric_}{\&{numeric} primitive@>
21745 mp_primitive(mp, "string",type_name,mp_string_type);
21746 @:string_}{\&{string} primitive@>
21747 mp_primitive(mp, "boolean",type_name,mp_boolean_type);
21748 @:boolean_}{\&{boolean} primitive@>
21749 mp_primitive(mp, "path",type_name,mp_path_type);
21750 @:path_}{\&{path} primitive@>
21751 mp_primitive(mp, "pen",type_name,mp_pen_type);
21752 @:pen_}{\&{pen} primitive@>
21753 mp_primitive(mp, "picture",type_name,mp_picture_type);
21754 @:picture_}{\&{picture} primitive@>
21755 mp_primitive(mp, "transform",type_name,mp_transform_type);
21756 @:transform_}{\&{transform} primitive@>
21757 mp_primitive(mp, "color",type_name,mp_color_type);
21758 @:color_}{\&{color} primitive@>
21759 mp_primitive(mp, "rgbcolor",type_name,mp_color_type);
21760 @:color_}{\&{rgbcolor} primitive@>
21761 mp_primitive(mp, "cmykcolor",type_name,mp_cmykcolor_type);
21762 @:color_}{\&{cmykcolor} primitive@>
21763 mp_primitive(mp, "pair",type_name,mp_pair_type);
21764 @:pair_}{\&{pair} primitive@>
21765
21766 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21767 case type_name: mp_print_type(mp, m); break;
21768
21769 @ Now we are ready to handle type declarations, assuming that a
21770 |type_name| has just been scanned.
21771
21772 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21773 void mp_do_type_declaration (MP mp) ;
21774
21775 @ @c
21776 void mp_do_type_declaration (MP mp) {
21777   quarterword t; /* the type being declared */
21778   pointer p; /* token list for a declared variable */
21779   pointer q; /* value node for the variable */
21780   if ( mp->cur_mod>=mp_transform_type ) 
21781     t=mp->cur_mod;
21782   else 
21783     t=mp->cur_mod+unknown_tag;
21784   do {  
21785     p=mp_scan_declared_variable(mp);
21786     mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),mp_link(p),false);
21787     q=mp_find_variable(mp, p);
21788     if ( q!=null ) { 
21789       type(q)=t; value(q)=null; 
21790     } else  { 
21791       print_err("Declared variable conflicts with previous vardef");
21792 @.Declared variable conflicts...@>
21793       help2("You can't use, e.g., `numeric foo[]' after `vardef foo'.",
21794             "Proceed, and I'll ignore the illegal redeclaration.");
21795       mp_put_get_error(mp);
21796     }
21797     mp_flush_list(mp, p);
21798     if ( mp->cur_cmd<comma ) {
21799       @<Flush spurious symbols after the declared variable@>;
21800     }
21801   } while (! end_of_statement);
21802 }
21803
21804 @ @<Flush spurious symbols after the declared variable@>=
21805
21806   print_err("Illegal suffix of declared variable will be flushed");
21807 @.Illegal suffix...flushed@>
21808   help5("Variables in declarations must consist entirely of",
21809     "names and collective subscripts, e.g., `x[]a'.",
21810     "Are you trying to use a reserved word in a variable name?",
21811     "I'm going to discard the junk I found here,",
21812     "up to the next comma or the end of the declaration.");
21813   if ( mp->cur_cmd==numeric_token )
21814     mp->help_line[2]="Explicit subscripts like `x15a' aren't permitted.";
21815   mp_put_get_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21816   do {  
21817     get_t_next;
21818     @<Decrease the string reference count...@>;
21819   } while (mp->cur_cmd<comma); /* either |end_of_statement| or |cur_cmd=comma| */
21820   mp->scanner_status=normal;
21821 }
21822
21823 @ \MP's |main_control| procedure just calls |do_statement| repeatedly
21824 until coming to the end of the user's program.
21825 Each execution of |do_statement| concludes with
21826 |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop|.
21827
21828 @c void mp_main_control (MP mp) { 
21829   do {  
21830     mp_do_statement(mp);
21831     if ( mp->cur_cmd==end_group ) {
21832       print_err("Extra `endgroup'");
21833 @.Extra `endgroup'@>
21834       help2("I'm not currently working on a `begingroup',",
21835             "so I had better not try to end anything.");
21836       mp_flush_error(mp, 0);
21837     }
21838   } while (mp->cur_cmd!=stop);
21839 }
21840 int mp_run (MP mp) {
21841   jmp_buf buf;
21842   if (mp->history < mp_fatal_error_stop ) {
21843     @<Install and test the non-local jump buffer@>;
21844     mp_main_control(mp); /* come to life */
21845     mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
21846     mp_close_files_and_terminate(mp);
21847   }
21848   return mp->history;
21849 }
21850
21851 @ For |mp_execute|, we need to define a structure to store the
21852 redirected input and output. This structure holds the five relevant
21853 streams: the three informational output streams, the PostScript
21854 generation stream, and the input stream. These streams have many
21855 things in common, so it makes sense to give them their own structure
21856 definition. 
21857
21858 \item{fptr} is a virtual file pointer
21859 \item{data} is the data this stream holds
21860 \item{cur}  is a cursor pointing into |data| 
21861 \item{size} is the allocated length of the data stream
21862 \item{used} is the actual length of the data stream
21863
21864 There are small differences between input and output: |term_in| never
21865 uses |used|, whereas the other four never use |cur|.
21866
21867 @<Exported types@>= 
21868 typedef struct {
21869    void * fptr;
21870    char * data;
21871    char * cur;
21872    size_t size;
21873    size_t used;
21874 } mp_stream;
21875
21876 typedef struct {
21877     mp_stream term_out;
21878     mp_stream error_out;
21879     mp_stream log_out;
21880     mp_stream ps_out;
21881     mp_stream term_in;
21882     struct mp_edge_object *edges;
21883 } mp_run_data;
21884
21885 @ We need a function to clear an output stream, this is called at the
21886 beginning of |mp_execute|. We also need one for destroying an output
21887 stream, this is called just before a stream is (re)opened.
21888
21889 @c
21890 static void mp_reset_stream(mp_stream *str) {
21891    xfree(str->data); 
21892    str->cur = NULL;
21893    str->size = 0; 
21894    str->used = 0;
21895 }
21896 static void mp_free_stream(mp_stream *str) {
21897    xfree(str->fptr); 
21898    mp_reset_stream(str);
21899 }
21900
21901 @ @<Declarations@>=
21902 static void mp_reset_stream(mp_stream *str);
21903 static void mp_free_stream(mp_stream *str);
21904
21905 @ The global instance contains a pointer instead of the actual structure
21906 even though it is essentially static, because that makes it is easier to move 
21907 the object around.
21908
21909 @<Global ...@>=
21910 mp_run_data run_data;
21911
21912 @ Another type is needed: the indirection will overload some of the
21913 file pointer objects in the instance (but not all). For clarity, an
21914 indirect object is used that wraps a |FILE *|.
21915
21916 @<Types ... @>=
21917 typedef struct File {
21918     FILE *f;
21919 } File;
21920
21921 @ Here are all of the functions that need to be overloaded for |mp_execute|.
21922
21923 @<Declarations@>=
21924 static void *mplib_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype);
21925 static int mplib_get_char(void *f, mp_run_data * mplib_data);
21926 static void mplib_unget_char(void *f, mp_run_data * mplib_data, int c);
21927 static char *mplib_read_ascii_file(MP mp, void *ff, size_t * size);
21928 static void mplib_write_ascii_file(MP mp, void *ff, const char *s);
21929 static void mplib_read_binary_file(MP mp, void *ff, void **data, size_t * size);
21930 static void mplib_write_binary_file(MP mp, void *ff, void *s, size_t size);
21931 static void mplib_close_file(MP mp, void *ff);
21932 static int mplib_eof_file(MP mp, void *ff);
21933 static void mplib_flush_file(MP mp, void *ff);
21934 static void mplib_shipout_backend(MP mp, int h);
21935
21936 @ The |xmalloc(1,1)| calls make sure the stored indirection values are unique.
21937
21938 @d reset_stream(a)  do { 
21939         mp_reset_stream(&(a));
21940         if (!ff->f) {
21941           ff->f = xmalloc(1,1);
21942           (a).fptr = ff->f;
21943         } } while (0)
21944
21945 @c
21946
21947 static void *mplib_open_file(MP mp, const char *fname, const char *fmode, int ftype)
21948 {
21949     File *ff = xmalloc(1, sizeof(File));
21950     mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
21951     ff->f = NULL;
21952     if (ftype == mp_filetype_terminal) {
21953         if (fmode[0] == 'r') {
21954             if (!ff->f) {
21955               ff->f = xmalloc(1,1);
21956               run->term_in.fptr = ff->f;
21957             }
21958         } else {
21959             reset_stream(run->term_out);
21960         }
21961     } else if (ftype == mp_filetype_error) {
21962         reset_stream(run->error_out);
21963     } else if (ftype == mp_filetype_log) {
21964         reset_stream(run->log_out);
21965     } else if (ftype == mp_filetype_postscript) {
21966         mp_free_stream(&(run->ps_out));
21967         ff->f = xmalloc(1,1);
21968         run->ps_out.fptr = ff->f;
21969     } else {
21970         char realmode[3];
21971         char *f = (mp->find_file)(mp, fname, fmode, ftype);
21972         if (f == NULL)
21973             return NULL;
21974         realmode[0] = *fmode;
21975         realmode[1] = 'b';
21976         realmode[2] = 0;
21977         ff->f = fopen(f, realmode);
21978         free(f);
21979         if ((fmode[0] == 'r') && (ff->f == NULL)) {
21980             free(ff);
21981             return NULL;
21982         }
21983     }
21984     return ff;
21985 }
21986
21987 static int mplib_get_char(void *f, mp_run_data * run)
21988 {
21989     int c;
21990     if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.data != NULL) {
21991         if (run->term_in.size == 0) {
21992             if (run->term_in.cur  != NULL) {
21993                 run->term_in.cur = NULL;
21994             } else {
21995                 xfree(run->term_in.data);
21996             }
21997             c = EOF;
21998         } else {
21999             run->term_in.size--;
22000             c = *(run->term_in.cur)++;
22001         }
22002     } else {
22003         c = fgetc(f);
22004     }
22005     return c;
22006 }
22007
22008 static void mplib_unget_char(void *f, mp_run_data * run, int c)
22009 {
22010     if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.cur != NULL) {
22011         run->term_in.size++;
22012         run->term_in.cur--;
22013     } else {
22014         ungetc(c, f);
22015     }
22016 }
22017
22018
22019 static char *mplib_read_ascii_file(MP mp, void *ff, size_t * size)
22020 {
22021     char *s = NULL;
22022     if (ff != NULL) {
22023         int c;
22024         size_t len = 0, lim = 128;
22025         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22026         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22027         if (f == NULL)
22028             return NULL;
22029         *size = 0;
22030         c = mplib_get_char(f, run);
22031         if (c == EOF)
22032             return NULL;
22033         s = malloc(lim);
22034         if (s == NULL)
22035             return NULL;
22036         while (c != EOF && c != '\n' && c != '\r') {
22037             if (len == lim) {
22038                 s = xrealloc(s, (lim + (lim >> 2)),1);
22039                 if (s == NULL)
22040                     return NULL;
22041                 lim += (lim >> 2);
22042             }
22043             s[len++] = c;
22044             c = mplib_get_char(f, run);
22045         }
22046         if (c == '\r') {
22047             c = mplib_get_char(f, run);
22048             if (c != EOF && c != '\n')
22049                 mplib_unget_char(f, run, c);
22050         }
22051         s[len] = 0;
22052         *size = len;
22053     }
22054     return s;
22055 }
22056
22057 static void mp_append_string (MP mp, mp_stream *a,const char *b) {
22058     size_t l = strlen(b);
22059     if ((a->used+l)>=a->size) {
22060         a->size += 256+(a->size)/5+l;
22061         a->data = xrealloc(a->data,a->size,1);
22062     }
22063     (void)strcpy(a->data+a->used,b);
22064     a->used += l;
22065 }
22066
22067
22068 static void mplib_write_ascii_file(MP mp, void *ff, const char *s)
22069 {
22070     if (ff != NULL) {
22071         void *f = ((File *) ff)->f;
22072         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22073         if (f != NULL) {
22074             if (f == run->term_out.fptr) {
22075                 mp_append_string(mp,&(run->term_out), s);
22076             } else if (f == run->error_out.fptr) {
22077                 mp_append_string(mp,&(run->error_out), s);
22078             } else if (f == run->log_out.fptr) {
22079                 mp_append_string(mp,&(run->log_out), s);
22080             } else if (f == run->ps_out.fptr) {
22081                 mp_append_string(mp,&(run->ps_out), s);
22082             } else {
22083                 fprintf((FILE *) f, "%s", s);
22084             }
22085         }
22086     }
22087 }
22088
22089 static void mplib_read_binary_file(MP mp, void *ff, void **data, size_t * size)
22090 {
22091     (void) mp;
22092     if (ff != NULL) {
22093         size_t len = 0;
22094         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22095         if (f != NULL)
22096             len = fread(*data, 1, *size, f);
22097         *size = len;
22098     }
22099 }
22100
22101 static void mplib_write_binary_file(MP mp, void *ff, void *s, size_t size)
22102 {
22103     (void) mp;
22104     if (ff != NULL) {
22105         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22106         if (f != NULL)
22107             (void)fwrite(s, size, 1, f);
22108     }
22109 }
22110
22111 static void mplib_close_file(MP mp, void *ff)
22112 {
22113     if (ff != NULL) {
22114         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22115         void *f = ((File *) ff)->f;
22116         if (f != NULL) {
22117           if (f != run->term_out.fptr
22118             && f != run->error_out.fptr
22119             && f != run->log_out.fptr
22120             && f != run->ps_out.fptr
22121             && f != run->term_in.fptr) {
22122             fclose(f);
22123           }
22124         }
22125         free(ff);
22126     }
22127 }
22128
22129 static int mplib_eof_file(MP mp, void *ff)
22130 {
22131     if (ff != NULL) {
22132         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22133         FILE *f = ((File *) ff)->f;
22134         if (f == NULL)
22135             return 1;
22136         if (f == run->term_in.fptr && run->term_in.data != NULL) {
22137             return (run->term_in.size == 0);
22138         }
22139         return feof(f);
22140     }
22141     return 1;
22142 }
22143
22144 static void mplib_flush_file(MP mp, void *ff)
22145 {
22146     (void) mp;
22147     (void) ff;
22148     return;
22149 }
22150
22151 static void mplib_shipout_backend(MP mp, int h)
22152 {
22153     mp_edge_object *hh = mp_gr_export(mp, h);
22154     if (hh) {
22155         mp_run_data *run = mp_rundata(mp);
22156         if (run->edges==NULL) {
22157            run->edges = hh;
22158         } else {
22159            mp_edge_object *p = run->edges; 
22160            while (p->_next!=NULL) { p = p->_next; }
22161             p->_next = hh;
22162         } 
22163     }
22164 }
22165
22166
22167 @ This is where we fill them all in.
22168 @<Prepare function pointers for non-interactive use@>=
22169 {
22170     mp->open_file         = mplib_open_file;
22171     mp->close_file        = mplib_close_file;
22172     mp->eof_file          = mplib_eof_file;
22173     mp->flush_file        = mplib_flush_file;
22174     mp->write_ascii_file  = mplib_write_ascii_file;
22175     mp->read_ascii_file   = mplib_read_ascii_file;
22176     mp->write_binary_file = mplib_write_binary_file;
22177     mp->read_binary_file  = mplib_read_binary_file;
22178     mp->shipout_backend   = mplib_shipout_backend;
22179 }
22180
22181 @ Perhaps this is the most important API function in the library.
22182
22183 @<Exported function ...@>=
22184 mp_run_data *mp_rundata (MP mp) ;
22185
22186 @ @c
22187 mp_run_data *mp_rundata (MP mp)  {
22188   return &(mp->run_data);
22189 }
22190
22191 @ @<Dealloc ...@>=
22192 mp_free_stream(&(mp->run_data.term_in));
22193 mp_free_stream(&(mp->run_data.term_out));
22194 mp_free_stream(&(mp->run_data.log_out));
22195 mp_free_stream(&(mp->run_data.error_out));
22196 mp_free_stream(&(mp->run_data.ps_out));
22197
22198 @ @<Finish non-interactive use@>=
22199 xfree(mp->term_out);
22200 xfree(mp->term_in);
22201 xfree(mp->err_out);
22202
22203 @ @<Start non-interactive work@>=
22204 @<Initialize the output routines@>;
22205 mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
22206 mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
22207 mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
22208 start = loc = iindex = 0; mp->first = 0;
22209 line=0; name=is_term;
22210 mp->mpx_name[0]=absent;
22211 mp->force_eof=false;
22212 t_open_in; 
22213 mp->scanner_status=normal;
22214 if (mp->mem_ident==NULL) {
22215   if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
22216     (mp->close_file)(mp, mp->mem_file); 
22217      mp->history  = mp_fatal_error_stop;
22218      return mp->history;
22219   }
22220   (mp->close_file)(mp, mp->mem_file);
22221 }
22222 mp_fix_date_and_time(mp);
22223 if (mp->random_seed==0)
22224   mp->random_seed = (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
22225 mp_init_randoms(mp, mp->random_seed);
22226 @<Initialize the print |selector|...@>;
22227 mp_open_log_file(mp);
22228 mp_set_job_id(mp);
22229 mp_init_map_file(mp, mp->troff_mode);
22230 mp->history=mp_spotless; /* ready to go! */
22231 if (mp->troff_mode) {
22232   mp->internal[mp_gtroffmode]=unity; 
22233   mp->internal[mp_prologues]=unity; 
22234 }
22235 if ( mp->start_sym>0 ) { /* insert the `\&{everyjob}' symbol */
22236   mp->cur_sym=mp->start_sym; mp_back_input(mp);
22237 }
22238
22239 @ @c
22240 int mp_execute (MP mp, char *s, size_t l) {
22241   jmp_buf buf;
22242   mp_reset_stream(&(mp->run_data.term_out));
22243   mp_reset_stream(&(mp->run_data.log_out));
22244   mp_reset_stream(&(mp->run_data.error_out));
22245   mp_reset_stream(&(mp->run_data.ps_out));
22246   if (mp->finished) {
22247       return mp->history;
22248   } else if (!mp->noninteractive) {
22249       mp->history = mp_fatal_error_stop ;
22250       return mp->history;
22251   }
22252   if (mp->history < mp_fatal_error_stop ) {
22253     mp->jump_buf = &buf;
22254     if (setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) {   
22255        return mp->history; 
22256     }
22257     if (s==NULL) { /* this signals EOF */
22258       mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
22259       mp_close_files_and_terminate(mp);
22260       return mp->history;
22261     } 
22262     mp->tally=0; 
22263     mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
22264     /* Perhaps some sort of warning here when |data| is not 
22265      * yet exhausted would be nice ...  this happens after errors
22266      */
22267     if (mp->run_data.term_in.data)
22268       xfree(mp->run_data.term_in.data);
22269     mp->run_data.term_in.data = xstrdup(s);
22270     mp->run_data.term_in.cur = mp->run_data.term_in.data;
22271     mp->run_data.term_in.size = l;
22272     if (mp->run_state == 0) {
22273       mp->selector=term_only; 
22274       @<Start non-interactive work@>; 
22275     }
22276     mp->run_state =1;    
22277     (void)mp_input_ln(mp,mp->term_in);
22278     mp_firm_up_the_line(mp);    
22279     mp->buffer[limit]=xord('%');
22280     mp->first=(size_t)(limit+1); 
22281     loc=start;
22282         do {  
22283       mp_do_statement(mp);
22284     } while (mp->cur_cmd!=stop);
22285     mp_final_cleanup(mp); 
22286     mp_close_files_and_terminate(mp);
22287   }
22288   return mp->history;
22289 }
22290
22291 @ This function cleans up
22292 @c
22293 int mp_finish (MP mp) {
22294   int history = mp->history;
22295   if (!mp->finished) {
22296     if (mp->history < mp_fatal_error_stop ) {
22297       jmp_buf buf;
22298       mp->jump_buf = &buf;
22299       if (setjmp(*(mp->jump_buf)) != 0) { 
22300         history = mp->history;
22301         mp_close_files_and_terminate(mp);
22302         goto RET;
22303       }
22304       mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
22305       mp_close_files_and_terminate(mp);
22306     }
22307   }
22308  RET:
22309   mp_free(mp);
22310   return history;
22311 }
22312
22313 @ People may want to know the library version
22314 @c 
22315 const char * mp_metapost_version (void) {
22316   return metapost_version;
22317 }
22318
22319 @ @<Exported function headers@>=
22320 int mp_run (MP mp);
22321 int mp_execute (MP mp, char *s, size_t l);
22322 int mp_finish (MP mp);
22323 const char * mp_metapost_version (void);
22324
22325 @ @<Put each...@>=
22326 mp_primitive(mp, "end",stop,0);
22327 @:end_}{\&{end} primitive@>
22328 mp_primitive(mp, "dump",stop,1);
22329 @:dump_}{\&{dump} primitive@>
22330
22331 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22332 case stop:
22333   if ( m==0 ) mp_print(mp, "end");
22334   else mp_print(mp, "dump");
22335   break;
22336
22337 @* \[41] Commands.
22338 Let's turn now to statements that are classified as ``commands'' because
22339 of their imperative nature. We'll begin with simple ones, so that it
22340 will be clear how to hook command processing into the |do_statement| routine;
22341 then we'll tackle the tougher commands.
22342
22343 Here's one of the simplest:
22344
22345 @<Cases of |do_statement|...@>=
22346 case mp_random_seed: mp_do_random_seed(mp);  break;
22347
22348 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22349 void mp_do_random_seed (MP mp) ;
22350
22351 @ @c void mp_do_random_seed (MP mp) { 
22352   mp_get_x_next(mp);
22353   if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22354     mp_missing_err(mp, ":=");
22355 @.Missing `:='@>
22356     help1("Always say `randomseed:=<numeric expression>'.");
22357     mp_back_error(mp);
22358   };
22359   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22360   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
22361     exp_err("Unknown value will be ignored");
22362 @.Unknown value...ignored@>
22363     help2("Your expression was too random for me to handle,",
22364           "so I won't change the random seed just now.");
22365     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22366   } else {
22367    @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>;
22368   }
22369 }
22370
22371 @ @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>=
22372
22373   mp_init_randoms(mp, mp->cur_exp);
22374   if ( mp->selector>=log_only && mp->selector<write_file) {
22375     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=log_only;
22376     mp_print_nl(mp, "{randomseed:="); 
22377     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); 
22378     mp_print_char(mp, xord('}'));
22379     mp_print_nl(mp, ""); mp->selector=mp->old_setting;
22380   }
22381 }
22382
22383 @ And here's another simple one (somewhat different in flavor):
22384
22385 @<Cases of |do_statement|...@>=
22386 case mode_command: 
22387   mp_print_ln(mp); mp->interaction=mp->cur_mod;
22388   @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>;
22389   if ( mp->log_opened ) mp->selector=mp->selector+2;
22390   mp_get_x_next(mp);
22391   break;
22392
22393 @ @<Put each...@>=
22394 mp_primitive(mp, "batchmode",mode_command,mp_batch_mode);
22395 @:mp_batch_mode_}{\&{batchmode} primitive@>
22396 mp_primitive(mp, "nonstopmode",mode_command,mp_nonstop_mode);
22397 @:mp_nonstop_mode_}{\&{nonstopmode} primitive@>
22398 mp_primitive(mp, "scrollmode",mode_command,mp_scroll_mode);
22399 @:mp_scroll_mode_}{\&{scrollmode} primitive@>
22400 mp_primitive(mp, "errorstopmode",mode_command,mp_error_stop_mode);
22401 @:mp_error_stop_mode_}{\&{errorstopmode} primitive@>
22402
22403 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
22404 case mode_command: 
22405   switch (m) {
22406   case mp_batch_mode: mp_print(mp, "batchmode"); break;
22407   case mp_nonstop_mode: mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
22408   case mp_scroll_mode: mp_print(mp, "scrollmode"); break;
22409   default: mp_print(mp, "errorstopmode"); break;
22410   }
22411   break;
22412
22413 @ The `\&{inner}' and `\&{outer}' commands are only slightly harder.
22414
22415 @<Cases of |do_statement|...@>=
22416 case protection_command: mp_do_protection(mp); break;
22417
22418 @ @<Put each...@>=
22419 mp_primitive(mp, "inner",protection_command,0);
22420 @:inner_}{\&{inner} primitive@>
22421 mp_primitive(mp, "outer",protection_command,1);
22422 @:outer_}{\&{outer} primitive@>
22423
22424 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22425 case protection_command: 
22426   if ( m==0 ) mp_print(mp, "inner");
22427   else mp_print(mp, "outer");
22428   break;
22429
22430 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22431 void mp_do_protection (MP mp) ;
22432
22433 @ @c void mp_do_protection (MP mp) {
22434   int m; /* 0 to unprotect, 1 to protect */
22435   halfword t; /* the |eq_type| before we change it */
22436   m=mp->cur_mod;
22437   do {  
22438     mp_get_symbol(mp); t=eq_type(mp->cur_sym);
22439     if ( m==0 ) { 
22440       if ( t>=outer_tag ) 
22441         eq_type(mp->cur_sym)=t-outer_tag;
22442     } else if ( t<outer_tag ) {
22443       eq_type(mp->cur_sym)=t+outer_tag;
22444     }
22445     mp_get_x_next(mp);
22446   } while (mp->cur_cmd==comma);
22447 }
22448
22449 @ \MP\ never defines the tokens `\.(' and `\.)' to be primitives, but
22450 plain \MP\ begins with the declaration `\&{delimiters} \.{()}'. Such a
22451 declaration assigns the command code |left_delimiter| to `\.{(}' and
22452 |right_delimiter| to `\.{)}'; the |equiv| of each delimiter is the
22453 hash address of its mate.
22454
22455 @<Cases of |do_statement|...@>=
22456 case delimiters: mp_def_delims(mp); break;
22457
22458 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22459 void mp_def_delims (MP mp) ;
22460
22461 @ @c void mp_def_delims (MP mp) {
22462   pointer l_delim,r_delim; /* the new delimiter pair */
22463   mp_get_clear_symbol(mp); l_delim=mp->cur_sym;
22464   mp_get_clear_symbol(mp); r_delim=mp->cur_sym;
22465   eq_type(l_delim)=left_delimiter; equiv(l_delim)=r_delim;
22466   eq_type(r_delim)=right_delimiter; equiv(r_delim)=l_delim;
22467   mp_get_x_next(mp);
22468 }
22469
22470 @ Here is a procedure that is called when \MP\ has reached a point
22471 where some right delimiter is mandatory.
22472
22473 @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>=
22474 void mp_check_delimiter (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
22475   if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) 
22476     if ( mp->cur_mod==l_delim ) 
22477       return;
22478   if ( mp->cur_sym!=r_delim ) {
22479      mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
22480 @.Missing `)'@>
22481     help2("I found no right delimiter to match a left one. So I've",
22482           "put one in, behind the scenes; this may fix the problem.");
22483     mp_back_error(mp);
22484   } else { 
22485     print_err("The token `"); mp_print_text(r_delim);
22486 @.The token...delimiter@>
22487     mp_print(mp, "' is no longer a right delimiter");
22488     help3("Strange: This token has lost its former meaning!",
22489       "I'll read it as a right delimiter this time;",
22490       "but watch out, I'll probably miss it later.");
22491     mp_error(mp);
22492   }
22493 }
22494
22495 @ The next four commands save or change the values associated with tokens.
22496
22497 @<Cases of |do_statement|...@>=
22498 case save_command: 
22499   do {  
22500     mp_get_symbol(mp); mp_save_variable(mp, mp->cur_sym); mp_get_x_next(mp);
22501   } while (mp->cur_cmd==comma);
22502   break;
22503 case interim_command: mp_do_interim(mp); break;
22504 case let_command: mp_do_let(mp); break;
22505 case new_internal: mp_do_new_internal(mp); break;
22506
22507 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22508 void mp_do_statement (MP mp);
22509 void mp_do_interim (MP mp);
22510
22511 @ @c void mp_do_interim (MP mp) { 
22512   mp_get_x_next(mp);
22513   if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity ) {
22514      print_err("The token `");
22515 @.The token...quantity@>
22516     if ( mp->cur_sym==0 ) mp_print(mp, "(%CAPSULE)");
22517     else mp_print_text(mp->cur_sym);
22518     mp_print(mp, "' isn't an internal quantity");
22519     help1("Something like `tracingonline' should follow `interim'.");
22520     mp_back_error(mp);
22521   } else { 
22522     mp_save_internal(mp, mp->cur_mod); mp_back_input(mp);
22523   }
22524   mp_do_statement(mp);
22525 }
22526
22527 @ The following procedure is careful not to undefine the left-hand symbol
22528 too soon, lest commands like `{\tt let x=x}' have a surprising effect.
22529
22530 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22531 void mp_do_let (MP mp) ;
22532
22533 @ @c void mp_do_let (MP mp) {
22534   pointer l; /* hash location of the left-hand symbol */
22535   mp_get_symbol(mp); l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
22536   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22537      mp_missing_err(mp, "=");
22538 @.Missing `='@>
22539     help3("You should have said `let symbol = something'.",
22540       "But don't worry; I'll pretend that an equals sign",
22541       "was present. The next token I read will be `something'.");
22542     mp_back_error(mp);
22543   }
22544   mp_get_symbol(mp);
22545   switch (mp->cur_cmd) {
22546   case defined_macro: case secondary_primary_macro:
22547   case tertiary_secondary_macro: case expression_tertiary_macro: 
22548     add_mac_ref(mp->cur_mod);
22549     break;
22550   default: 
22551     break;
22552   }
22553   mp_clear_symbol(mp, l,false); eq_type(l)=mp->cur_cmd;
22554   if ( mp->cur_cmd==tag_token ) equiv(l)=null;
22555   else equiv(l)=mp->cur_mod;
22556   mp_get_x_next(mp);
22557 }
22558
22559 @ @<Declarations@>=
22560 void mp_grow_internals (MP mp, int l);
22561 void mp_do_new_internal (MP mp) ;
22562
22563 @ @c
22564 void mp_grow_internals (MP mp, int l) {
22565   scaled *internal;
22566   char * *int_name; 
22567   int k;
22568   if ( hash_end+l>max_halfword ) {
22569     mp_confusion(mp, "out of memory space"); /* can't be reached */
22570   }
22571   int_name = xmalloc ((l+1),sizeof(char *));
22572   internal = xmalloc ((l+1),sizeof(scaled));
22573   for (k=0;k<=l; k++ ) { 
22574     if (k<=mp->max_internal) {
22575       internal[k]=mp->internal[k]; 
22576       int_name[k]=mp->int_name[k]; 
22577     } else {
22578       internal[k]=0; 
22579       int_name[k]=NULL; 
22580     }
22581   }
22582   xfree(mp->internal); xfree(mp->int_name);
22583   mp->int_name = int_name;
22584   mp->internal = internal;
22585   mp->max_internal = l;
22586 }
22587
22588
22589 void mp_do_new_internal (MP mp) { 
22590   do {  
22591     if ( mp->int_ptr==mp->max_internal ) {
22592       mp_grow_internals(mp, (mp->max_internal + (mp->max_internal/4)));
22593     }
22594     mp_get_clear_symbol(mp); incr(mp->int_ptr);
22595     eq_type(mp->cur_sym)=internal_quantity; 
22596     equiv(mp->cur_sym)=mp->int_ptr;
22597     if(mp->int_name[mp->int_ptr]!=NULL)
22598       xfree(mp->int_name[mp->int_ptr]);
22599     mp->int_name[mp->int_ptr]=str(text(mp->cur_sym)); 
22600     mp->internal[mp->int_ptr]=0;
22601     mp_get_x_next(mp);
22602   } while (mp->cur_cmd==comma);
22603 }
22604
22605 @ @<Dealloc variables@>=
22606 for (k=0;k<=mp->max_internal;k++) {
22607    xfree(mp->int_name[k]);
22608 }
22609 xfree(mp->internal); 
22610 xfree(mp->int_name); 
22611
22612
22613 @ The various `\&{show}' commands are distinguished by modifier fields
22614 in the usual way.
22615
22616 @d show_token_code 0 /* show the meaning of a single token */
22617 @d show_stats_code 1 /* show current memory and string usage */
22618 @d show_code 2 /* show a list of expressions */
22619 @d show_var_code 3 /* show a variable and its descendents */
22620 @d show_dependencies_code 4 /* show dependent variables in terms of independents */
22621
22622 @<Put each...@>=
22623 mp_primitive(mp, "showtoken",show_command,show_token_code);
22624 @:show_token_}{\&{showtoken} primitive@>
22625 mp_primitive(mp, "showstats",show_command,show_stats_code);
22626 @:show_stats_}{\&{showstats} primitive@>
22627 mp_primitive(mp, "show",show_command,show_code);
22628 @:show_}{\&{show} primitive@>
22629 mp_primitive(mp, "showvariable",show_command,show_var_code);
22630 @:show_var_}{\&{showvariable} primitive@>
22631 mp_primitive(mp, "showdependencies",show_command,show_dependencies_code);
22632 @:show_dependencies_}{\&{showdependencies} primitive@>
22633
22634 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22635 case show_command: 
22636   switch (m) {
22637   case show_token_code:mp_print(mp, "showtoken"); break;
22638   case show_stats_code:mp_print(mp, "showstats"); break;
22639   case show_code:mp_print(mp, "show"); break;
22640   case show_var_code:mp_print(mp, "showvariable"); break;
22641   default: mp_print(mp, "showdependencies"); break;
22642   }
22643   break;
22644
22645 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22646 case show_command:mp_do_show_whatever(mp); break;
22647
22648 @ The value of |cur_mod| controls the |verbosity| in the |print_exp| routine:
22649 if it's |show_code|, complicated structures are abbreviated, otherwise
22650 they aren't.
22651
22652 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22653 void mp_do_show (MP mp) ;
22654
22655 @ @c void mp_do_show (MP mp) { 
22656   do {  
22657     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22658     mp_print_nl(mp, ">> ");
22659 @.>>@>
22660     mp_print_exp(mp, null,2); mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22661   } while (mp->cur_cmd==comma);
22662 }
22663
22664 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22665 void mp_disp_token (MP mp) ;
22666
22667 @ @c void mp_disp_token (MP mp) { 
22668   mp_print_nl(mp, "> ");
22669 @.>\relax@>
22670   if ( mp->cur_sym==0 ) {
22671     @<Show a numeric or string or capsule token@>;
22672   } else { 
22673     mp_print_text(mp->cur_sym); mp_print_char(mp, xord('='));
22674     if ( eq_type(mp->cur_sym)>=outer_tag ) mp_print(mp, "(outer) ");
22675     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod);
22676     if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) {
22677       mp_print_ln(mp); mp_show_macro(mp, mp->cur_mod,null,100000);
22678     } /* this avoids recursion between |show_macro| and |print_cmd_mod| */
22679 @^recursion@>
22680   }
22681 }
22682
22683 @ @<Show a numeric or string or capsule token@>=
22684
22685   if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
22686     mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
22687   } else if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
22688     mp_print_capsule(mp,mp->cur_mod);
22689   } else  { 
22690     mp_print_char(mp, xord('"')); 
22691     mp_print_str(mp, mp->cur_mod); mp_print_char(mp, xord('"'));
22692     delete_str_ref(mp->cur_mod);
22693   }
22694 }
22695
22696 @ The following cases of |print_cmd_mod| might arise in connection
22697 with |disp_token|, although they don't necessarily correspond to
22698 primitive tokens.
22699
22700 @<Cases of |print_cmd_...@>=
22701 case left_delimiter:
22702 case right_delimiter: 
22703   if ( c==left_delimiter ) mp_print(mp, "left");
22704   else mp_print(mp, "right");
22705   mp_print(mp, " delimiter that matches "); 
22706   mp_print_text(m);
22707   break;
22708 case tag_token:
22709   if ( m==null ) mp_print(mp, "tag");
22710    else mp_print(mp, "variable");
22711    break;
22712 case defined_macro: 
22713    mp_print(mp, "macro:");
22714    break;
22715 case secondary_primary_macro:
22716 case tertiary_secondary_macro:
22717 case expression_tertiary_macro:
22718   mp_print_cmd_mod(mp, macro_def,c); 
22719   mp_print(mp, "'d macro:");
22720   mp_print_ln(mp); mp_show_token_list(mp, mp_link(mp_link(m)),null,1000,0);
22721   break;
22722 case repeat_loop:
22723   mp_print(mp, "[repeat the loop]");
22724   break;
22725 case internal_quantity:
22726   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
22727   break;
22728
22729 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22730 void mp_do_show_token (MP mp) ;
22731
22732 @ @c void mp_do_show_token (MP mp) { 
22733   do {  
22734     get_t_next; mp_disp_token(mp);
22735     mp_get_x_next(mp);
22736   } while (mp->cur_cmd==comma);
22737 }
22738
22739 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22740 void mp_do_show_stats (MP mp) ;
22741
22742 @ @c void mp_do_show_stats (MP mp) { 
22743   mp_print_nl(mp, "Memory usage ");
22744 @.Memory usage...@>
22745   mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->dyn_used);
22746   mp_print(mp, " ("); mp_print_int(mp, mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max-1);
22747   mp_print(mp, " still untouched)"); mp_print_ln(mp);
22748   mp_print_nl(mp, "String usage ");
22749   mp_print_int(mp, mp->strs_in_use-mp->init_str_use);
22750   mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->pool_in_use-mp->init_pool_ptr);
22751   mp_print(mp, " (");
22752   mp_print_int(mp, mp->max_strings-1-mp->strs_used_up); mp_print_char(mp, xord('&'));
22753   mp_print_int(mp, mp->pool_size-mp->pool_ptr); 
22754   mp_print(mp, " now untouched)"); mp_print_ln(mp);
22755   mp_get_x_next(mp);
22756 }
22757
22758 @ Here's a recursive procedure that gives an abbreviated account
22759 of a variable, for use by |do_show_var|.
22760
22761 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22762 void mp_disp_var (MP mp,pointer p) ;
22763
22764 @ @c void mp_disp_var (MP mp,pointer p) {
22765   pointer q; /* traverses attributes and subscripts */
22766   int n; /* amount of macro text to show */
22767   if ( type(p)==mp_structured )  {
22768     @<Descend the structure@>;
22769   } else if ( type(p)>=mp_unsuffixed_macro ) {
22770     @<Display a variable macro@>;
22771   } else if ( type(p)!=undefined ){ 
22772     mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p); 
22773     mp_print_char(mp, xord('='));
22774     mp_print_exp(mp, p,0);
22775   }
22776 }
22777
22778 @ @<Descend the structure@>=
22779
22780   q=attr_head(p);
22781   do {  mp_disp_var(mp, q); q=mp_link(q); } while (q!=end_attr);
22782   q=subscr_head(p);
22783   while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
22784     mp_disp_var(mp, q); q=mp_link(q);
22785   }
22786 }
22787
22788 @ @<Display a variable macro@>=
22789
22790   mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22791   if ( type(p)>mp_unsuffixed_macro ) 
22792     mp_print(mp, "@@#"); /* |suffixed_macro| */
22793   mp_print(mp, "=macro:");
22794   if ( (int)mp->file_offset>=mp->max_print_line-20 ) n=5;
22795   else n=mp->max_print_line-mp->file_offset-15;
22796   mp_show_macro(mp, value(p),null,n);
22797 }
22798
22799 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22800 void mp_do_show_var (MP mp) ;
22801
22802 @ @c void mp_do_show_var (MP mp) { 
22803   do {  
22804     get_t_next;
22805     if ( mp->cur_sym>0 ) if ( mp->cur_sym<=hash_end )
22806       if ( mp->cur_cmd==tag_token ) if ( mp->cur_mod!=null ) {
22807       mp_disp_var(mp, mp->cur_mod); goto DONE;
22808     }
22809    mp_disp_token(mp);
22810   DONE:
22811    mp_get_x_next(mp);
22812   } while (mp->cur_cmd==comma);
22813 }
22814
22815 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22816 void mp_do_show_dependencies (MP mp) ;
22817
22818 @ @c void mp_do_show_dependencies (MP mp) {
22819   pointer p; /* link that runs through all dependencies */
22820   p=mp_link(dep_head);
22821   while ( p!=dep_head ) {
22822     if ( mp_interesting(mp, p) ) {
22823       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22824       if ( type(p)==mp_dependent ) mp_print_char(mp, xord('='));
22825       else mp_print(mp, " = "); /* extra spaces imply proto-dependency */
22826       mp_print_dependency(mp, dep_list(p),type(p));
22827     }
22828     p=dep_list(p);
22829     while ( info(p)!=null ) p=mp_link(p);
22830     p=mp_link(p);
22831   }
22832   mp_get_x_next(mp);
22833 }
22834
22835 @ Finally we are ready for the procedure that governs all of the
22836 show commands.
22837
22838 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22839 void mp_do_show_whatever (MP mp) ;
22840
22841 @ @c void mp_do_show_whatever (MP mp) { 
22842   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
22843   switch (mp->cur_mod) {
22844   case show_token_code:mp_do_show_token(mp); break;
22845   case show_stats_code:mp_do_show_stats(mp); break;
22846   case show_code:mp_do_show(mp); break;
22847   case show_var_code:mp_do_show_var(mp); break;
22848   case show_dependencies_code:mp_do_show_dependencies(mp); break;
22849   } /* there are no other cases */
22850   if ( mp->internal[mp_showstopping]>0 ){ 
22851     print_err("OK");
22852 @.OK@>
22853     if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) { 
22854       help0; decr(mp->error_count);
22855     } else {
22856       help1("This isn't an error message; I'm just showing something.");
22857     }
22858     if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp);
22859      else mp_put_get_error(mp);
22860   }
22861 }
22862
22863 @ The `\&{addto}' command needs the following additional primitives:
22864
22865 @d double_path_code 0 /* command modifier for `\&{doublepath}' */
22866 @d contour_code 1 /* command modifier for `\&{contour}' */
22867 @d also_code 2 /* command modifier for `\&{also}' */
22868
22869 @ Pre and postscripts need two new identifiers:
22870
22871 @d with_pre_script 11
22872 @d with_post_script 13
22873
22874 @<Put each...@>=
22875 mp_primitive(mp, "doublepath",thing_to_add,double_path_code);
22876 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
22877 mp_primitive(mp, "contour",thing_to_add,contour_code);
22878 @:contour_}{\&{contour} primitive@>
22879 mp_primitive(mp, "also",thing_to_add,also_code);
22880 @:also_}{\&{also} primitive@>
22881 mp_primitive(mp, "withpen",with_option,mp_pen_type);
22882 @:with_pen_}{\&{withpen} primitive@>
22883 mp_primitive(mp, "dashed",with_option,mp_picture_type);
22884 @:dashed_}{\&{dashed} primitive@>
22885 mp_primitive(mp, "withprescript",with_option,with_pre_script);
22886 @:with_pre_script_}{\&{withprescript} primitive@>
22887 mp_primitive(mp, "withpostscript",with_option,with_post_script);
22888 @:with_post_script_}{\&{withpostscript} primitive@>
22889 mp_primitive(mp, "withoutcolor",with_option,mp_no_model);
22890 @:with_color_}{\&{withoutcolor} primitive@>
22891 mp_primitive(mp, "withgreyscale",with_option,mp_grey_model);
22892 @:with_color_}{\&{withgreyscale} primitive@>
22893 mp_primitive(mp, "withcolor",with_option,mp_uninitialized_model);
22894 @:with_color_}{\&{withcolor} primitive@>
22895 /*  \&{withrgbcolor} is an alias for \&{withcolor} */
22896 mp_primitive(mp, "withrgbcolor",with_option,mp_rgb_model);
22897 @:with_color_}{\&{withrgbcolor} primitive@>
22898 mp_primitive(mp, "withcmykcolor",with_option,mp_cmyk_model);
22899 @:with_color_}{\&{withcmykcolor} primitive@>
22900
22901 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22902 case thing_to_add:
22903   if ( m==contour_code ) mp_print(mp, "contour");
22904   else if ( m==double_path_code ) mp_print(mp, "doublepath");
22905   else mp_print(mp, "also");
22906   break;
22907 case with_option:
22908   if ( m==mp_pen_type ) mp_print(mp, "withpen");
22909   else if ( m==with_pre_script ) mp_print(mp, "withprescript");
22910   else if ( m==with_post_script ) mp_print(mp, "withpostscript");
22911   else if ( m==mp_no_model ) mp_print(mp, "withoutcolor");
22912   else if ( m==mp_rgb_model ) mp_print(mp, "withrgbcolor");
22913   else if ( m==mp_uninitialized_model ) mp_print(mp, "withcolor");
22914   else if ( m==mp_cmyk_model ) mp_print(mp, "withcmykcolor");
22915   else if ( m==mp_grey_model ) mp_print(mp, "withgreyscale");
22916   else mp_print(mp, "dashed");
22917   break;
22918
22919 @ The |scan_with_list| procedure parses a $\langle$with list$\rangle$ and
22920 updates the list of graphical objects starting at |p|.  Each $\langle$with
22921 clause$\rangle$ updates all graphical objects whose |type| is compatible.
22922 Other objects are ignored.
22923
22924 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22925 void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) ;
22926
22927 @ @c void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) {
22928   quarterword t; /* |cur_mod| of the |with_option| (should match |cur_type|) */
22929   pointer q; /* for list manipulation */
22930   unsigned old_setting; /* saved |selector| setting */
22931   pointer k; /* for finding the near-last item in a list  */
22932   str_number s; /* for string cleanup after combining  */
22933   pointer cp,pp,dp,ap,bp;
22934     /* objects being updated; |void| initially; |null| to suppress update */
22935   cp=mp_void; pp=mp_void; dp=mp_void; ap=mp_void; bp=mp_void;
22936   k=0;
22937   while ( mp->cur_cmd==with_option ){ 
22938     t=mp->cur_mod;
22939     mp_get_x_next(mp);
22940     if ( t!=mp_no_model ) mp_scan_expression(mp);
22941     if (((t==with_pre_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22942      ((t==with_post_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22943      ((t==mp_uninitialized_model)&&
22944         ((mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type)&&(mp->cur_type!=mp_color_type)
22945           &&(mp->cur_type!=mp_known)&&(mp->cur_type!=mp_boolean_type)))||
22946      ((t==mp_cmyk_model)&&(mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type))||
22947      ((t==mp_rgb_model)&&(mp->cur_type!=mp_color_type))||
22948      ((t==mp_grey_model)&&(mp->cur_type!=mp_known))||
22949      ((t==mp_pen_type)&&(mp->cur_type!=t))||
22950      ((t==mp_picture_type)&&(mp->cur_type!=t)) ) {
22951       @<Complain about improper type@>;
22952     } else if ( t==mp_uninitialized_model ) {
22953       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22954       if ( cp!=null )
22955         @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>;
22956       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22957     } else if ( t==mp_rgb_model ) {
22958       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22959       if ( cp!=null )
22960         @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22961       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22962     } else if ( t==mp_cmyk_model ) {
22963       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22964       if ( cp!=null )
22965         @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22966       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22967     } else if ( t==mp_grey_model ) {
22968       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22969       if ( cp!=null )
22970         @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>;
22971       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22972     } else if ( t==mp_no_model ) {
22973       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22974       if ( cp!=null )
22975         @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
22976     } else if ( t==mp_pen_type ) {
22977       if ( pp==mp_void ) @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>;
22978       if ( pp!=null ) {
22979         if ( pen_p(pp)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(pp));
22980         pen_p(pp)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
22981       }
22982     } else if ( t==with_pre_script ) {
22983       if ( ap==mp_void )
22984         ap=p;
22985       while ( (ap!=null)&&(! has_color(ap)) )
22986          ap=mp_link(ap);
22987       if ( ap!=null ) {
22988         if ( pre_script(ap)!=null ) { /*  build a new,combined string  */
22989           s=pre_script(ap);
22990           old_setting=mp->selector;
22991               mp->selector=new_string;
22992           str_room(length(pre_script(ap))+length(mp->cur_exp)+2);
22993               mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
22994           append_char(13);  /* a forced \ps\ newline  */
22995           mp_print_str(mp, pre_script(ap));
22996           pre_script(ap)=mp_make_string(mp);
22997           delete_str_ref(s);
22998           mp->selector=old_setting;
22999         } else {
23000           pre_script(ap)=mp->cur_exp;
23001         }
23002         mp->cur_type=mp_vacuous;
23003       }
23004     } else if ( t==with_post_script ) {
23005       if ( bp==mp_void )
23006         k=p; 
23007       bp=k;
23008       while ( mp_link(k)!=null ) {
23009         k=mp_link(k);
23010         if ( has_color(k) ) bp=k;
23011       }
23012       if ( bp!=null ) {
23013          if ( post_script(bp)!=null ) {
23014            s=post_script(bp);
23015            old_setting=mp->selector;
23016                mp->selector=new_string;
23017            str_room(length(post_script(bp))+length(mp->cur_exp)+2);
23018            mp_print_str(mp, post_script(bp));
23019            append_char(13); /* a forced \ps\ newline  */
23020            mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23021            post_script(bp)=mp_make_string(mp);
23022            delete_str_ref(s);
23023            mp->selector=old_setting;
23024          } else {
23025            post_script(bp)=mp->cur_exp;
23026          }
23027          mp->cur_type=mp_vacuous;
23028        }
23029     } else { 
23030       if ( dp==mp_void ) {
23031         @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>;
23032       }
23033       if ( dp!=null ) {
23034         if ( dash_p(dp)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(dp));
23035         dash_p(dp)=mp_make_dashes(mp, mp->cur_exp);
23036         dash_scale(dp)=unity;
23037         mp->cur_type=mp_vacuous;
23038       }
23039     }
23040   }
23041   @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into the rest
23042     of the list@>;
23043 }
23044
23045 @ @<Complain about improper type@>=
23046 { exp_err("Improper type");
23047 @.Improper type@>
23048 help2("Next time say `withpen <known pen expression>';",
23049       "I'll ignore the bad `with' clause and look for another.");
23050 if ( t==with_pre_script )
23051   mp->help_line[1]="Next time say `withprescript <known string expression>';";
23052 else if ( t==with_post_script )
23053   mp->help_line[1]="Next time say `withpostscript <known string expression>';";
23054 else if ( t==mp_picture_type )
23055   mp->help_line[1]="Next time say `dashed <known picture expression>';";
23056 else if ( t==mp_uninitialized_model )
23057   mp->help_line[1]="Next time say `withcolor <known color expression>';";
23058 else if ( t==mp_rgb_model )
23059   mp->help_line[1]="Next time say `withrgbcolor <known color expression>';";
23060 else if ( t==mp_cmyk_model )
23061   mp->help_line[1]="Next time say `withcmykcolor <known cmykcolor expression>';";
23062 else if ( t==mp_grey_model )
23063   mp->help_line[1]="Next time say `withgreyscale <known numeric expression>';";;
23064 mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23065 }
23066
23067 @ Forcing the color to be between |0| and |unity| here guarantees that no
23068 picture will ever contain a color outside the legal range for \ps\ graphics.
23069
23070 @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>=
23071 { if ( mp->cur_type==mp_color_type )
23072    @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>
23073 else if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type )
23074    @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>
23075 else if ( mp->cur_type==mp_known )
23076    @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>
23077 else if ( mp->cur_exp==false_code )
23078    @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
23079 }
23080
23081 @ @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>=
23082 { q=value(mp->cur_exp);
23083 cyan_val(cp)=0;
23084 magenta_val(cp)=0;
23085 yellow_val(cp)=0;
23086 black_val(cp)=0;
23087 red_val(cp)=value(red_part_loc(q));
23088 green_val(cp)=value(green_part_loc(q));
23089 blue_val(cp)=value(blue_part_loc(q));
23090 color_model(cp)=mp_rgb_model;
23091 if ( red_val(cp)<0 ) red_val(cp)=0;
23092 if ( green_val(cp)<0 ) green_val(cp)=0;
23093 if ( blue_val(cp)<0 ) blue_val(cp)=0;
23094 if ( red_val(cp)>unity ) red_val(cp)=unity;
23095 if ( green_val(cp)>unity ) green_val(cp)=unity;
23096 if ( blue_val(cp)>unity ) blue_val(cp)=unity;
23097 }
23098
23099 @ @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>=
23100 { q=value(mp->cur_exp);
23101 cyan_val(cp)=value(cyan_part_loc(q));
23102 magenta_val(cp)=value(magenta_part_loc(q));
23103 yellow_val(cp)=value(yellow_part_loc(q));
23104 black_val(cp)=value(black_part_loc(q));
23105 color_model(cp)=mp_cmyk_model;
23106 if ( cyan_val(cp)<0 ) cyan_val(cp)=0;
23107 if ( magenta_val(cp)<0 ) magenta_val(cp)=0;
23108 if ( yellow_val(cp)<0 ) yellow_val(cp)=0;
23109 if ( black_val(cp)<0 ) black_val(cp)=0;
23110 if ( cyan_val(cp)>unity ) cyan_val(cp)=unity;
23111 if ( magenta_val(cp)>unity ) magenta_val(cp)=unity;
23112 if ( yellow_val(cp)>unity ) yellow_val(cp)=unity;
23113 if ( black_val(cp)>unity ) black_val(cp)=unity;
23114 }
23115
23116 @ @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>=
23117 { q=mp->cur_exp;
23118 cyan_val(cp)=0;
23119 magenta_val(cp)=0;
23120 yellow_val(cp)=0;
23121 black_val(cp)=0;
23122 grey_val(cp)=q;
23123 color_model(cp)=mp_grey_model;
23124 if ( grey_val(cp)<0 ) grey_val(cp)=0;
23125 if ( grey_val(cp)>unity ) grey_val(cp)=unity;
23126 }
23127
23128 @ @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>=
23129 {
23130 cyan_val(cp)=0;
23131 magenta_val(cp)=0;
23132 yellow_val(cp)=0;
23133 black_val(cp)=0;
23134 grey_val(cp)=0;
23135 color_model(cp)=mp_no_model;
23136 }
23137
23138 @ @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>=
23139 { cp=p;
23140   while ( cp!=null ){ 
23141     if ( has_color(cp) ) break;
23142     cp=mp_link(cp);
23143   }
23144 }
23145
23146 @ @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>=
23147 { pp=p;
23148   while ( pp!=null ) {
23149     if ( has_pen(pp) ) break;
23150     pp=mp_link(pp);
23151   }
23152 }
23153
23154 @ @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>=
23155 { dp=p;
23156   while ( dp!=null ) {
23157     if ( type(dp)==mp_stroked_code ) break;
23158     dp=mp_link(dp);
23159   }
23160 }
23161
23162 @ @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into...@>=
23163 @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>;
23164 if ( pp>mp_void ) {
23165   @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>;
23166 }
23167 if ( dp>mp_void ) {
23168   @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>;
23169 }
23170
23171
23172 @ @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>=
23173 { q=mp_link(cp);
23174   while ( q!=null ) { 
23175     if ( has_color(q) ) {
23176       red_val(q)=red_val(cp);
23177       green_val(q)=green_val(cp);
23178       blue_val(q)=blue_val(cp);
23179       black_val(q)=black_val(cp);
23180       color_model(q)=color_model(cp);
23181     }
23182     q=mp_link(q);
23183   }
23184 }
23185
23186 @ @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>=
23187 { q=mp_link(pp);
23188   while ( q!=null ) {
23189     if ( has_pen(q) ) {
23190       if ( pen_p(q)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(q));
23191       pen_p(q)=copy_pen(pen_p(pp));
23192     }
23193     q=mp_link(q);
23194   }
23195 }
23196
23197 @ @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>=
23198 { q=mp_link(dp);
23199   while ( q!=null ) {
23200     if ( type(q)==mp_stroked_code ) {
23201       if ( dash_p(q)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(q));
23202       dash_p(q)=dash_p(dp);
23203       dash_scale(q)=unity;
23204       if ( dash_p(q)!=null ) add_edge_ref(dash_p(q));
23205     }
23206     q=mp_link(q);
23207   }
23208 }
23209
23210 @ One of the things we need to do when we've parsed an \&{addto} or
23211 similar command is find the header of a supposed \&{picture} variable, given
23212 a token list for that variable.  Since the edge structure is about to be
23213 updated, we use |private_edges| to make sure that this is possible.
23214
23215 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23216 pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) ;
23217
23218 @ @c pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) {
23219   pointer p;
23220   pointer cur_edges; /* the return value */
23221   p=mp_find_variable(mp, t); cur_edges=null;
23222   if ( p==null ) { 
23223     mp_obliterated(mp, t); mp_put_get_error(mp);
23224   } else if ( type(p)!=mp_picture_type )  { 
23225     print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, t,null,1000,0);
23226 @.Variable x is the wrong type@>
23227     mp_print(mp, " is the wrong type ("); 
23228     mp_print_type(mp, type(p)); mp_print_char(mp, xord(')'));
23229     help2("I was looking for a \"known\" picture variable.",
23230           "So I'll not change anything just now."); 
23231     mp_put_get_error(mp);
23232   } else { 
23233     value(p)=mp_private_edges(mp, value(p));
23234     cur_edges=value(p);
23235   }
23236   mp_flush_node_list(mp, t);
23237   return cur_edges;
23238 }
23239
23240 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23241 case add_to_command: mp_do_add_to(mp); break;
23242 case bounds_command:mp_do_bounds(mp); break;
23243
23244 @ @<Put each...@>=
23245 mp_primitive(mp, "clip",bounds_command,mp_start_clip_code);
23246 @:clip_}{\&{clip} primitive@>
23247 mp_primitive(mp, "setbounds",bounds_command,mp_start_bounds_code);
23248 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
23249
23250 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23251 case bounds_command: 
23252   if ( m==mp_start_clip_code ) mp_print(mp, "clip");
23253   else mp_print(mp, "setbounds");
23254   break;
23255
23256 @ The following function parses the beginning of an \&{addto} or \&{clip}
23257 command: it expects a variable name followed by a token with |cur_cmd=sep|
23258 and then an expression.  The function returns the token list for the variable
23259 and stores the command modifier for the separator token in the global variable
23260 |last_add_type|.  We must be careful because this variable might get overwritten
23261 any time we call |get_x_next|.
23262
23263 @<Glob...@>=
23264 quarterword last_add_type;
23265   /* command modifier that identifies the last \&{addto} command */
23266
23267 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23268 pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) ;
23269
23270 @ @c pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) {
23271   pointer lhv; /* variable to add to left */
23272   quarterword add_type=0; /* value to be returned in |last_add_type| */
23273   lhv=null;
23274   mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=sep; mp_scan_primary(mp);
23275   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) {
23276     @<Abandon edges command because there's no variable@>;
23277   } else  { 
23278     lhv=mp->cur_exp; add_type=mp->cur_mod;
23279     mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23280   }
23281   mp->last_add_type=add_type;
23282   return lhv;
23283 }
23284
23285 @ @<Abandon edges command because there's no variable@>=
23286 { exp_err("Not a suitable variable");
23287 @.Not a suitable variable@>
23288   help4("At this point I needed to see the name of a picture variable.",
23289     "(Or perhaps you have indeed presented me with one; I might",
23290     "have missed it, if it wasn't followed by the proper token.)",
23291     "So I'll not change anything just now.");
23292   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23293 }
23294
23295 @ Here is an example of how to use |start_draw_cmd|.
23296
23297 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23298 void mp_do_bounds (MP mp) ;
23299
23300 @ @c void mp_do_bounds (MP mp) {
23301   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
23302   pointer p; /* for list manipulation */
23303   integer m; /* initial value of |cur_mod| */
23304   m=mp->cur_mod;
23305   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, to_token);
23306   if ( lhv!=null ) {
23307     lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
23308     if ( lhe==null ) {
23309       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23310     } else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
23311       exp_err("Improper `clip'");
23312 @.Improper `addto'@>
23313       help2("This expression should have specified a known path.",
23314             "So I'll not change anything just now."); 
23315       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23316     } else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
23317       @<Complain about a non-cycle@>;
23318     } else {
23319       @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add it to |lhe|@>;
23320     }
23321   }
23322 }
23323
23324 @ @<Complain about a non-cycle@>=
23325 { print_err("Not a cycle");
23326 @.Not a cycle@>
23327   help2("That contour should have ended with `..cycle' or `&cycle'.",
23328         "So I'll not change anything just now."); mp_put_get_error(mp);
23329 }
23330
23331 @ @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add...@>=
23332 { p=mp_new_bounds_node(mp, mp->cur_exp,m);
23333   mp_link(p)=mp_link(dummy_loc(lhe));
23334   mp_link(dummy_loc(lhe))=p;
23335   if ( obj_tail(lhe)==dummy_loc(lhe) ) obj_tail(lhe)=p;
23336   p=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[stop_type(m)]);
23337   type(p)=stop_type(m);
23338   mp_link(obj_tail(lhe))=p;
23339   obj_tail(lhe)=p;
23340   mp_init_bbox(mp, lhe);
23341 }
23342
23343 @ The |do_add_to| procedure is a little like |do_clip| but there are a lot more
23344 cases to deal with.
23345
23346 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23347 void mp_do_add_to (MP mp) ;
23348
23349 @ @c void mp_do_add_to (MP mp) {
23350   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
23351   pointer p; /* the graphical object or list for |scan_with_list| to update */
23352   pointer e; /* an edge structure to be merged */
23353   quarterword add_type; /* |also_code|, |contour_code|, or |double_path_code| */
23354   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, thing_to_add); add_type=mp->last_add_type;
23355   if ( lhv!=null ) {
23356     if ( add_type==also_code ) {
23357       @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e| and |p|
23358        appropriately@>;
23359     } else {
23360       @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current
23361         expression@>;
23362     }
23363     mp_scan_with_list(mp, p);
23364     @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>;
23365   }
23366 }
23367
23368 @ Setting |p:=null| causes the $\langle$with list$\rangle$ to be ignored;
23369 setting |e:=null| prevents anything from being added to |lhe|.
23370
23371 @ @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e|...@>=
23372
23373   p=null; e=null;
23374   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23375     exp_err("Improper `addto'");
23376 @.Improper `addto'@>
23377     help2("This expression should have specified a known picture.",
23378           "So I'll not change anything just now."); 
23379     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23380   } else { 
23381     e=mp_private_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_vacuous;
23382     p=mp_link(dummy_loc(e));
23383   }
23384 }
23385
23386 @ In this case |add_type<>also_code| so setting |p:=null| suppresses future
23387 attempts to add to the edge structure.
23388
23389 @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current...@>=
23390 { e=null; p=null;
23391   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
23392   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
23393     exp_err("Improper `addto'");
23394 @.Improper `addto'@>
23395     help2("This expression should have specified a known path.",
23396           "So I'll not change anything just now."); 
23397     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23398   } else if ( add_type==contour_code ) {
23399     if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
23400       @<Complain about a non-cycle@>;
23401     } else { 
23402       p=mp_new_fill_node(mp, mp->cur_exp);
23403       mp->cur_type=mp_vacuous;
23404     }
23405   } else { 
23406     p=mp_new_stroked_node(mp, mp->cur_exp);
23407     mp->cur_type=mp_vacuous;
23408   }
23409 }
23410
23411 @ @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>=
23412 lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
23413 if ( lhe==null ) {
23414   if ( (e==null)&&(p!=null) ) e=mp_toss_gr_object(mp, p);
23415   if ( e!=null ) delete_edge_ref(e);
23416 } else if ( add_type==also_code ) {
23417   if ( e!=null ) {
23418     @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>;
23419   } else { 
23420     do_nothing;
23421   }
23422 } else if ( p!=null ) {
23423   mp_link(obj_tail(lhe))=p;
23424   obj_tail(lhe)=p;
23425   if ( add_type==double_path_code )
23426     if ( pen_p(p)==null ) 
23427       pen_p(p)=mp_get_pen_circle(mp, 0);
23428 }
23429
23430 @ @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>=
23431 { if ( mp_link(dummy_loc(e))!=null ) {
23432     mp_link(obj_tail(lhe))=mp_link(dummy_loc(e));
23433     obj_tail(lhe)=obj_tail(e);
23434     obj_tail(e)=dummy_loc(e);
23435     mp_link(dummy_loc(e))=null;
23436     mp_flush_dash_list(mp, lhe);
23437   }
23438   mp_toss_edges(mp, e);
23439 }
23440
23441 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23442 case ship_out_command: mp_do_ship_out(mp); break;
23443
23444 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23445 @<Declare the \ps\ output procedures@>
23446 void mp_do_ship_out (MP mp) ;
23447
23448 @ @c void mp_do_ship_out (MP mp) {
23449   integer c; /* the character code */
23450   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23451   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23452     @<Complain that it's not a known picture@>;
23453   } else { 
23454     c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]) % 256;
23455     if ( c<0 ) c=c+256;
23456     @<Store the width information for character code~|c|@>;
23457     mp_ship_out(mp, mp->cur_exp);
23458     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23459   }
23460 }
23461
23462 @ @<Complain that it's not a known picture@>=
23463
23464   exp_err("Not a known picture");
23465   help1("I can only output known pictures.");
23466   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23467 }
23468
23469 @ The \&{everyjob} command simply assigns a nonzero value to the global variable
23470 |start_sym|.
23471
23472 @<Cases of |do_statement|...@>=
23473 case every_job_command: 
23474   mp_get_symbol(mp); mp->start_sym=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
23475   break;
23476
23477 @ @<Glob...@>=
23478 halfword start_sym; /* a symbolic token to insert at beginning of job */
23479
23480 @ @<Set init...@>=
23481 mp->start_sym=0;
23482
23483 @ Finally, we have only the ``message'' commands remaining.
23484
23485 @d message_code 0
23486 @d err_message_code 1
23487 @d err_help_code 2
23488 @d filename_template_code 3
23489 @d print_with_leading_zeroes(A)  g = mp->pool_ptr;
23490               mp_print_int(mp, (A)); g = mp->pool_ptr-g;
23491               if ( f>g ) {
23492                 mp->pool_ptr = mp->pool_ptr - g;
23493                 while ( f>g ) {
23494                   mp_print_char(mp, xord('0'));
23495                   decr(f);
23496                   };
23497                 mp_print_int(mp, (A));
23498               };
23499               f = 0
23500
23501 @<Put each...@>=
23502 mp_primitive(mp, "message",message_command,message_code);
23503 @:message_}{\&{message} primitive@>
23504 mp_primitive(mp, "errmessage",message_command,err_message_code);
23505 @:err_message_}{\&{errmessage} primitive@>
23506 mp_primitive(mp, "errhelp",message_command,err_help_code);
23507 @:err_help_}{\&{errhelp} primitive@>
23508 mp_primitive(mp, "filenametemplate",message_command,filename_template_code);
23509 @:filename_template_}{\&{filenametemplate} primitive@>
23510
23511 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23512 case message_command: 
23513   if ( m<err_message_code ) mp_print(mp, "message");
23514   else if ( m==err_message_code ) mp_print(mp, "errmessage");
23515   else if ( m==filename_template_code ) mp_print(mp, "filenametemplate");
23516   else mp_print(mp, "errhelp");
23517   break;
23518
23519 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23520 case message_command: mp_do_message(mp); break;
23521
23522 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23523 @<Declare a procedure called |no_string_err|@>
23524 void mp_do_message (MP mp) ;
23525
23526
23527 @c void mp_do_message (MP mp) {
23528   int m; /* the type of message */
23529   m=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23530   if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23531     mp_no_string_err(mp, "A message should be a known string expression.");
23532   else {
23533     switch (m) {
23534     case message_code: 
23535       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23536       break;
23537     case err_message_code:
23538       @<Print string |cur_exp| as an error message@>;
23539       break;
23540     case err_help_code:
23541       @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>;
23542       break;
23543     case filename_template_code:
23544       @<Save the filename template@>;
23545       break;
23546     } /* there are no other cases */
23547   }
23548   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23549 }
23550
23551 @ @<Declare a procedure called |no_string_err|@>=
23552 void mp_no_string_err (MP mp, const char *s) { 
23553    exp_err("Not a string");
23554 @.Not a string@>
23555   help1(s);
23556   mp_put_get_error(mp);
23557 }
23558
23559 @ The global variable |err_help| is zero when the user has most recently
23560 given an empty help string, or if none has ever been given.
23561
23562 @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>=
23563
23564   if ( mp->err_help!=0 ) delete_str_ref(mp->err_help);
23565   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->err_help=0;
23566   else  { mp->err_help=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->err_help); }
23567 }
23568
23569 @ If \&{errmessage} occurs often in |mp_scroll_mode|, without user-defined
23570 \&{errhelp}, we don't want to give a long help message each time. So we
23571 give a verbose explanation only once.
23572
23573 @<Glob...@>=
23574 boolean long_help_seen; /* has the long \.{\\errmessage} help been used? */
23575
23576 @ @<Set init...@>=mp->long_help_seen=false;
23577
23578 @ @<Print string |cur_exp| as an error message@>=
23579
23580   print_err(""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23581   if ( mp->err_help!=0 ) {
23582     mp->use_err_help=true;
23583   } else if ( mp->long_help_seen ) { 
23584     help1("(That was another `errmessage'.)") ; 
23585   } else  { 
23586    if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) mp->long_help_seen=true;
23587     help4("This error message was generated by an `errmessage'",
23588      "command, so I can\'t give any explicit help.",
23589      "Pretend that you're Miss Marple: Examine all clues,",
23590 @^Marple, Jane@>
23591      "and deduce the truth by inspired guesses.");
23592   }
23593   mp_put_get_error(mp); mp->use_err_help=false;
23594 }
23595
23596 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23597 case write_command: mp_do_write(mp); break;
23598
23599 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23600 void mp_do_write (MP mp) ;
23601
23602 @ @c void mp_do_write (MP mp) {
23603   str_number t; /* the line of text to be written */
23604   write_index n,n0; /* for searching |wr_fname| and |wr_file| arrays */
23605   unsigned old_setting; /* for saving |selector| during output */
23606   mp_get_x_next(mp);
23607   mp_scan_expression(mp);
23608   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
23609     mp_no_string_err(mp, "The text to be written should be a known string expression");
23610   } else if ( mp->cur_cmd!=to_token ) { 
23611     print_err("Missing `to' clause");
23612     help1("A write command should end with `to <filename>'");
23613     mp_put_get_error(mp);
23614   } else { 
23615     t=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
23616     mp_get_x_next(mp);
23617     mp_scan_expression(mp);
23618     if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23619       mp_no_string_err(mp, "I can\'t write to that file name.  It isn't a known string");
23620     else {
23621       @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>;
23622     }
23623     delete_str_ref(t);
23624   }
23625   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23626 }
23627
23628 @ @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>=
23629
23630   @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if
23631     |cur_exp| must be inserted@>;
23632   if ( mp_str_vs_str(mp, t,mp->eof_line)==0 ) {
23633     @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>;
23634   } else { 
23635     old_setting=mp->selector;
23636     mp->selector=n+write_file;
23637     mp_print_str(mp, t); mp_print_ln(mp);
23638     mp->selector = old_setting;
23639   }
23640 }
23641
23642 @ @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if...@>=
23643 {
23644   char *fn = str(mp->cur_exp);
23645   n=mp->write_files;
23646   n0=mp->write_files;
23647   while (mp_xstrcmp(fn,mp->wr_fname[n])!=0) { 
23648     if ( n==0 ) { /* bottom reached */
23649           if ( n0==mp->write_files ) {
23650         if ( mp->write_files<mp->max_write_files ) {
23651           incr(mp->write_files);
23652         } else {
23653           void **wr_file;
23654           char **wr_fname;
23655               write_index l,k;
23656           l = mp->max_write_files + (mp->max_write_files/4);
23657           wr_file = xmalloc((l+1),sizeof(void *));
23658           wr_fname = xmalloc((l+1),sizeof(char *));
23659               for (k=0;k<=l;k++) {
23660             if (k<=mp->max_write_files) {
23661                   wr_file[k]=mp->wr_file[k]; 
23662               wr_fname[k]=mp->wr_fname[k];
23663             } else {
23664                   wr_file[k]=0; 
23665               wr_fname[k]=NULL;
23666             }
23667           }
23668               xfree(mp->wr_file); xfree(mp->wr_fname);
23669           mp->max_write_files = l;
23670           mp->wr_file = wr_file;
23671           mp->wr_fname = wr_fname;
23672         }
23673       }
23674       n=n0;
23675       mp_open_write_file(mp, fn ,n);
23676     } else { 
23677       decr(n);
23678           if ( mp->wr_fname[n]==NULL )  n0=n; 
23679     }
23680   }
23681 }
23682
23683 @ @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>=
23684 { (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[n]);
23685   xfree(mp->wr_fname[n]);
23686   if ( n==mp->write_files-1 ) mp->write_files=n;
23687 }
23688
23689
23690 @* \[42] Writing font metric data.
23691 \TeX\ gets its knowledge about fonts from font metric files, also called
23692 \.{TFM} files; the `\.T' in `\.{TFM}' stands for \TeX,
23693 but other programs know about them too. One of \MP's duties is to
23694 write \.{TFM} files so that the user's fonts can readily be
23695 applied to typesetting.
23696 @:TFM files}{\.{TFM} files@>
23697 @^font metric files@>
23698
23699 The information in a \.{TFM} file appears in a sequence of 8-bit bytes.
23700 Since the number of bytes is always a multiple of~4, we could
23701 also regard the file as a sequence of 32-bit words, but \MP\ uses the
23702 byte interpretation. The format of \.{TFM} files was designed by
23703 Lyle Ramshaw in 1980. The intent is to convey a lot of different kinds
23704 @^Ramshaw, Lyle Harold@>
23705 of information in a compact but useful form.
23706
23707 @<Glob...@>=
23708 void * tfm_file; /* the font metric output goes here */
23709 char * metric_file_name; /* full name of the font metric file */
23710
23711 @ The first 24 bytes (6 words) of a \.{TFM} file contain twelve 16-bit
23712 integers that give the lengths of the various subsequent portions
23713 of the file. These twelve integers are, in order:
23714 $$\vbox{\halign{\hfil#&$\null=\null$#\hfil\cr
23715 |lf|&length of the entire file, in words;\cr
23716 |lh|&length of the header data, in words;\cr
23717 |bc|&smallest character code in the font;\cr
23718 |ec|&largest character code in the font;\cr
23719 |nw|&number of words in the width table;\cr
23720 |nh|&number of words in the height table;\cr
23721 |nd|&number of words in the depth table;\cr
23722 |ni|&number of words in the italic correction table;\cr
23723 |nl|&number of words in the lig/kern table;\cr
23724 |nk|&number of words in the kern table;\cr
23725 |ne|&number of words in the extensible character table;\cr
23726 |np|&number of font parameter words.\cr}}$$
23727 They are all nonnegative and less than $2^{15}$. We must have |bc-1<=ec<=255|,
23728 |ne<=256|, and
23729 $$\hbox{|lf=6+lh+(ec-bc+1)+nw+nh+nd+ni+nl+nk+ne+np|.}$$
23730 Note that a font may contain as many as 256 characters (if |bc=0| and |ec=255|),
23731 and as few as 0 characters (if |bc=ec+1|).
23732
23733 Incidentally, when two or more 8-bit bytes are combined to form an integer of
23734 16 or more bits, the most significant bytes appear first in the file.
23735 This is called BigEndian order.
23736 @^BigEndian order@>
23737
23738 @ The rest of the \.{TFM} file may be regarded as a sequence of ten data
23739 arrays.
23740
23741 The most important data type used here is a |fix_word|, which is
23742 a 32-bit representation of a binary fraction. A |fix_word| is a signed
23743 quantity, with the two's complement of the entire word used to represent
23744 negation. Of the 32 bits in a |fix_word|, exactly 12 are to the left of the
23745 binary point; thus, the largest |fix_word| value is $2048-2^{-20}$, and
23746 the smallest is $-2048$. We will see below, however, that all but two of
23747 the |fix_word| values must lie between $-16$ and $+16$.
23748
23749 @ The first data array is a block of header information, which contains
23750 general facts about the font. The header must contain at least two words,
23751 |header[0]| and |header[1]|, whose meaning is explained below.  Additional
23752 header information of use to other software routines might also be
23753 included, and \MP\ will generate it if the \.{headerbyte} command occurs.
23754 For example, 16 more words of header information are in use at the Xerox
23755 Palo Alto Research Center; the first ten specify the character coding
23756 scheme used (e.g., `\.{XEROX TEXT}' or `\.{TEX MATHSY}'), the next five
23757 give the font family name (e.g., `\.{HELVETICA}' or `\.{CMSY}'), and the
23758 last gives the ``face byte.''
23759
23760 \yskip\hang|header[0]| is a 32-bit check sum that \MP\ will copy into
23761 the \.{GF} output file. This helps ensure consistency between files,
23762 since \TeX\ records the check sums from the \.{TFM}'s it reads, and these
23763 should match the check sums on actual fonts that are used.  The actual
23764 relation between this check sum and the rest of the \.{TFM} file is not
23765 important; the check sum is simply an identification number with the
23766 property that incompatible fonts almost always have distinct check sums.
23767 @^check sum@>
23768
23769 \yskip\hang|header[1]| is a |fix_word| containing the design size of the
23770 font, in units of \TeX\ points. This number must be at least 1.0; it is
23771 fairly arbitrary, but usually the design size is 10.0 for a ``10 point''
23772 font, i.e., a font that was designed to look best at a 10-point size,
23773 whatever that really means. When a \TeX\ user asks for a font `\.{at}
23774 $\delta$ \.{pt}', the effect is to override the design size and replace it
23775 by $\delta$, and to multiply the $x$ and~$y$ coordinates of the points in
23776 the font image by a factor of $\delta$ divided by the design size.  {\sl
23777 All other dimensions in the\/ \.{TFM} file are |fix_word|\kern-1pt\
23778 numbers in design-size units.} Thus, for example, the value of |param[6]|,
23779 which defines the \.{em} unit, is often the |fix_word| value $2^{20}=1.0$,
23780 since many fonts have a design size equal to one em.  The other dimensions
23781 must be less than 16 design-size units in absolute value; thus,
23782 |header[1]| and |param[1]| are the only |fix_word| entries in the whole
23783 \.{TFM} file whose first byte might be something besides 0 or 255.
23784 @^design size@>
23785
23786 @ Next comes the |char_info| array, which contains one |char_info_word|
23787 per character. Each word in this part of the file contains six fields
23788 packed into four bytes as follows.
23789
23790 \yskip\hang first byte: |width_index| (8 bits)\par
23791 \hang second byte: |height_index| (4 bits) times 16, plus |depth_index|
23792   (4~bits)\par
23793 \hang third byte: |italic_index| (6 bits) times 4, plus |tag|
23794   (2~bits)\par
23795 \hang fourth byte: |remainder| (8 bits)\par
23796 \yskip\noindent
23797 The actual width of a character is \\{width}|[width_index]|, in design-size
23798 units; this is a device for compressing information, since many characters
23799 have the same width. Since it is quite common for many characters
23800 to have the same height, depth, or italic correction, the \.{TFM} format
23801 imposes a limit of 16 different heights, 16 different depths, and
23802 64 different italic corrections.
23803
23804 Incidentally, the relation $\\{width}[0]=\\{height}[0]=\\{depth}[0]=
23805 \\{italic}[0]=0$ should always hold, so that an index of zero implies a
23806 value of zero.  The |width_index| should never be zero unless the
23807 character does not exist in the font, since a character is valid if and
23808 only if it lies between |bc| and |ec| and has a nonzero |width_index|.
23809
23810 @ The |tag| field in a |char_info_word| has four values that explain how to
23811 interpret the |remainder| field.
23812
23813 \yskip\hang|tag=0| (|no_tag|) means that |remainder| is unused.\par
23814 \hang|tag=1| (|lig_tag|) means that this character has a ligature/kerning
23815 program starting at location |remainder| in the |lig_kern| array.\par
23816 \hang|tag=2| (|list_tag|) means that this character is part of a chain of
23817 characters of ascending sizes, and not the largest in the chain.  The
23818 |remainder| field gives the character code of the next larger character.\par
23819 \hang|tag=3| (|ext_tag|) means that this character code represents an
23820 extensible character, i.e., a character that is built up of smaller pieces
23821 so that it can be made arbitrarily large. The pieces are specified in
23822 |exten[remainder]|.\par
23823 \yskip\noindent
23824 Characters with |tag=2| and |tag=3| are treated as characters with |tag=0|
23825 unless they are used in special circumstances in math formulas. For example,
23826 \TeX's \.{\\sum} operation looks for a |list_tag|, and the \.{\\left}
23827 operation looks for both |list_tag| and |ext_tag|.
23828
23829 @d no_tag 0 /* vanilla character */
23830 @d lig_tag 1 /* character has a ligature/kerning program */
23831 @d list_tag 2 /* character has a successor in a charlist */
23832 @d ext_tag 3 /* character is extensible */
23833
23834 @ The |lig_kern| array contains instructions in a simple programming language
23835 that explains what to do for special letter pairs. Each word in this array is a
23836 |lig_kern_command| of four bytes.
23837
23838 \yskip\hang first byte: |skip_byte|, indicates that this is the final program
23839   step if the byte is 128 or more, otherwise the next step is obtained by
23840   skipping this number of intervening steps.\par
23841 \hang second byte: |next_char|, ``if |next_char| follows the current character,
23842   then perform the operation and stop, otherwise continue.''\par
23843 \hang third byte: |op_byte|, indicates a ligature step if less than~128,
23844   a kern step otherwise.\par
23845 \hang fourth byte: |remainder|.\par
23846 \yskip\noindent
23847 In a kern step, an
23848 additional space equal to |kern[256*(op_byte-128)+remainder]| is inserted
23849 between the current character and |next_char|. This amount is
23850 often negative, so that the characters are brought closer together
23851 by kerning; but it might be positive.
23852
23853 There are eight kinds of ligature steps, having |op_byte| codes $4a+2b+c$ where
23854 $0\le a\le b+c$ and $0\le b,c\le1$. The character whose code is
23855 |remainder| is inserted between the current character and |next_char|;
23856 then the current character is deleted if $b=0$, and |next_char| is
23857 deleted if $c=0$; then we pass over $a$~characters to reach the next
23858 current character (which may have a ligature/kerning program of its own).
23859
23860 If the very first instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23861 the |next_char| byte is the so-called right boundary character of this font;
23862 the value of |next_char| need not lie between |bc| and~|ec|.
23863 If the very last instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23864 there is a special ligature/kerning program for a left boundary character,
23865 beginning at location |256*op_byte+remainder|.
23866 The interpretation is that \TeX\ puts implicit boundary characters
23867 before and after each consecutive string of characters from the same font.
23868 These implicit characters do not appear in the output, but they can affect
23869 ligatures and kerning.
23870
23871 If the very first instruction of a character's |lig_kern| program has
23872 |skip_byte>128|, the program actually begins in location
23873 |256*op_byte+remainder|. This feature allows access to large |lig_kern|
23874 arrays, because the first instruction must otherwise
23875 appear in a location |<=255|.
23876
23877 Any instruction with |skip_byte>128| in the |lig_kern| array must satisfy
23878 the condition
23879 $$\hbox{|256*op_byte+remainder<nl|.}$$
23880 If such an instruction is encountered during
23881 normal program execution, it denotes an unconditional halt; no ligature
23882 command is performed.
23883
23884 @d stop_flag (128)
23885   /* value indicating `\.{STOP}' in a lig/kern program */
23886 @d kern_flag (128) /* op code for a kern step */
23887 @d skip_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b0
23888 @d next_char(A) mp->lig_kern[(A)].b1
23889 @d op_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b2
23890 @d rem_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b3
23891
23892 @ Extensible characters are specified by an |extensible_recipe|, which
23893 consists of four bytes called |top|, |mid|, |bot|, and |rep| (in this
23894 order). These bytes are the character codes of individual pieces used to
23895 build up a large symbol.  If |top|, |mid|, or |bot| are zero, they are not
23896 present in the built-up result. For example, an extensible vertical line is
23897 like an extensible bracket, except that the top and bottom pieces are missing.
23898
23899 Let $T$, $M$, $B$, and $R$ denote the respective pieces, or an empty box
23900 if the piece isn't present. Then the extensible characters have the form
23901 $TR^kMR^kB$ from top to bottom, for some |k>=0|, unless $M$ is absent;
23902 in the latter case we can have $TR^kB$ for both even and odd values of~|k|.
23903 The width of the extensible character is the width of $R$; and the
23904 height-plus-depth is the sum of the individual height-plus-depths of the
23905 components used, since the pieces are butted together in a vertical list.
23906
23907 @d ext_top(A) mp->exten[(A)].b0 /* |top| piece in a recipe */
23908 @d ext_mid(A) mp->exten[(A)].b1 /* |mid| piece in a recipe */
23909 @d ext_bot(A) mp->exten[(A)].b2 /* |bot| piece in a recipe */
23910 @d ext_rep(A) mp->exten[(A)].b3 /* |rep| piece in a recipe */
23911
23912 @ The final portion of a \.{TFM} file is the |param| array, which is another
23913 sequence of |fix_word| values.
23914
23915 \yskip\hang|param[1]=slant| is the amount of italic slant, which is used
23916 to help position accents. For example, |slant=.25| means that when you go
23917 up one unit, you also go .25 units to the right. The |slant| is a pure
23918 number; it is the only |fix_word| other than the design size itself that is
23919 not scaled by the design size.
23920 @^design size@>
23921
23922 \hang|param[2]=space| is the normal spacing between words in text.
23923 Note that character 040 in the font need not have anything to do with
23924 blank spaces.
23925
23926 \hang|param[3]=space_stretch| is the amount of glue stretching between words.
23927
23928 \hang|param[4]=space_shrink| is the amount of glue shrinking between words.
23929
23930 \hang|param[5]=x_height| is the size of one ex in the font; it is also
23931 the height of letters for which accents don't have to be raised or lowered.
23932
23933 \hang|param[6]=quad| is the size of one em in the font.
23934
23935 \hang|param[7]=extra_space| is the amount added to |param[2]| at the
23936 ends of sentences.
23937
23938 \yskip\noindent
23939 If fewer than seven parameters are present, \TeX\ sets the missing parameters
23940 to zero.
23941
23942 @d slant_code 1
23943 @d space_code 2
23944 @d space_stretch_code 3
23945 @d space_shrink_code 4
23946 @d x_height_code 5
23947 @d quad_code 6
23948 @d extra_space_code 7
23949
23950 @ So that is what \.{TFM} files hold. One of \MP's duties is to output such
23951 information, and it does this all at once at the end of a job.
23952 In order to prepare for such frenetic activity, it squirrels away the
23953 necessary facts in various arrays as information becomes available.
23954
23955 Character dimensions (\&{charwd}, \&{charht}, \&{chardp}, and \&{charic})
23956 are stored respectively in |tfm_width|, |tfm_height|, |tfm_depth|, and
23957 |tfm_ital_corr|. Other information about a character (e.g., about
23958 its ligatures or successors) is accessible via the |char_tag| and
23959 |char_remainder| arrays. Other information about the font as a whole
23960 is kept in additional arrays called |header_byte|, |lig_kern|,
23961 |kern|, |exten|, and |param|.
23962
23963 @d max_tfm_int 32510
23964 @d undefined_label max_tfm_int /* an undefined local label */
23965
23966 @<Glob...@>=
23967 #define TFM_ITEMS 257
23968 eight_bits bc;
23969 eight_bits ec; /* smallest and largest character codes shipped out */
23970 scaled tfm_width[TFM_ITEMS]; /* \&{charwd} values */
23971 scaled tfm_height[TFM_ITEMS]; /* \&{charht} values */
23972 scaled tfm_depth[TFM_ITEMS]; /* \&{chardp} values */
23973 scaled tfm_ital_corr[TFM_ITEMS]; /* \&{charic} values */
23974 boolean char_exists[TFM_ITEMS]; /* has this code been shipped out? */
23975 int char_tag[TFM_ITEMS]; /* |remainder| category */
23976 int char_remainder[TFM_ITEMS]; /* the |remainder| byte */
23977 char *header_byte; /* bytes of the \.{TFM} header */
23978 int header_last; /* last initialized \.{TFM} header byte */
23979 int header_size; /* size of the \.{TFM} header */
23980 four_quarters *lig_kern; /* the ligature/kern table */
23981 short nl; /* the number of ligature/kern steps so far */
23982 scaled *kern; /* distinct kerning amounts */
23983 short nk; /* the number of distinct kerns so far */
23984 four_quarters exten[TFM_ITEMS]; /* extensible character recipes */
23985 short ne; /* the number of extensible characters so far */
23986 scaled *param; /* \&{fontinfo} parameters */
23987 short np; /* the largest \&{fontinfo} parameter specified so far */
23988 short nw;short nh;short nd;short ni; /* sizes of \.{TFM} subtables */
23989 short skip_table[TFM_ITEMS]; /* local label status */
23990 boolean lk_started; /* has there been a lig/kern step in this command yet? */
23991 integer bchar; /* right boundary character */
23992 short bch_label; /* left boundary starting location */
23993 short ll;short lll; /* registers used for lig/kern processing */
23994 short label_loc[257]; /* lig/kern starting addresses */
23995 eight_bits label_char[257]; /* characters for |label_loc| */
23996 short label_ptr; /* highest position occupied in |label_loc| */
23997
23998 @ @<Allocate or initialize ...@>=
23999 mp->header_size = 128; /* just for init */
24000 mp->header_byte = xmalloc(mp->header_size, sizeof(char));
24001
24002 @ @<Dealloc variables@>=
24003 xfree(mp->header_byte);
24004 xfree(mp->lig_kern);
24005 xfree(mp->kern);
24006 xfree(mp->param);
24007
24008 @ @<Set init...@>=
24009 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24010   mp->tfm_width[k]=0; mp->tfm_height[k]=0; mp->tfm_depth[k]=0; mp->tfm_ital_corr[k]=0;
24011   mp->char_exists[k]=false; mp->char_tag[k]=no_tag; mp->char_remainder[k]=0;
24012   mp->skip_table[k]=undefined_label;
24013 }
24014 memset(mp->header_byte,0,(size_t)mp->header_size);
24015 mp->bc=255; mp->ec=0; mp->nl=0; mp->nk=0; mp->ne=0; mp->np=0;
24016 mp->internal[mp_boundary_char]=-unity;
24017 mp->bch_label=undefined_label;
24018 mp->label_loc[0]=-1; mp->label_ptr=0;
24019
24020 @ @<Declarations@>=
24021 scaled mp_tfm_check (MP mp,quarterword m) ;
24022
24023 @ @c
24024 scaled mp_tfm_check (MP mp,quarterword m) {
24025   if ( abs(mp->internal[m])>=fraction_half ) {
24026     print_err("Enormous "); mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24027 @.Enormous charwd...@>
24028 @.Enormous chardp...@>
24029 @.Enormous charht...@>
24030 @.Enormous charic...@>
24031 @.Enormous designsize...@>
24032     mp_print(mp, " has been reduced");
24033     help1("Font metric dimensions must be less than 2048pt.");
24034     mp_put_get_error(mp);
24035     if ( mp->internal[m]>0 ) return (fraction_half-1);
24036     else return (1-fraction_half);
24037   } else {
24038     return mp->internal[m];
24039   }
24040 }
24041
24042 @ @<Store the width information for character code~|c|@>=
24043 if ( c<mp->bc ) mp->bc=(eight_bits)c;
24044 if ( c>mp->ec ) mp->ec=(eight_bits)c;
24045 mp->char_exists[c]=true;
24046 mp->tfm_width[c]=mp_tfm_check(mp,mp_char_wd);
24047 mp->tfm_height[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ht);
24048 mp->tfm_depth[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_dp);
24049 mp->tfm_ital_corr[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ic)
24050
24051 @ Now let's consider \MP's special \.{TFM}-oriented commands.
24052
24053 @<Cases of |do_statement|...@>=
24054 case tfm_command: mp_do_tfm_command(mp); break;
24055
24056 @ @d char_list_code 0
24057 @d lig_table_code 1
24058 @d extensible_code 2
24059 @d header_byte_code 3
24060 @d font_dimen_code 4
24061
24062 @<Put each...@>=
24063 mp_primitive(mp, "charlist",tfm_command,char_list_code);
24064 @:char_list_}{\&{charlist} primitive@>
24065 mp_primitive(mp, "ligtable",tfm_command,lig_table_code);
24066 @:lig_table_}{\&{ligtable} primitive@>
24067 mp_primitive(mp, "extensible",tfm_command,extensible_code);
24068 @:extensible_}{\&{extensible} primitive@>
24069 mp_primitive(mp, "headerbyte",tfm_command,header_byte_code);
24070 @:header_byte_}{\&{headerbyte} primitive@>
24071 mp_primitive(mp, "fontdimen",tfm_command,font_dimen_code);
24072 @:font_dimen_}{\&{fontdimen} primitive@>
24073
24074 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
24075 case tfm_command: 
24076   switch (m) {
24077   case char_list_code:mp_print(mp, "charlist"); break;
24078   case lig_table_code:mp_print(mp, "ligtable"); break;
24079   case extensible_code:mp_print(mp, "extensible"); break;
24080   case header_byte_code:mp_print(mp, "headerbyte"); break;
24081   default: mp_print(mp, "fontdimen"); break;
24082   }
24083   break;
24084
24085 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24086 eight_bits mp_get_code (MP mp) ;
24087
24088 @ @c eight_bits mp_get_code (MP mp) { /* scans a character code value */
24089   integer c; /* the code value found */
24090   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24091   if ( mp->cur_type==mp_known ) { 
24092     c=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
24093     if ( c>=0 ) if ( c<256 ) return (eight_bits)c;
24094   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
24095     if ( length(mp->cur_exp)==1 )  { 
24096       c=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
24097       return (eight_bits)c;
24098     }
24099   }
24100   exp_err("Invalid code has been replaced by 0");
24101 @.Invalid code...@>
24102   help2("I was looking for a number between 0 and 255, or for a",
24103         "string of length 1. Didn't find it; will use 0 instead.");
24104   mp_put_get_flush_error(mp, 0); c=0;
24105   return (eight_bits)c;
24106 }
24107
24108 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24109 void mp_set_tag (MP mp,halfword c, quarterword t, halfword r) ;
24110
24111 @ @c void mp_set_tag (MP mp,halfword c, quarterword t, halfword r) { 
24112   if ( mp->char_tag[c]==no_tag ) {
24113     mp->char_tag[c]=t; mp->char_remainder[c]=r;
24114     if ( t==lig_tag ){ 
24115       incr(mp->label_ptr); mp->label_loc[mp->label_ptr]=r; 
24116       mp->label_char[mp->label_ptr]=(eight_bits)c;
24117     }
24118   } else {
24119     @<Complain about a character tag conflict@>;
24120   }
24121 }
24122
24123 @ @<Complain about a character tag conflict@>=
24124
24125   print_err("Character ");
24126   if ( (c>' ')&&(c<127) ) mp_print_char(mp,xord(c));
24127   else if ( c==256 ) mp_print(mp, "||");
24128   else  { mp_print(mp, "code "); mp_print_int(mp, c); };
24129   mp_print(mp, " is already ");
24130 @.Character c is already...@>
24131   switch (mp->char_tag[c]) {
24132   case lig_tag: mp_print(mp, "in a ligtable"); break;
24133   case list_tag: mp_print(mp, "in a charlist"); break;
24134   case ext_tag: mp_print(mp, "extensible"); break;
24135   } /* there are no other cases */
24136   help2("It's not legal to label a character more than once.",
24137         "So I'll not change anything just now.");
24138   mp_put_get_error(mp); 
24139 }
24140
24141 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24142 void mp_do_tfm_command (MP mp) ;
24143
24144 @ @c void mp_do_tfm_command (MP mp) {
24145   int c,cc; /* character codes */
24146   int k; /* index into the |kern| array */
24147   int j; /* index into |header_byte| or |param| */
24148   switch (mp->cur_mod) {
24149   case char_list_code: 
24150     c=mp_get_code(mp);
24151      /* we will store a list of character successors */
24152     while ( mp->cur_cmd==colon )   { 
24153       cc=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,list_tag,cc); c=cc;
24154     };
24155     break;
24156   case lig_table_code: 
24157     if (mp->lig_kern==NULL) 
24158        mp->lig_kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(four_quarters));
24159     if (mp->kern==NULL) 
24160        mp->kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
24161     @<Store a list of ligature/kern steps@>;
24162     break;
24163   case extensible_code: 
24164     @<Define an extensible recipe@>;
24165     break;
24166   case header_byte_code: 
24167   case font_dimen_code: 
24168     c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
24169     mp_scan_expression(mp);
24170     if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<half_unit) ) {
24171       exp_err("Improper location");
24172 @.Improper location@>
24173       help2("I was looking for a known, positive number.",
24174             "For safety's sake I'll ignore the present command.");
24175       mp_put_get_error(mp);
24176     } else  { 
24177       j=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
24178       if ( mp->cur_cmd!=colon ) {
24179         mp_missing_err(mp, ":");
24180 @.Missing `:'@>
24181         help1("A colon should follow a headerbyte or fontinfo location.");
24182         mp_back_error(mp);
24183       }
24184       if ( c==header_byte_code ) { 
24185         @<Store a list of header bytes@>;
24186       } else {     
24187         if (mp->param==NULL) 
24188           mp->param = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
24189         @<Store a list of font dimensions@>;
24190       }
24191     }
24192     break;
24193   } /* there are no other cases */
24194 }
24195
24196 @ @<Store a list of ligature/kern steps@>=
24197
24198   mp->lk_started=false;
24199 CONTINUE: 
24200   mp_get_x_next(mp);
24201   if ((mp->cur_cmd==skip_to)&& mp->lk_started )
24202     @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>;
24203   if ( mp->cur_cmd==bchar_label ) { c=256; mp->cur_cmd=colon; }
24204   else { mp_back_input(mp); c=mp_get_code(mp); };
24205   if ((mp->cur_cmd==colon)||(mp->cur_cmd==double_colon)) {
24206     @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>;
24207   }
24208   if ( mp->cur_cmd==lig_kern_token ) { 
24209     @<Compile a ligature/kern command@>; 
24210   } else  { 
24211     print_err("Illegal ligtable step");
24212 @.Illegal ligtable step@>
24213     help1("I was looking for `=:' or `kern' here.");
24214     mp_back_error(mp); next_char(mp->nl)=qi(0); 
24215     op_byte(mp->nl)=qi(0); rem_byte(mp->nl)=qi(0);
24216     skip_byte(mp->nl)=stop_flag+1; /* this specifies an unconditional stop */
24217   }
24218   if ( mp->nl==max_tfm_int) mp_fatal_error(mp, "ligtable too large");
24219   incr(mp->nl);
24220   if ( mp->cur_cmd==comma ) goto CONTINUE;
24221   if ( skip_byte(mp->nl-1)<stop_flag ) skip_byte(mp->nl-1)=stop_flag;
24222 }
24223 DONE:
24224
24225 @ @<Put each...@>=
24226 mp_primitive(mp, "=:",lig_kern_token,0);
24227 @:=:_}{\.{=:} primitive@>
24228 mp_primitive(mp, "=:|",lig_kern_token,1);
24229 @:=:/_}{\.{=:\char'174} primitive@>
24230 mp_primitive(mp, "=:|>",lig_kern_token,5);
24231 @:=:/>_}{\.{=:\char'174>} primitive@>
24232 mp_primitive(mp, "|=:",lig_kern_token,2);
24233 @:=:/_}{\.{\char'174=:} primitive@>
24234 mp_primitive(mp, "|=:>",lig_kern_token,6);
24235 @:=:/>_}{\.{\char'174=:>} primitive@>
24236 mp_primitive(mp, "|=:|",lig_kern_token,3);
24237 @:=:/_}{\.{\char'174=:\char'174} primitive@>
24238 mp_primitive(mp, "|=:|>",lig_kern_token,7);
24239 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>} primitive@>
24240 mp_primitive(mp, "|=:|>>",lig_kern_token,11);
24241 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>>} primitive@>
24242 mp_primitive(mp, "kern",lig_kern_token,128);
24243 @:kern_}{\&{kern} primitive@>
24244
24245 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
24246 case lig_kern_token: 
24247   switch (m) {
24248   case 0:mp_print(mp, "=:"); break;
24249   case 1:mp_print(mp, "=:|"); break;
24250   case 2:mp_print(mp, "|=:"); break;
24251   case 3:mp_print(mp, "|=:|"); break;
24252   case 5:mp_print(mp, "=:|>"); break;
24253   case 6:mp_print(mp, "|=:>"); break;
24254   case 7:mp_print(mp, "|=:|>"); break;
24255   case 11:mp_print(mp, "|=:|>>"); break;
24256   default: mp_print(mp, "kern"); break;
24257   }
24258   break;
24259
24260 @ Local labels are implemented by maintaining the |skip_table| array,
24261 where |skip_table[c]| is either |undefined_label| or the address of the
24262 most recent lig/kern instruction that skips to local label~|c|. In the
24263 latter case, the |skip_byte| in that instruction will (temporarily)
24264 be zero if there were no prior skips to this label, or it will be the
24265 distance to the prior skip.
24266
24267 We may need to cancel skips that span more than 127 lig/kern steps.
24268
24269 @d cancel_skips(A) mp->ll=(A);
24270   do {  
24271     mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll)); 
24272     skip_byte(mp->ll)=stop_flag; mp->ll=mp->ll-mp->lll;
24273   } while (mp->lll!=0)
24274 @d skip_error(A) { print_err("Too far to skip");
24275 @.Too far to skip@>
24276   help1("At most 127 lig/kern steps can separate skipto1 from 1::.");
24277   mp_error(mp); cancel_skips((A));
24278   }
24279
24280 @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>=
24281
24282   c=mp_get_code(mp);
24283   if ( mp->nl-mp->skip_table[c]>128 ) {
24284     skip_error(mp->skip_table[c]); mp->skip_table[c]=undefined_label;
24285   }
24286   if ( mp->skip_table[c]==undefined_label ) skip_byte(mp->nl-1)=qi(0);
24287   else skip_byte(mp->nl-1)=qi(mp->nl-mp->skip_table[c]-1);
24288   mp->skip_table[c]=mp->nl-1; goto DONE;
24289 }
24290
24291 @ @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>=
24292
24293   if ( mp->cur_cmd==colon ) {
24294     if ( c==256 ) mp->bch_label=mp->nl;
24295     else mp_set_tag(mp, c,lig_tag,mp->nl);
24296   } else if ( mp->skip_table[c]<undefined_label ) {
24297     mp->ll=mp->skip_table[c]; mp->skip_table[c]=undefined_label;
24298     do {  
24299       mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll));
24300       if ( mp->nl-mp->ll>128 ) {
24301         skip_error(mp->ll); goto CONTINUE;
24302       }
24303       skip_byte(mp->ll)=qi(mp->nl-mp->ll-1); mp->ll=mp->ll-mp->lll;
24304     } while (mp->lll!=0);
24305   }
24306   goto CONTINUE;
24307 }
24308
24309 @ @<Compile a ligature/kern...@>=
24310
24311   next_char(mp->nl)=qi(c); skip_byte(mp->nl)=qi(0);
24312   if ( mp->cur_mod<128 ) { /* ligature op */
24313     op_byte(mp->nl)=qi(mp->cur_mod); rem_byte(mp->nl)=qi(mp_get_code(mp));
24314   } else { 
24315     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24316     if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
24317       exp_err("Improper kern");
24318 @.Improper kern@>
24319       help2("The amount of kern should be a known numeric value.",
24320             "I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
24321       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
24322     }
24323     mp->kern[mp->nk]=mp->cur_exp;
24324     k=0; 
24325     while ( mp->kern[k]!=mp->cur_exp ) incr(k);
24326     if ( k==mp->nk ) {
24327       if ( mp->nk==max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many TFM kerns");
24328       incr(mp->nk);
24329     }
24330     op_byte(mp->nl)=kern_flag+(k / 256);
24331     rem_byte(mp->nl)=qi((k % 256));
24332   }
24333   mp->lk_started=true;
24334 }
24335
24336 @ @d missing_extensible_punctuation(A) 
24337   { mp_missing_err(mp, (A));
24338 @.Missing `\char`\#'@>
24339   help1("I'm processing `extensible c: t,m,b,r'."); mp_back_error(mp);
24340   }
24341
24342 @<Define an extensible recipe@>=
24343
24344   if ( mp->ne==256 ) mp_fatal_error(mp, "too many extensible recipies");
24345   c=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,ext_tag,mp->ne);
24346   if ( mp->cur_cmd!=colon ) missing_extensible_punctuation(":");
24347   ext_top(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24348   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24349   ext_mid(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24350   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24351   ext_bot(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24352   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
24353   ext_rep(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
24354   incr(mp->ne);
24355 }
24356
24357 @ The header could contain ASCII zeroes, so can't use |strdup|.
24358
24359 @<Store a list of header bytes@>=
24360 do {  
24361   if ( j>=mp->header_size ) {
24362     size_t l = (size_t)(mp->header_size + (mp->header_size/4));
24363     char *t = xmalloc(l,1);
24364     memset(t,0,l); 
24365     memcpy(t,mp->header_byte,(size_t)mp->header_size);
24366     xfree (mp->header_byte);
24367     mp->header_byte = t;
24368     mp->header_size = (int)l;
24369   }
24370   mp->header_byte[j]=(char)mp_get_code(mp); 
24371   incr(j); incr(mp->header_last);
24372 } while (mp->cur_cmd==comma)
24373
24374 @ @<Store a list of font dimensions@>=
24375 do {  
24376   if ( j>max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many fontdimens");
24377   while ( j>mp->np ) { incr(mp->np); mp->param[mp->np]=0; };
24378   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24379   if ( mp->cur_type!=mp_known ){ 
24380     exp_err("Improper font parameter");
24381 @.Improper font parameter@>
24382     help1("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
24383     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
24384   }
24385   mp->param[j]=mp->cur_exp; incr(j);
24386 } while (mp->cur_cmd==comma)
24387
24388 @ OK: We've stored all the data that is needed for the \.{TFM} file.
24389 All that remains is to output it in the correct format.
24390
24391 An interesting problem needs to be solved in this connection, because
24392 the \.{TFM} format allows at most 256~widths, 16~heights, 16~depths,
24393 and 64~italic corrections. If the data has more distinct values than
24394 this, we want to meet the necessary restrictions by perturbing the
24395 given values as little as possible.
24396
24397 \MP\ solves this problem in two steps. First the values of a given
24398 kind (widths, heights, depths, or italic corrections) are sorted;
24399 then the list of sorted values is perturbed, if necessary.
24400
24401 The sorting operation is facilitated by having a special node of
24402 essentially infinite |value| at the end of the current list.
24403
24404 @<Initialize table entries...@>=
24405 value(inf_val)=fraction_four;
24406
24407 @ Straight linear insertion is good enough for sorting, since the lists
24408 are usually not terribly long. As we work on the data, the current list
24409 will start at |mp_link(temp_head)| and end at |inf_val|; the nodes in this
24410 list will be in increasing order of their |value| fields.
24411
24412 Given such a list, the |sort_in| function takes a value and returns a pointer
24413 to where that value can be found in the list. The value is inserted in
24414 the proper place, if necessary.
24415
24416 At the time we need to do these operations, most of \MP's work has been
24417 completed, so we will have plenty of memory to play with. The value nodes
24418 that are allocated for sorting will never be returned to free storage.
24419
24420 @d clear_the_list mp_link(temp_head)=inf_val
24421
24422 @c pointer mp_sort_in (MP mp,scaled v) {
24423   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24424   p=temp_head;
24425   while (1) { 
24426     q=mp_link(p);
24427     if ( v<=value(q) ) break;
24428     p=q;
24429   }
24430   if ( v<value(q) ) {
24431     r=mp_get_node(mp, value_node_size); value(r)=v; mp_link(r)=q; mp_link(p)=r;
24432   }
24433   return mp_link(p);
24434 }
24435
24436 @ Now we come to the interesting part, where we reduce the list if necessary
24437 until it has the required size. The |min_cover| routine is basic to this
24438 process; it computes the minimum number~|m| such that the values of the
24439 current sorted list can be covered by |m|~intervals of width~|d|. It
24440 also sets the global value |perturbation| to the smallest value $d'>d$
24441 such that the covering found by this algorithm would be different.
24442
24443 In particular, |min_cover(0)| returns the number of distinct values in the
24444 current list and sets |perturbation| to the minimum distance between
24445 adjacent values.
24446
24447 @c integer mp_min_cover (MP mp,scaled d) {
24448   pointer p; /* runs through the current list */
24449   scaled l; /* the least element covered by the current interval */
24450   integer m; /* lower bound on the size of the minimum cover */
24451   m=0; p=mp_link(temp_head); mp->perturbation=el_gordo;
24452   while ( p!=inf_val ){ 
24453     incr(m); l=value(p);
24454     do {  p=mp_link(p); } while (value(p)<=l+d);
24455     if ( value(p)-l<mp->perturbation ) 
24456       mp->perturbation=value(p)-l;
24457   }
24458   return m;
24459 }
24460
24461 @ @<Glob...@>=
24462 scaled perturbation; /* quantity related to \.{TFM} rounding */
24463 integer excess; /* the list is this much too long */
24464
24465 @ The smallest |d| such that a given list can be covered with |m| intervals
24466 is determined by the |threshold| routine, which is sort of an inverse
24467 to |min_cover|. The idea is to increase the interval size rapidly until
24468 finding the range, then to go sequentially until the exact borderline has
24469 been discovered.
24470
24471 @c scaled mp_threshold (MP mp,integer m) {
24472   scaled d; /* lower bound on the smallest interval size */
24473   mp->excess=mp_min_cover(mp, 0)-m;
24474   if ( mp->excess<=0 ) {
24475     return 0;
24476   } else  { 
24477     do {  
24478       d=mp->perturbation;
24479     } while (mp_min_cover(mp, d+d)>m);
24480     while ( mp_min_cover(mp, d)>m ) 
24481       d=mp->perturbation;
24482     return d;
24483   }
24484 }
24485
24486 @ The |skimp| procedure reduces the current list to at most |m| entries,
24487 by changing values if necessary. It also sets |info(p):=k| if |value(p)|
24488 is the |k|th distinct value on the resulting list, and it sets
24489 |perturbation| to the maximum amount by which a |value| field has
24490 been changed. The size of the resulting list is returned as the
24491 value of |skimp|.
24492
24493 @c integer mp_skimp (MP mp,integer m) {
24494   scaled d; /* the size of intervals being coalesced */
24495   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24496   scaled l; /* the least value in the current interval */
24497   scaled v; /* a compromise value */
24498   d=mp_threshold(mp, m); mp->perturbation=0;
24499   q=temp_head; m=0; p=mp_link(temp_head);
24500   while ( p!=inf_val ) {
24501     incr(m); l=value(p); info(p)=m;
24502     if ( value(mp_link(p))<=l+d ) {
24503       @<Replace an interval of values by its midpoint@>;
24504     }
24505     q=p; p=mp_link(p);
24506   }
24507   return m;
24508 }
24509
24510 @ @<Replace an interval...@>=
24511
24512   do {  
24513     p=mp_link(p); info(p)=m;
24514     decr(mp->excess); if ( mp->excess==0 ) d=0;
24515   } while (value(mp_link(p))<=l+d);
24516   v=l+halfp(value(p)-l);
24517   if ( value(p)-v>mp->perturbation ) 
24518     mp->perturbation=value(p)-v;
24519   r=q;
24520   do {  
24521     r=mp_link(r); value(r)=v;
24522   } while (r!=p);
24523   mp_link(q)=p; /* remove duplicate values from the current list */
24524 }
24525
24526 @ A warning message is issued whenever something is perturbed by
24527 more than 1/16\thinspace pt.
24528
24529 @c void mp_tfm_warning (MP mp,quarterword m) { 
24530   mp_print_nl(mp, "(some "); 
24531   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24532 @.some charwds...@>
24533 @.some chardps...@>
24534 @.some charhts...@>
24535 @.some charics...@>
24536   mp_print(mp, " values had to be adjusted by as much as ");
24537   mp_print_scaled(mp, mp->perturbation); mp_print(mp, "pt)");
24538 }
24539
24540 @ Here's an example of how we use these routines.
24541 The width data needs to be perturbed only if there are 256 distinct
24542 widths, but \MP\ must check for this case even though it is
24543 highly unusual.
24544
24545 An integer variable |k| will be defined when we use this code.
24546 The |dimen_head| array will contain pointers to the sorted
24547 lists of dimensions.
24548
24549 @<Massage the \.{TFM} widths@>=
24550 clear_the_list;
24551 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++)  {
24552   if ( mp->char_exists[k] )
24553     mp->tfm_width[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_width[k]);
24554 }
24555 mp->nw=mp_skimp(mp, 255)+1; mp->dimen_head[1]=mp_link(temp_head);
24556 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_wd)
24557
24558 @ @<Glob...@>=
24559 pointer dimen_head[5]; /* lists of \.{TFM} dimensions */
24560
24561 @ Heights, depths, and italic corrections are different from widths
24562 not only because their list length is more severely restricted, but
24563 also because zero values do not need to be put into the lists.
24564
24565 @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>=
24566 clear_the_list;
24567 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24568   if ( mp->char_exists[k] ) {
24569     if ( mp->tfm_height[k]==0 ) mp->tfm_height[k]=zero_val;
24570     else mp->tfm_height[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_height[k]);
24571   }
24572 }
24573 mp->nh=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[2]=mp_link(temp_head);
24574 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ht);
24575 clear_the_list;
24576 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24577   if ( mp->char_exists[k] ) {
24578     if ( mp->tfm_depth[k]==0 ) mp->tfm_depth[k]=zero_val;
24579     else mp->tfm_depth[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_depth[k]);
24580   }
24581 }
24582 mp->nd=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[3]=mp_link(temp_head);
24583 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_dp);
24584 clear_the_list;
24585 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24586   if ( mp->char_exists[k] ) {
24587     if ( mp->tfm_ital_corr[k]==0 ) mp->tfm_ital_corr[k]=zero_val;
24588     else mp->tfm_ital_corr[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_ital_corr[k]);
24589   }
24590 }
24591 mp->ni=mp_skimp(mp, 63)+1; mp->dimen_head[4]=mp_link(temp_head);
24592 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ic)
24593
24594 @ @<Initialize table entries...@>=
24595 value(zero_val)=0; info(zero_val)=0;
24596
24597 @ Bytes 5--8 of the header are set to the design size, unless the user has
24598 some crazy reason for specifying them differently.
24599 @^design size@>
24600
24601 Error messages are not allowed at the time this procedure is called,
24602 so a warning is printed instead.
24603
24604 The value of |max_tfm_dimen| is calculated so that
24605 $$\hbox{|make_scaled(16*max_tfm_dimen,internal[mp_design_size])|}
24606  < \\{three\_bytes}.$$
24607
24608 @d three_bytes 0100000000 /* $2^{24}$ */
24609
24610 @c 
24611 void mp_fix_design_size (MP mp) {
24612   scaled d; /* the design size */
24613   d=mp->internal[mp_design_size];
24614   if ( (d<unity)||(d>=fraction_half) ) {
24615     if ( d!=0 )
24616       mp_print_nl(mp, "(illegal design size has been changed to 128pt)");
24617 @.illegal design size...@>
24618     d=040000000; mp->internal[mp_design_size]=d;
24619   }
24620   if ( mp->header_byte[4]<0 ) if ( mp->header_byte[5]<0 )
24621     if ( mp->header_byte[6]<0 ) if ( mp->header_byte[7]<0 ) {
24622      mp->header_byte[4]=d / 04000000;
24623      mp->header_byte[5]=(d / 4096) % 256;
24624      mp->header_byte[6]=(d / 16) % 256;
24625      mp->header_byte[7]=(d % 16)*16;
24626   };
24627   mp->max_tfm_dimen=16*mp->internal[mp_design_size]-1-mp->internal[mp_design_size] / 010000000;
24628   if ( mp->max_tfm_dimen>=fraction_half ) mp->max_tfm_dimen=fraction_half-1;
24629 }
24630
24631 @ The |dimen_out| procedure computes a |fix_word| relative to the
24632 design size. If the data was out of range, it is corrected and the
24633 global variable |tfm_changed| is increased by~one.
24634
24635 @c integer mp_dimen_out (MP mp,scaled x) { 
24636   if ( abs(x)>mp->max_tfm_dimen ) {
24637     incr(mp->tfm_changed);
24638     if ( x>0 ) x=mp->max_tfm_dimen; else x=-mp->max_tfm_dimen;
24639   }
24640   x=mp_make_scaled(mp, x*16,mp->internal[mp_design_size]);
24641   return x;
24642 }
24643
24644 @ @<Glob...@>=
24645 scaled max_tfm_dimen; /* bound on widths, heights, kerns, etc. */
24646 integer tfm_changed; /* the number of data entries that were out of bounds */
24647
24648 @ If the user has not specified any of the first four header bytes,
24649 the |fix_check_sum| procedure replaces them by a ``check sum'' computed
24650 from the |tfm_width| data relative to the design size.
24651 @^check sum@>
24652
24653 @c void mp_fix_check_sum (MP mp) {
24654   eight_bits k; /* runs through character codes */
24655   eight_bits B1,B2,B3,B4; /* bytes of the check sum */
24656   integer x;  /* hash value used in check sum computation */
24657   if ( mp->header_byte[0]==0 && mp->header_byte[1]==0 &&
24658        mp->header_byte[2]==0 && mp->header_byte[3]==0 ) {
24659     @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>;
24660     mp->header_byte[0]=(char)B1; mp->header_byte[1]=(char)B2;
24661     mp->header_byte[2]=(char)B3; mp->header_byte[3]=(char)B4; 
24662     return;
24663   }
24664 }
24665
24666 @ @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>=
24667 B1=mp->bc; B2=mp->ec; B3=mp->bc; B4=mp->ec; mp->tfm_changed=0;
24668 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) { 
24669   if ( mp->char_exists[k] ) {
24670     x=mp_dimen_out(mp, value(mp->tfm_width[k]))+(k+4)*020000000; /* this is positive */
24671     B1=(eight_bits)((B1+B1+x) % 255);
24672     B2=(eight_bits)((B2+B2+x) % 253);
24673     B3=(eight_bits)((B3+B3+x) % 251);
24674     B4=(eight_bits)((B4+B4+x) % 247);
24675   }
24676 }
24677
24678 @ Finally we're ready to actually write the \.{TFM} information.
24679 Here are some utility routines for this purpose.
24680
24681 @d tfm_out(A) do { /* output one byte to |tfm_file| */
24682   unsigned char s=(unsigned char)(A); 
24683   (mp->write_binary_file)(mp,mp->tfm_file,(void *)&s,1); 
24684   } while (0)
24685
24686 @c void mp_tfm_two (MP mp,integer x) { /* output two bytes to |tfm_file| */
24687   tfm_out(x / 256); tfm_out(x % 256);
24688 }
24689 void mp_tfm_four (MP mp,integer x) { /* output four bytes to |tfm_file| */
24690   if ( x>=0 ) tfm_out(x / three_bytes);
24691   else { 
24692     x=x+010000000000; /* use two's complement for negative values */
24693     x=x+010000000000;
24694     tfm_out((x / three_bytes) + 128);
24695   };
24696   x=x % three_bytes; tfm_out(x / unity);
24697   x=x % unity; tfm_out(x / 0400);
24698   tfm_out(x % 0400);
24699 }
24700 void mp_tfm_qqqq (MP mp,four_quarters x) { /* output four quarterwords to |tfm_file| */
24701   tfm_out(qo(x.b0)); tfm_out(qo(x.b1)); 
24702   tfm_out(qo(x.b2)); tfm_out(qo(x.b3));
24703 }
24704
24705 @ @<Finish the \.{TFM} file@>=
24706 if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24707 mp_pack_job_name(mp, ".tfm");
24708 while ( ! mp_b_open_out(mp, &mp->tfm_file, mp_filetype_metrics) )
24709   mp_prompt_file_name(mp, "file name for font metrics",".tfm");
24710 mp->metric_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
24711 @<Output the subfile sizes and header bytes@>;
24712 @<Output the character information bytes, then
24713   output the dimensions themselves@>;
24714 @<Output the ligature/kern program@>;
24715 @<Output the extensible character recipes and the font metric parameters@>;
24716   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
24717   @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>;
24718 mp_print_nl(mp, "Font metrics written on "); 
24719 mp_print(mp, mp->metric_file_name); mp_print_char(mp, xord('.'));
24720 @.Font metrics written...@>
24721 (mp->close_file)(mp,mp->tfm_file)
24722
24723 @ Integer variables |lh|, |k|, and |lk_offset| will be defined when we use
24724 this code.
24725
24726 @<Output the subfile sizes and header bytes@>=
24727 k=mp->header_last;
24728 LH=(k+3) / 4; /* this is the number of header words */
24729 if ( mp->bc>mp->ec ) mp->bc=1; /* if there are no characters, |ec=0| and |bc=1| */
24730 @<Compute the ligature/kern program offset and implant the
24731   left boundary label@>;
24732 mp_tfm_two(mp,6+LH+(mp->ec-mp->bc+1)+mp->nw+mp->nh+mp->nd+mp->ni+mp->nl
24733      +lk_offset+mp->nk+mp->ne+mp->np);
24734   /* this is the total number of file words that will be output */
24735 mp_tfm_two(mp, LH); mp_tfm_two(mp, mp->bc); mp_tfm_two(mp, mp->ec); 
24736 mp_tfm_two(mp, mp->nw); mp_tfm_two(mp, mp->nh);
24737 mp_tfm_two(mp, mp->nd); mp_tfm_two(mp, mp->ni); mp_tfm_two(mp, mp->nl+lk_offset); 
24738 mp_tfm_two(mp, mp->nk); mp_tfm_two(mp, mp->ne);
24739 mp_tfm_two(mp, mp->np);
24740 for (k=0;k< 4*LH;k++)   { 
24741   tfm_out(mp->header_byte[k]);
24742 }
24743
24744 @ @<Output the character information bytes...@>=
24745 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24746   if ( ! mp->char_exists[k] ) {
24747     mp_tfm_four(mp, 0);
24748   } else { 
24749     tfm_out(info(mp->tfm_width[k])); /* the width index */
24750     tfm_out((info(mp->tfm_height[k]))*16+info(mp->tfm_depth[k]));
24751     tfm_out((info(mp->tfm_ital_corr[k]))*4+mp->char_tag[k]);
24752     tfm_out(mp->char_remainder[k]);
24753   };
24754 }
24755 mp->tfm_changed=0;
24756 for (k=1;k<=4;k++) { 
24757   mp_tfm_four(mp, 0); p=mp->dimen_head[k];
24758   while ( p!=inf_val ) {
24759     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, value(p))); p=mp_link(p);
24760   }
24761 }
24762
24763
24764 @ We need to output special instructions at the beginning of the
24765 |lig_kern| array in order to specify the right boundary character
24766 and/or to handle starting addresses that exceed 255. The |label_loc|
24767 and |label_char| arrays have been set up to record all the
24768 starting addresses; we have $-1=|label_loc|[0]<|label_loc|[1]\le\cdots
24769 \le|label_loc|[|label_ptr]|$.
24770
24771 @<Compute the ligature/kern program offset...@>=
24772 mp->bchar=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_boundary_char]);
24773 if ((mp->bchar<0)||(mp->bchar>255))
24774   { mp->bchar=-1; mp->lk_started=false; lk_offset=0; }
24775 else { mp->lk_started=true; lk_offset=1; };
24776 @<Find the minimum |lk_offset| and adjust all remainders@>;
24777 if ( mp->bch_label<undefined_label )
24778   { skip_byte(mp->nl)=qi(255); next_char(mp->nl)=qi(0);
24779   op_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)/ 256));
24780   rem_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)% 256));
24781   incr(mp->nl); /* possibly |nl=lig_table_size+1| */
24782   }
24783
24784 @ @<Find the minimum |lk_offset|...@>=
24785 k=mp->label_ptr; /* pointer to the largest unallocated label */
24786 if ( mp->label_loc[k]+lk_offset>255 ) {
24787   lk_offset=0; mp->lk_started=false; /* location 0 can do double duty */
24788   do {  
24789     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24790     while ( mp->label_loc[k-1]==mp->label_loc[k] ) {
24791        decr(k); mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24792     }
24793     incr(lk_offset); decr(k);
24794   } while (! (lk_offset+mp->label_loc[k]<256));
24795     /* N.B.: |lk_offset=256| satisfies this when |k=0| */
24796 }
24797 if ( lk_offset>0 ) {
24798   while ( k>0 ) {
24799     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]
24800      =mp->char_remainder[mp->label_char[k]]+lk_offset;
24801     decr(k);
24802   }
24803 }
24804
24805 @ @<Output the ligature/kern program@>=
24806 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24807   if ( mp->skip_table[k]<undefined_label ) {
24808      mp_print_nl(mp, "(local label "); mp_print_int(mp, k); mp_print(mp, ":: was missing)");
24809 @.local label l:: was missing@>
24810     cancel_skips(mp->skip_table[k]);
24811   }
24812 }
24813 if ( mp->lk_started ) { /* |lk_offset=1| for the special |bchar| */
24814   tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar); mp_tfm_two(mp, 0);
24815 } else {
24816   for (k=1;k<=lk_offset;k++) {/* output the redirection specs */
24817     mp->ll=mp->label_loc[mp->label_ptr];
24818     if ( mp->bchar<0 ) { tfm_out(254); tfm_out(0);   }
24819     else { tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar);   };
24820     mp_tfm_two(mp, mp->ll+lk_offset);
24821     do {  
24822       decr(mp->label_ptr);
24823     } while (! (mp->label_loc[mp->label_ptr]<mp->ll));
24824   }
24825 }
24826 for (k=0;k<=mp->nl-1;k++) mp_tfm_qqqq(mp, mp->lig_kern[k]);
24827 for (k=0;k<=mp->nk-1;k++) mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->kern[k]))
24828
24829 @ @<Output the extensible character recipes...@>=
24830 for (k=0;k<=mp->ne-1;k++) 
24831   mp_tfm_qqqq(mp, mp->exten[k]);
24832 for (k=1;k<=mp->np;k++) {
24833   if ( k==1 ) {
24834     if ( abs(mp->param[1])<fraction_half ) {
24835       mp_tfm_four(mp, mp->param[1]*16);
24836     } else  { 
24837       incr(mp->tfm_changed);
24838       if ( mp->param[1]>0 ) mp_tfm_four(mp, el_gordo);
24839       else mp_tfm_four(mp, -el_gordo);
24840     }
24841   } else {
24842     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->param[k]));
24843   }
24844 }
24845 if ( mp->tfm_changed>0 )  { 
24846   if ( mp->tfm_changed==1 ) mp_print_nl(mp, "(a font metric dimension");
24847 @.a font metric dimension...@>
24848   else  { 
24849     mp_print_nl(mp, "("); mp_print_int(mp, mp->tfm_changed);
24850 @.font metric dimensions...@>
24851     mp_print(mp, " font metric dimensions");
24852   }
24853   mp_print(mp, " had to be decreased)");
24854 }
24855
24856 @ @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>=
24857
24858   char s[200];
24859   wlog_ln(" ");
24860   if ( mp->bch_label<undefined_label ) decr(mp->nl);
24861   mp_snprintf(s,128,"(You used %iw,%ih,%id,%ii,%il,%ik,%ie,%ip metric file positions)",
24862                  mp->nw, mp->nh, mp->nd, mp->ni, mp->nl, mp->nk, mp->ne,mp->np);
24863   wlog_ln(s);
24864 }
24865
24866 @* \[43] Reading font metric data.
24867
24868 \MP\ isn't a typesetting program but it does need to find the bounding box
24869 of a sequence of typeset characters.  Thus it needs to read \.{TFM} files as
24870 well as write them.
24871
24872 @<Glob...@>=
24873 void * tfm_infile;
24874
24875 @ All the width, height, and depth information is stored in an array called
24876 |font_info|.  This array is allocated sequentially and each font is stored
24877 as a series of |char_info| words followed by the width, height, and depth
24878 tables.  Since |font_name| entries are permanent, their |str_ref| values are
24879 set to |max_str_ref|.
24880
24881 @<Types...@>=
24882 typedef unsigned int font_number; /* |0..font_max| */
24883
24884 @ The |font_info| array is indexed via a group directory arrays.
24885 For example, the |char_info| data for character~|c| in font~|f| will be
24886 in |font_info[char_base[f]+c].qqqq|.
24887
24888 @<Glob...@>=
24889 font_number font_max; /* maximum font number for included text fonts */
24890 size_t      font_mem_size; /* number of words for \.{TFM} information for text fonts */
24891 memory_word *font_info; /* height, width, and depth data */
24892 char        **font_enc_name; /* encoding names, if any */
24893 boolean     *font_ps_name_fixed; /* are the postscript names fixed already?  */
24894 size_t      next_fmem; /* next unused entry in |font_info| */
24895 font_number last_fnum; /* last font number used so far */
24896 scaled      *font_dsize;  /* 16 times the ``design'' size in \ps\ points */
24897 char        **font_name;  /* name as specified in the \&{infont} command */
24898 char        **font_ps_name;  /* PostScript name for use when |internal[mp_prologues]>0| */
24899 font_number last_ps_fnum; /* last valid |font_ps_name| index */
24900 eight_bits  *font_bc;
24901 eight_bits  *font_ec;  /* first and last character code */
24902 int         *char_base;  /* base address for |char_info| */
24903 int         *width_base; /* index for zeroth character width */
24904 int         *height_base; /* index for zeroth character height */
24905 int         *depth_base; /* index for zeroth character depth */
24906 pointer     *font_sizes;
24907
24908 @ @<Allocate or initialize ...@>=
24909 mp->font_mem_size = 10000; 
24910 mp->font_info = xmalloc ((mp->font_mem_size+1),sizeof(memory_word));
24911 memset (mp->font_info,0,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
24912 mp->last_fnum = null_font;
24913
24914 @ @<Dealloc variables@>=
24915 for (k=1;k<=(int)mp->last_fnum;k++) {
24916   xfree(mp->font_enc_name[k]);
24917   xfree(mp->font_name[k]);
24918   xfree(mp->font_ps_name[k]);
24919 }
24920 xfree(mp->font_info);
24921 xfree(mp->font_enc_name);
24922 xfree(mp->font_ps_name_fixed);
24923 xfree(mp->font_dsize);
24924 xfree(mp->font_name);
24925 xfree(mp->font_ps_name);
24926 xfree(mp->font_bc);
24927 xfree(mp->font_ec);
24928 xfree(mp->char_base);
24929 xfree(mp->width_base);
24930 xfree(mp->height_base);
24931 xfree(mp->depth_base);
24932 xfree(mp->font_sizes);
24933
24934
24935 @c 
24936 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l) {
24937   font_number f;
24938   XREALLOC(mp->font_enc_name,      l, char *);
24939   XREALLOC(mp->font_ps_name_fixed, l, boolean);
24940   XREALLOC(mp->font_dsize,         l, scaled);
24941   XREALLOC(mp->font_name,          l, char *);
24942   XREALLOC(mp->font_ps_name,       l, char *);
24943   XREALLOC(mp->font_bc,            l, eight_bits);
24944   XREALLOC(mp->font_ec,            l, eight_bits);
24945   XREALLOC(mp->char_base,          l, int);
24946   XREALLOC(mp->width_base,         l, int);
24947   XREALLOC(mp->height_base,        l, int);
24948   XREALLOC(mp->depth_base,         l, int);
24949   XREALLOC(mp->font_sizes,         l, pointer);
24950   for (f=(mp->last_fnum+1);f<=l;f++) {
24951     mp->font_enc_name[f]=NULL;
24952     mp->font_ps_name_fixed[f] = false;
24953     mp->font_name[f]=NULL;
24954     mp->font_ps_name[f]=NULL;
24955     mp->font_sizes[f]=null;
24956   }
24957   mp->font_max = l;
24958 }
24959
24960 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
24961 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l);
24962
24963
24964 @ A |null_font| containing no characters is useful for error recovery.  Its
24965 |font_name| entry starts out empty but is reset each time an erroneous font is
24966 found.  This helps to cut down on the number of duplicate error messages without
24967 wasting a lot of space.
24968
24969 @d null_font 0 /* the |font_number| for an empty font */
24970
24971 @<Set initial...@>=
24972 mp->font_dsize[null_font]=0;
24973 mp->font_bc[null_font]=1;
24974 mp->font_ec[null_font]=0;
24975 mp->char_base[null_font]=0;
24976 mp->width_base[null_font]=0;
24977 mp->height_base[null_font]=0;
24978 mp->depth_base[null_font]=0;
24979 mp->next_fmem=0;
24980 mp->last_fnum=null_font;
24981 mp->last_ps_fnum=null_font;
24982 mp->font_name[null_font]=(char *)"nullfont";
24983 mp->font_ps_name[null_font]=(char *)"";
24984 mp->font_ps_name_fixed[null_font] = false;
24985 mp->font_enc_name[null_font]=NULL;
24986 mp->font_sizes[null_font]=null;
24987
24988 @ Each |char_info| word is of type |four_quarters|.  The |b0| field contains
24989 the |width index|; the |b1| field contains the height
24990 index; the |b2| fields contains the depth index, and the |b3| field used only
24991 for temporary storage. (It is used to keep track of which characters occur in
24992 an edge structure that is being shipped out.)
24993 The corresponding words in the width, height, and depth tables are stored as
24994 |scaled| values in units of \ps\ points.
24995
24996 With the macros below, the |char_info| word for character~|c| in font~|f| is
24997 |char_info(f,c)| and the width is
24998 $$\hbox{|char_width(f,char_info(f,c)).sc|.}$$
24999
25000 @d char_info(A,B) mp->font_info[mp->char_base[(A)]+(B)].qqqq
25001 @d char_width(A,B) mp->font_info[mp->width_base[(A)]+(B).b0].sc
25002 @d char_height(A,B) mp->font_info[mp->height_base[(A)]+(B).b1].sc
25003 @d char_depth(A,B) mp->font_info[mp->depth_base[(A)]+(B).b2].sc
25004 @d ichar_exists(A) ((A).b0>0)
25005
25006 @ The |font_ps_name| for a built-in font should be what PostScript expects.
25007 A preliminary name is obtained here from the \.{TFM} name as given in the
25008 |fname| argument.  This gets updated later from an external table if necessary.
25009
25010 @<Declare text measuring subroutines@>=
25011 @<Declare subroutines for parsing file names@>
25012 font_number mp_read_font_info (MP mp, char *fname) {
25013   boolean file_opened; /* has |tfm_infile| been opened? */
25014   font_number n; /* the number to return */
25015   halfword lf,tfm_lh,bc,ec,nw,nh,nd; /* subfile size parameters */
25016   size_t whd_size; /* words needed for heights, widths, and depths */
25017   int i,ii; /* |font_info| indices */
25018   int jj; /* counts bytes to be ignored */
25019   scaled z; /* used to compute the design size */
25020   fraction d;
25021   /* height, width, or depth as a fraction of design size times $2^{-8}$ */
25022   eight_bits h_and_d; /* height and depth indices being unpacked */
25023   unsigned char tfbyte; /* a byte read from the file */
25024   n=null_font;
25025   @<Open |tfm_infile| for input@>;
25026   @<Read data from |tfm_infile|; if there is no room, say so and |goto done|;
25027     otherwise |goto bad_tfm| or |goto done| as appropriate@>;
25028 BAD_TFM:
25029   @<Complain that the \.{TFM} file is bad@>;
25030 DONE:
25031   if ( file_opened ) (mp->close_file)(mp,mp->tfm_infile);
25032   if ( n!=null_font ) { 
25033     mp->font_ps_name[n]=mp_xstrdup(mp,fname);
25034     mp->font_name[n]=mp_xstrdup(mp,fname);
25035   }
25036   return n;
25037 }
25038
25039 @ \MP\ doesn't bother to check the entire \.{TFM} file for errors or explain
25040 precisely what is wrong if it does find a problem.  Programs called \.{TFtoPL}
25041 @.TFtoPL@> @.PLtoTF@>
25042 and \.{PLtoTF} can be used to debug \.{TFM} files.
25043
25044 @<Complain that the \.{TFM} file is bad@>=
25045 print_err("Font ");
25046 mp_print(mp, fname);
25047 if ( file_opened ) mp_print(mp, " not usable: TFM file is bad");
25048 else mp_print(mp, " not usable: TFM file not found");
25049 help3("I wasn't able to read the size data for this font so this",
25050   "`infont' operation won't produce anything. If the font name",
25051   "is right, you might ask an expert to make a TFM file");
25052 if ( file_opened )
25053   mp->help_line[0]="is right, try asking an expert to fix the TFM file";
25054 mp_error(mp)
25055
25056 @ @<Read data from |tfm_infile|; if there is no room, say so...@>=
25057 @<Read the \.{TFM} size fields@>;
25058 @<Use the size fields to allocate space in |font_info|@>;
25059 @<Read the \.{TFM} header@>;
25060 @<Read the character data and the width, height, and depth tables and
25061   |goto done|@>
25062
25063 @ A bad \.{TFM} file can be shorter than it claims to be.  The code given here
25064 might try to read past the end of the file if this happens.  Changes will be
25065 needed if it causes a system error to refer to |tfm_infile^| or call
25066 |get_tfm_infile| when |eof(tfm_infile)| is true.  For example, the definition
25067 @^system dependencies@>
25068 of |tfget| could be changed to
25069 ``|begin get(tfm_infile); if eof(tfm_infile) then goto bad_tfm; end|.''
25070
25071 @d tfget do { 
25072   size_t wanted=1; 
25073   void *tfbyte_ptr = &tfbyte;
25074   (mp->read_binary_file)(mp,mp->tfm_infile,&tfbyte_ptr,&wanted); 
25075   if (wanted==0) goto BAD_TFM; 
25076 } while (0)
25077 @d read_two(A) { (A)=tfbyte;
25078   if ( (A)>127 ) goto BAD_TFM;
25079   tfget; (A)=(A)*0400+tfbyte;
25080 }
25081 @d tf_ignore(A) { for (jj=(A);jj>=1;jj--) tfget; }
25082
25083 @<Read the \.{TFM} size fields@>=
25084 tfget; read_two(lf);
25085 tfget; read_two(tfm_lh);
25086 tfget; read_two(bc);
25087 tfget; read_two(ec);
25088 if ( (bc>1+ec)||(ec>255) ) goto BAD_TFM;
25089 tfget; read_two(nw);
25090 tfget; read_two(nh);
25091 tfget; read_two(nd);
25092 whd_size=(size_t)((ec+1-bc)+nw+nh+nd);
25093 if ( lf<(int)(6+tfm_lh+whd_size) ) goto BAD_TFM;
25094 tf_ignore(10)
25095
25096 @ Offsets are added to |char_base[n]| and |width_base[n]| so that is not
25097 necessary to apply the |so|  and |qo| macros when looking up the width of a
25098 character in the string pool.  In order to ensure nonnegative |char_base|
25099 values when |bc>0|, it may be necessary to reserve a few unused |font_info|
25100 elements.
25101
25102 @<Use the size fields to allocate space in |font_info|@>=
25103 if ( mp->next_fmem<(size_t)bc) 
25104   mp->next_fmem=(size_t)bc; /* ensure nonnegative |char_base| */
25105 if (mp->last_fnum==mp->font_max)
25106   mp_reallocate_fonts(mp,(mp->font_max+(mp->font_max/4)));
25107 while (mp->next_fmem+whd_size>=mp->font_mem_size) {
25108   size_t l = mp->font_mem_size+(mp->font_mem_size/4);
25109   memory_word *font_info;
25110   font_info = xmalloc ((l+1),sizeof(memory_word));
25111   memset (font_info,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
25112   memcpy (font_info,mp->font_info,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
25113   xfree(mp->font_info);
25114   mp->font_info = font_info;
25115   mp->font_mem_size = l;
25116 }
25117 incr(mp->last_fnum);
25118 n=mp->last_fnum;
25119 mp->font_bc[n]=(eight_bits)bc;
25120 mp->font_ec[n]=(eight_bits)ec;
25121 mp->char_base[n]=(int)(mp->next_fmem-bc);
25122 mp->width_base[n]=(int)(mp->next_fmem+ec-bc+1);
25123 mp->height_base[n]=mp->width_base[n]+nw;
25124 mp->depth_base[n]=mp->height_base[n]+nh;
25125 mp->next_fmem=mp->next_fmem+whd_size;
25126
25127
25128 @ @<Read the \.{TFM} header@>=
25129 if ( tfm_lh<2 ) goto BAD_TFM;
25130 tf_ignore(4);
25131 tfget; read_two(z);
25132 tfget; z=z*0400+tfbyte;
25133 tfget; z=z*0400+tfbyte; /* now |z| is 16 times the design size */
25134 mp->font_dsize[n]=mp_take_fraction(mp, z,267432584);
25135   /* times ${72\over72.27}2^{28}$ to convert from \TeX\ points */
25136 tf_ignore(4*(tfm_lh-2))
25137
25138 @ @<Read the character data and the width, height, and depth tables...@>=
25139 ii=mp->width_base[n];
25140 i=mp->char_base[n]+bc;
25141 while ( i<ii ) { 
25142   tfget; mp->font_info[i].qqqq.b0=qi(tfbyte);
25143   tfget; h_and_d=tfbyte;
25144   mp->font_info[i].qqqq.b1=qi(h_and_d / 16);
25145   mp->font_info[i].qqqq.b2=qi(h_and_d % 16);
25146   tfget; tfget;
25147   incr(i);
25148 }
25149 while ( i<(int)mp->next_fmem ) {
25150   @<Read a four byte dimension, scale it by the design size, store it in
25151     |font_info[i]|, and increment |i|@>;
25152 }
25153 goto DONE
25154
25155 @ The raw dimension read into |d| should have magnitude at most $2^{24}$ when
25156 interpreted as an integer, and this includes a scale factor of $2^{20}$.  Thus
25157 we can multiply it by sixteen and think of it as a |fraction| that has been
25158 divided by sixteen.  This cancels the extra scale factor contained in
25159 |font_dsize[n|.
25160
25161 @<Read a four byte dimension, scale it by the design size, store it in...@>=
25162
25163 tfget; d=tfbyte;
25164 if ( d>=0200 ) d=d-0400;
25165 tfget; d=d*0400+tfbyte;
25166 tfget; d=d*0400+tfbyte;
25167 tfget; d=d*0400+tfbyte;
25168 mp->font_info[i].sc=mp_take_fraction(mp, d*16,mp->font_dsize[n]);
25169 incr(i);
25170 }
25171
25172 @ This function does no longer use the file name parser, because |fname| is
25173 a C string already.
25174 @<Open |tfm_infile| for input@>=
25175 file_opened=false;
25176 mp_ptr_scan_file(mp, fname);
25177 if ( strlen(mp->cur_area)==0 ) { xfree(mp->cur_area); }
25178 if ( strlen(mp->cur_ext)==0 )  { xfree(mp->cur_ext); mp->cur_ext=xstrdup(".tfm"); }
25179 pack_cur_name;
25180 mp->tfm_infile = (mp->open_file)(mp, mp->name_of_file, "r",mp_filetype_metrics);
25181 if ( !mp->tfm_infile  ) goto BAD_TFM;
25182 file_opened=true
25183
25184 @ When we have a font name and we don't know whether it has been loaded yet,
25185 we scan the |font_name| array before calling |read_font_info|.
25186
25187 @<Declare text measuring subroutines@>=
25188 font_number mp_find_font (MP mp, char *f) {
25189   font_number n;
25190   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
25191     if (mp_xstrcmp(f,mp->font_name[n])==0 ) {
25192       mp_xfree(f);
25193       return n;
25194     }
25195   }
25196   n = mp_read_font_info(mp, f);
25197   mp_xfree(f);
25198   return n;
25199 }
25200
25201 @ This is an interface function for getting the width of character,
25202 as a double in ps units
25203
25204 @c double mp_get_char_dimension (MP mp, char *fname, int c, int t) {
25205   unsigned n;
25206   four_quarters cc;
25207   font_number f = 0;
25208   double w = -1.0;
25209   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
25210     if (mp_xstrcmp(fname,mp->font_name[n])==0 ) {
25211       f = n;
25212       break;
25213     }
25214   }
25215   if (f==0)
25216     return 0.0;
25217   cc = char_info(f,c);
25218   if (! ichar_exists(cc) )
25219     return 0.0;
25220   if (t=='w')
25221     w = (double)char_width(f,cc);
25222   else if (t=='h')
25223     w = (double)char_height(f,cc);
25224   else if (t=='d')
25225     w = (double)char_depth(f,cc);
25226   return w/655.35*(72.27/72);
25227 }
25228
25229 @ @<Exported function ...@>=
25230 double mp_get_char_dimension (MP mp, char *fname, int n, int t);
25231
25232
25233 @ One simple application of |find_font| is the implementation of the |font_size|
25234 operator that gets the design size for a given font name.
25235
25236 @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>=
25237 mp_flush_cur_exp(mp, (mp->font_dsize[mp_find_font(mp, str(mp->cur_exp))]+8) / 16)
25238
25239 @ If we discover that the font doesn't have a requested character, we omit it
25240 from the bounding box computation and expect the \ps\ interpreter to drop it.
25241 This routine issues a warning message if the user has asked for it.
25242
25243 @<Declare text measuring subroutines@>=
25244 void mp_lost_warning (MP mp,font_number f, pool_pointer k) { 
25245   if ( mp->internal[mp_tracing_lost_chars]>0 ) { 
25246     mp_begin_diagnostic(mp);
25247     if ( mp->selector==log_only ) incr(mp->selector);
25248     mp_print_nl(mp, "Missing character: There is no ");
25249 @.Missing character@>
25250     mp_print_str(mp, mp->str_pool[k]); 
25251     mp_print(mp, " in font ");
25252     mp_print(mp, mp->font_name[f]); mp_print_char(mp, xord('!')); 
25253     mp_end_diagnostic(mp, false);
25254   }
25255 }
25256
25257 @ The whole purpose of saving the height, width, and depth information is to be
25258 able to find the bounding box of an item of text in an edge structure.  The
25259 |set_text_box| procedure takes a text node and adds this information.
25260
25261 @<Declare text measuring subroutines@>=
25262 void mp_set_text_box (MP mp,pointer p) {
25263   font_number f; /* |font_n(p)| */
25264   ASCII_code bc,ec; /* range of valid characters for font |f| */
25265   pool_pointer k,kk; /* current character and character to stop at */
25266   four_quarters cc; /* the |char_info| for the current character */
25267   scaled h,d; /* dimensions of the current character */
25268   width_val(p)=0;
25269   height_val(p)=-el_gordo;
25270   depth_val(p)=-el_gordo;
25271   f=(font_number)font_n(p);
25272   bc=mp->font_bc[f];
25273   ec=mp->font_ec[f];
25274   kk=str_stop(text_p(p));
25275   k=mp->str_start[text_p(p)];
25276   while ( k<kk ) {
25277     @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>;
25278   }
25279   @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>;
25280 }
25281
25282 @ @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>=
25283
25284   if ( (mp->str_pool[k]<bc)||(mp->str_pool[k]>ec) ) {
25285     mp_lost_warning(mp, f,k);
25286   } else { 
25287     cc=char_info(f,mp->str_pool[k]);
25288     if ( ! ichar_exists(cc) ) {
25289       mp_lost_warning(mp, f,k);
25290     } else { 
25291       width_val(p)=width_val(p)+char_width(f,cc);
25292       h=char_height(f,cc);
25293       d=char_depth(f,cc);
25294       if ( h>height_val(p) ) height_val(p)=h;
25295       if ( d>depth_val(p) ) depth_val(p)=d;
25296     }
25297   }
25298   incr(k);
25299 }
25300
25301 @ Let's hope modern compilers do comparisons correctly when the difference would
25302 overflow.
25303
25304 @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>=
25305 if ( height_val(p)<-depth_val(p) ) { 
25306   height_val(p)=0;
25307   depth_val(p)=0;
25308 }
25309
25310 @ The new primitives fontmapfile and fontmapline.
25311
25312 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25313 void mp_do_mapfile (MP mp) ;
25314 void mp_do_mapline (MP mp) ;
25315
25316 @ @c void mp_do_mapfile (MP mp) { 
25317   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25318   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25319     @<Complain about improper map operation@>;
25320   } else {
25321     mp_map_file(mp,mp->cur_exp);
25322   }
25323 }
25324 void mp_do_mapline (MP mp) { 
25325   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25326   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25327      @<Complain about improper map operation@>;
25328   } else { 
25329      mp_map_line(mp,mp->cur_exp);
25330   }
25331 }
25332
25333 @ @<Complain about improper map operation@>=
25334
25335   exp_err("Unsuitable expression");
25336   help1("Only known strings can be map files or map lines.");
25337   mp_put_get_error(mp);
25338 }
25339
25340 @ To print |scaled| value to PDF output we need some subroutines to ensure
25341 accurary.
25342
25343 @d max_integer   0x7FFFFFFF /* $2^{31}-1$ */
25344
25345 @<Glob...@>=
25346 scaled one_bp; /* scaled value corresponds to 1bp */
25347 scaled one_hundred_bp; /* scaled value corresponds to 100bp */
25348 scaled one_hundred_inch; /* scaled value corresponds to 100in */
25349 integer ten_pow[10]; /* $10^0..10^9$ */
25350 integer scaled_out; /* amount of |scaled| that was taken out in |divide_scaled| */
25351
25352 @ @<Set init...@>=
25353 mp->one_bp = 65782; /* 65781.76 */
25354 mp->one_hundred_bp = 6578176;
25355 mp->one_hundred_inch = 473628672;
25356 mp->ten_pow[0] = 1;
25357 for (i = 1;i<= 9; i++ ) {
25358   mp->ten_pow[i] = 10*mp->ten_pow[i - 1];
25359 }
25360
25361 @ The following function divides |s| by |m|. |dd| is number of decimal digits.
25362
25363 @c scaled mp_divide_scaled (MP mp,scaled s, scaled m, integer  dd) {
25364   scaled q,r;
25365   integer sign,i;
25366   sign = 1;
25367   if ( s < 0 ) { sign = -sign; s = -s; }
25368   if ( m < 0 ) { sign = -sign; m = -m; }
25369   if ( m == 0 )
25370     mp_confusion(mp, "arithmetic: divided by zero");
25371   else if ( m >= (max_integer / 10) )
25372     mp_confusion(mp, "arithmetic: number too big");
25373   q = s / m;
25374   r = s % m;
25375   for (i = 1;i<=dd;i++) {
25376     q = 10*q + (10*r) / m;
25377     r = (10*r) % m;
25378   }
25379   if ( 2*r >= m ) { incr(q); r = r - m; }
25380   mp->scaled_out = sign*(s - (r / mp->ten_pow[dd]));
25381   return (sign*q);
25382 }
25383
25384 @* \[44] Shipping pictures out.
25385 The |ship_out| procedure, to be described below, is given a pointer to
25386 an edge structure. Its mission is to output a file containing the \ps\
25387 description of an edge structure.
25388
25389 @ Each time an edge structure is shipped out we write a new \ps\ output
25390 file named according to the current \&{charcode}.
25391 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25392
25393 This is the only backend function that remains in the main |mpost.w| file. 
25394 There are just too many variable accesses needed for status reporting 
25395 etcetera to make it worthwile to move the code to |psout.w|.
25396
25397 @<Internal library declarations@>=
25398 void mp_open_output_file (MP mp) ;
25399
25400 @ @c 
25401 char *mp_set_output_file_name (MP mp, integer c) {
25402   char *ss = NULL; /* filename extension proposal */  
25403   char *nn = NULL; /* temp string  for str() */
25404   unsigned old_setting; /* previous |selector| setting */
25405   pool_pointer i; /*  indexes into |filename_template|  */
25406   integer cc; /* a temporary integer for template building  */
25407   integer f,g=0; /* field widths */
25408   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
25409   if ( mp->filename_template==0 ) {
25410     char *s; /* a file extension derived from |c| */
25411     if ( c<0 ) 
25412       s=xstrdup(".ps");
25413     else 
25414       @<Use |c| to compute the file extension |s|@>;
25415     mp_pack_job_name(mp, s);
25416     free(s);
25417     ss = xstrdup(mp->name_of_file);
25418   } else { /* initializations */
25419     str_number s, n; /* a file extension derived from |c| */
25420     old_setting=mp->selector; 
25421     mp->selector=new_string;
25422     f = 0;
25423     i = mp->str_start[mp->filename_template];
25424     n = null_str; /* initialize */
25425     while ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
25426        if ( mp->str_pool[i]=='%' ) {
25427       CONTINUE:
25428         incr(i);
25429         if ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
25430           if ( mp->str_pool[i]=='j' ) {
25431             mp_print(mp, mp->job_name);
25432           } else if ( mp->str_pool[i]=='d' ) {
25433              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]);
25434              print_with_leading_zeroes(cc);
25435           } else if ( mp->str_pool[i]=='m' ) {
25436              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
25437              print_with_leading_zeroes(cc);
25438           } else if ( mp->str_pool[i]=='y' ) {
25439              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]);
25440              print_with_leading_zeroes(cc);
25441           } else if ( mp->str_pool[i]=='H' ) {
25442              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) / 60;
25443              print_with_leading_zeroes(cc);
25444           }  else if ( mp->str_pool[i]=='M' ) {
25445              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) % 60;
25446              print_with_leading_zeroes(cc);
25447           } else if ( mp->str_pool[i]=='c' ) {
25448             if ( c<0 ) mp_print(mp, "ps");
25449             else print_with_leading_zeroes(c);
25450           } else if ( (mp->str_pool[i]>='0') && 
25451                       (mp->str_pool[i]<='9') ) {
25452             if ( (f<10)  )
25453               f = (f*10) + mp->str_pool[i]-'0';
25454             goto CONTINUE;
25455           } else {
25456             mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25457           }
25458         }
25459       } else {
25460         if ( mp->str_pool[i]=='.' )
25461           if (length(n)==0)
25462             n = mp_make_string(mp);
25463         mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25464       };
25465       incr(i);
25466     }
25467     s = mp_make_string(mp);
25468     mp->selector= old_setting;
25469     if (length(n)==0) {
25470        n=s;
25471        s=null_str;
25472     }
25473     ss = str(s);
25474     nn = str(n);
25475     mp_pack_file_name(mp, nn,"",ss);
25476     free(nn);
25477     delete_str_ref(n);
25478     delete_str_ref(s);
25479   }
25480   return ss;
25481 }
25482
25483 char * mp_get_output_file_name (MP mp) {
25484   char *f;
25485   char *saved_name;  /* saved |name_of_file| */
25486   saved_name = xstrdup(mp->name_of_file);
25487   f = xstrdup(mp_set_output_file_name(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code])));
25488   mp_pack_file_name(mp, saved_name,NULL,NULL);
25489   free(saved_name);
25490   return f;
25491 }
25492
25493 void mp_open_output_file (MP mp) {
25494   char *ss; /* filename extension proposal */
25495   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
25496   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
25497   ss = mp_set_output_file_name(mp, c);
25498   while ( ! mp_a_open_out(mp, (void *)&mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
25499     mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",ss);
25500   xfree(ss);
25501   @<Store the true output file name if appropriate@>;
25502 }
25503
25504 @ The file extension created here could be up to five characters long in
25505 extreme cases so it may have to be shortened on some systems.
25506 @^system dependencies@>
25507
25508 @<Use |c| to compute the file extension |s|@>=
25509
25510   s = xmalloc(7,1);
25511   mp_snprintf(s,7,".%i",(int)c);
25512 }
25513
25514 @ The user won't want to see all the output file names so we only save the
25515 first and last ones and a count of how many there were.  For this purpose
25516 files are ordered primarily by \&{charcode} and secondarily by order of
25517 creation.
25518 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25519
25520 @<Store the true output file name if appropriate@>=
25521 if ((c<mp->first_output_code)&&(mp->first_output_code>=0)) {
25522   mp->first_output_code=c;
25523   xfree(mp->first_file_name);
25524   mp->first_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25525 }
25526 if ( c>=mp->last_output_code ) {
25527   mp->last_output_code=c;
25528   xfree(mp->last_file_name);
25529   mp->last_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25530 }
25531
25532 @ @<Glob...@>=
25533 char * first_file_name;
25534 char * last_file_name; /* full file names */
25535 integer first_output_code;integer last_output_code; /* rounded \&{charcode} values */
25536 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25537 integer total_shipped; /* total number of |ship_out| operations completed */
25538
25539 @ @<Set init...@>=
25540 mp->first_file_name=xstrdup("");
25541 mp->last_file_name=xstrdup("");
25542 mp->first_output_code=32768;
25543 mp->last_output_code=-32768;
25544 mp->total_shipped=0;
25545
25546 @ @<Dealloc variables@>=
25547 xfree(mp->first_file_name);
25548 xfree(mp->last_file_name);
25549
25550 @ @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>=
25551 if ( (int)mp->term_offset>mp->max_print_line-6 ) mp_print_ln(mp);
25552 else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, xord(' '));
25553 mp_print_char(mp, xord('['));
25554 if ( c>=0 ) mp_print_int(mp, c)
25555
25556 @ @<End progress report@>=
25557 mp_print_char(mp, xord(']'));
25558 update_terminal;
25559 incr(mp->total_shipped)
25560
25561 @ @<Explain what output files were written@>=
25562 if ( mp->total_shipped>0 ) { 
25563   mp_print_nl(mp, "");
25564   mp_print_int(mp, mp->total_shipped);
25565   if (mp->noninteractive) {
25566     mp_print(mp, " figure");
25567     if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, xord('s'));
25568     mp_print(mp, " created.");
25569   } else {
25570     mp_print(mp, " output file");
25571     if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, xord('s'));
25572     mp_print(mp, " written: ");
25573     mp_print(mp, mp->first_file_name);
25574     if ( mp->total_shipped>1 ) {
25575       if ( 31+strlen(mp->first_file_name)+
25576          strlen(mp->last_file_name)> (unsigned)mp->max_print_line) 
25577         mp_print_ln(mp);
25578       mp_print(mp, " .. ");
25579       mp_print(mp, mp->last_file_name);
25580     }
25581   }
25582 }
25583
25584 @ @<Internal library declarations@>=
25585 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f );
25586
25587 @ @c 
25588 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f ) {
25589   return (mp->font_sizes[f]!=null);
25590 }
25591
25592 @ The \&{special} command saves up lines of text to be printed during the next
25593 |ship_out| operation.  The saved items are stored as a list of capsule tokens.
25594
25595 @<Glob...@>=
25596 pointer last_pending; /* the last token in a list of pending specials */
25597
25598 @ @<Set init...@>=
25599 mp->last_pending=spec_head;
25600
25601 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
25602 case special_command: 
25603   if ( mp->cur_mod==0 ) mp_do_special(mp); else 
25604   if ( mp->cur_mod==1 ) mp_do_mapfile(mp); else 
25605   mp_do_mapline(mp);
25606   break;
25607
25608 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25609 void mp_do_special (MP mp) ;
25610
25611 @ @c void mp_do_special (MP mp) { 
25612   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25613   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25614     @<Complain about improper special operation@>;
25615   } else { 
25616     mp_link(mp->last_pending)=mp_stash_cur_exp(mp);
25617     mp->last_pending=mp_link(mp->last_pending);
25618     mp_link(mp->last_pending)=null;
25619   }
25620 }
25621
25622 @ @<Complain about improper special operation@>=
25623
25624   exp_err("Unsuitable expression");
25625   help1("Only known strings are allowed for output as specials.");
25626   mp_put_get_error(mp);
25627 }
25628
25629 @ On the export side, we need an extra object type for special strings.
25630
25631 @<Graphical object codes@>=
25632 mp_special_code=8, 
25633
25634 @ @<Export pending specials@>=
25635 p=mp_link(spec_head);
25636 while ( p!=null ) {
25637   mp_special_object *tp;
25638   tp = (mp_special_object *)mp_new_graphic_object(mp,mp_special_code);  
25639   gr_pre_script(tp)  = str(value(p));
25640   if (hh->body==NULL) hh->body = (mp_graphic_object *)tp; 
25641   else gr_link(hp) = (mp_graphic_object *)tp;
25642   hp = (mp_graphic_object *)tp;
25643   p=mp_link(p);
25644 }
25645 mp_flush_token_list(mp, mp_link(spec_head));
25646 mp_link(spec_head)=null;
25647 mp->last_pending=spec_head
25648
25649 @ We are now ready for the main output procedure.  Note that the |selector|
25650 setting is saved in a global variable so that |begin_diagnostic| can access it.
25651
25652 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25653 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) ;
25654
25655 @ Once again, the |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|
25656
25657 @d export_color(q,p) 
25658   if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model ) {
25659     gr_color_model(q)  = (unsigned char)(mp->internal[mp_default_color_model]/65536);
25660     gr_cyan_val(q)     = 0;
25661         gr_magenta_val(q)  = 0;
25662         gr_yellow_val(q)   = 0;
25663         gr_black_val(q)    = (gr_color_model(q)==mp_cmyk_model ? unity : 0);
25664   } else {
25665     gr_color_model(q)  = (unsigned char)color_model(p);
25666     gr_cyan_val(q)     = cyan_val(p);
25667     gr_magenta_val(q)  = magenta_val(p);
25668     gr_yellow_val(q)   = yellow_val(p);
25669     gr_black_val(q)    = black_val(p);
25670   }
25671
25672 @d export_scripts(q,p)
25673   if (pre_script(p)!=null)  gr_pre_script(q)   = str(pre_script(p));
25674   if (post_script(p)!=null) gr_post_script(q)  = str(post_script(p));
25675
25676 @c
25677 struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, pointer h) {
25678   pointer p; /* the current graphical object */
25679   integer t; /* a temporary value */
25680   integer c; /* a rounded charcode */
25681   scaled d_width; /* the current pen width */
25682   mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25683   mp_graphic_object *hq; /* something |hp| points to  */
25684   mp_text_object    *tt;
25685   mp_fill_object    *tf;
25686   mp_stroked_object *ts;
25687   mp_clip_object    *tc;
25688   mp_bounds_object  *tb;
25689   mp_graphic_object *hp = NULL; /* the current graphical object */
25690   mp_set_bbox(mp, h, true);
25691   hh = xmalloc(1,sizeof(mp_edge_object));
25692   hh->body = NULL;
25693   hh->_next = NULL;
25694   hh->_parent = mp;
25695   hh->_minx = minx_val(h);
25696   hh->_miny = miny_val(h);
25697   hh->_maxx = maxx_val(h);
25698   hh->_maxy = maxy_val(h);
25699   hh->_filename = mp_get_output_file_name(mp);
25700   c = mp_round_unscaled(mp,mp->internal[mp_char_code]);
25701   hh->_charcode = c;
25702   hh->_width = mp->internal[mp_char_wd];
25703   hh->_height = mp->internal[mp_char_ht];
25704   hh->_depth = mp->internal[mp_char_dp];
25705   hh->_ital_corr = mp->internal[mp_char_ic];
25706   @<Export pending specials@>;
25707   p=mp_link(dummy_loc(h));
25708   while ( p!=null ) { 
25709     hq = mp_new_graphic_object(mp,type(p));
25710     switch (type(p)) {
25711     case mp_fill_code:
25712       tf = (mp_fill_object *)hq;
25713       gr_pen_p(tf)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25714       d_width = mp_get_pen_scale(mp, pen_p(p));
25715       if ((pen_p(p)==null) || pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25716             gr_path_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25717       } else {
25718         pointer pc, pp;
25719         pc = mp_copy_path(mp, path_p(p));
25720         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25721         gr_path_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25722         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25723         pc = mp_htap_ypoc(mp, path_p(p));
25724         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25725         gr_htap_p(tf)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25726         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25727       }
25728       export_color(tf,p) ;
25729       export_scripts(tf,p);
25730       gr_ljoin_val(tf)    = (unsigned char)ljoin_val(p);
25731       gr_miterlim_val(tf) = miterlim_val(p);
25732       break;
25733     case mp_stroked_code:
25734       ts = (mp_stroked_object *)hq;
25735       gr_pen_p(ts)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25736       d_width = mp_get_pen_scale(mp, pen_p(p));
25737       if (pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25738               gr_path_p(ts)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25739       } else {
25740         pointer pc;
25741         pc=mp_copy_path(mp, path_p(p));
25742         t=lcap_val(p);
25743         if ( left_type(pc)!=mp_endpoint ) { 
25744           left_type(mp_insert_knot(mp, pc,x_coord(pc),y_coord(pc)))=mp_endpoint;
25745           right_type(pc)=mp_endpoint;
25746           pc=mp_link(pc);
25747           t=1;
25748         }
25749         pc=mp_make_envelope(mp,pc,pen_p(p),ljoin_val(p),t,miterlim_val(p));
25750         gr_path_p(ts)       = mp_export_knot_list(mp,pc);
25751         mp_toss_knot_list(mp, pc);
25752       }
25753       export_color(ts,p) ;
25754       export_scripts(ts,p);
25755       gr_ljoin_val(ts)    = (unsigned char)ljoin_val(p);
25756       gr_miterlim_val(ts) = miterlim_val(p);
25757       gr_lcap_val(ts)     = (unsigned char)lcap_val(p);
25758       gr_dash_p(ts)       = mp_export_dashes(mp,p,&d_width);
25759       break;
25760     case mp_text_code:
25761       tt = (mp_text_object *)hq;
25762       gr_text_p(tt)       = str(text_p(p));
25763       gr_font_n(tt)       = (unsigned int)font_n(p);
25764       gr_font_name(tt)    = mp_xstrdup(mp,mp->font_name[font_n(p)]);
25765       gr_font_dsize(tt)   = (unsigned int)mp->font_dsize[font_n(p)];
25766       export_color(tt,p) ;
25767       export_scripts(tt,p);
25768       gr_width_val(tt)    = width_val(p);
25769       gr_height_val(tt)   = height_val(p);
25770       gr_depth_val(tt)    = depth_val(p);
25771       gr_tx_val(tt)       = tx_val(p);
25772       gr_ty_val(tt)       = ty_val(p);
25773       gr_txx_val(tt)      = txx_val(p);
25774       gr_txy_val(tt)      = txy_val(p);
25775       gr_tyx_val(tt)      = tyx_val(p);
25776       gr_tyy_val(tt)      = tyy_val(p);
25777       break;
25778     case mp_start_clip_code: 
25779       tc = (mp_clip_object *)hq;
25780       gr_path_p(tc) = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25781       break;
25782     case mp_start_bounds_code:
25783       tb = (mp_bounds_object *)hq;
25784       gr_path_p(tb) = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25785       break;
25786     case mp_stop_clip_code: 
25787     case mp_stop_bounds_code:
25788       /* nothing to do here */
25789       break;
25790     } 
25791     if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else  gr_link(hp) = hq;
25792     hp = hq;
25793     p=mp_link(p);
25794   }
25795   return hh;
25796 }
25797
25798 @ @<Exported function ...@>=
25799 struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, int h);
25800
25801 @ This function is now nearly trivial.
25802
25803 @c
25804 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) { /* output edge structure |h| */
25805   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
25806   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
25807   @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>;
25808   (mp->shipout_backend) (mp, h);
25809   @<End progress report@>;
25810   if ( mp->internal[mp_tracing_output]>0 ) 
25811    mp_print_edges(mp, h," (just shipped out)",true);
25812 }
25813
25814 @ @<Declarations@>=
25815 void mp_shipout_backend (MP mp, pointer h);
25816
25817 @ @c
25818 void mp_shipout_backend (MP mp, pointer h) {
25819   mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25820   hh = mp_gr_export(mp,h);
25821   (void)mp_gr_ship_out (hh,
25822                  (mp->internal[mp_prologues]/65536),
25823                  (mp->internal[mp_procset]/65536), 
25824                  false);
25825   mp_gr_toss_objects(hh);
25826 }
25827
25828 @ @<Exported types@>=
25829 typedef void (*mp_backend_writer)(MP, int);
25830
25831 @ @<Option variables@>=
25832 mp_backend_writer shipout_backend;
25833
25834 @ Now that we've finished |ship_out|, let's look at the other commands
25835 by which a user can send things to the \.{GF} file.
25836
25837 @ @<Determine if a character has been shipped out@>=
25838
25839   mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256;
25840   if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
25841   boolean_reset(mp->char_exists[mp->cur_exp]);
25842   mp->cur_type=mp_boolean_type;
25843 }
25844
25845 @ @<Glob...@>=
25846 psout_data ps;
25847
25848 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25849 mp_backend_initialize(mp);
25850
25851 @ @<Dealloc...@>=
25852 mp_backend_free(mp);
25853
25854
25855 @* \[45] Dumping and undumping the tables.
25856 After \.{INIMP} has seen a collection of macros, it
25857 can write all the necessary information on an auxiliary file so
25858 that production versions of \MP\ are able to initialize their
25859 memory at high speed. The present section of the program takes
25860 care of such output and input. We shall consider simultaneously
25861 the processes of storing and restoring,
25862 so that the inverse relation between them is clear.
25863 @.INIMP@>
25864
25865 The global variable |mem_ident| is a string that is printed right
25866 after the |banner| line when \MP\ is ready to start. For \.{INIMP} this
25867 string says simply `\.{(INIMP)}'; for other versions of \MP\ it says,
25868 for example, `\.{(mem=plain 1990.4.14)}', showing the year,
25869 month, and day that the mem file was created. We have |mem_ident=0|
25870 before \MP's tables are loaded.
25871
25872 @<Glob...@>=
25873 char * mem_ident;
25874
25875 @ @<Set init...@>=
25876 mp->mem_ident=NULL;
25877
25878 @ @<Initialize table entries...@>=
25879 mp->mem_ident=xstrdup(" (INIMP)");
25880
25881 @ @<Declare act...@>=
25882 void mp_store_mem_file (MP mp) ;
25883
25884 @ @c void mp_store_mem_file (MP mp) {
25885   integer k;  /* all-purpose index */
25886   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25887   integer x; /* something to dump */
25888   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25889   memory_word WW;
25890   @<Create the |mem_ident|, open the mem file,
25891     and inform the user that dumping has begun@>;
25892   @<Dump constants for consistency check@>;
25893   @<Dump the string pool@>;
25894   @<Dump the dynamic memory@>;
25895   @<Dump the table of equivalents and the hash table@>;
25896   @<Dump a few more things and the closing check word@>;
25897   @<Close the mem file@>;
25898 }
25899
25900 @ Corresponding to the procedure that dumps a mem file, we also have a function
25901 that reads~one~in. The function returns |false| if the dumped mem is
25902 incompatible with the present \MP\ table sizes, etc.
25903
25904 @d too_small(A) { wake_up_terminal;
25905   wterm_ln("---! Must increase the "); wterm((A));
25906 @.Must increase the x@>
25907   goto OFF_BASE;
25908   }
25909
25910 @c 
25911 boolean mp_load_mem_file (MP mp) {
25912   integer k; /* all-purpose index */
25913   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25914   integer x; /* something undumped */
25915   str_number s; /* some temporary string */
25916   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25917   memory_word WW;
25918   /* |@<Undump constants for consistency check@>;|  read earlier */
25919   @<Undump the string pool@>;
25920   @<Undump the dynamic memory@>;
25921   @<Undump the table of equivalents and the hash table@>;
25922   @<Undump a few more things and the closing check word@>;
25923   return true; /* it worked! */
25924 OFF_BASE: 
25925   wake_up_terminal;
25926   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
25927 @.Fatal mem file error@>
25928    return false;
25929 }
25930
25931 @ @<Declarations@>=
25932 boolean mp_load_mem_file (MP mp) ;
25933
25934 @ Mem files consist of |memory_word| items, and we use the following
25935 macros to dump words of different types:
25936
25937 @d dump_wd(A)   { WW=(A);       (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25938 @d dump_int(A)  { int cint=(A); (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&cint,sizeof(cint)); }
25939 @d dump_hh(A)   { WW.hh=(A);    (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25940 @d dump_qqqq(A) { WW.qqqq=(A);  (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25941 @d dump_string(A) { dump_int((int)(strlen(A)+1));
25942                     (mp->write_binary_file)(mp,mp->mem_file,A,strlen(A)+1); }
25943
25944 @<Glob...@>=
25945 void * mem_file; /* for input or output of mem information */
25946
25947 @ The inverse macros are slightly more complicated, since we need to check
25948 the range of the values we are reading in. We say `|undump(a)(b)(x)|' to
25949 read an integer value |x| that is supposed to be in the range |a<=x<=b|.
25950
25951 @d mgeti(A) do {
25952   size_t wanted = sizeof(A);
25953   void *A_ptr = &A;
25954   (mp->read_binary_file)(mp, mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25955   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25956 } while (0)
25957
25958 @d mgetw(A) do {
25959   size_t wanted = sizeof(A);
25960   void *A_ptr = &A;
25961   (mp->read_binary_file)(mp, mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25962   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25963 } while (0)
25964
25965 @d undump_wd(A)   { mgetw(WW); A=WW; }
25966 @d undump_int(A)  { int cint; mgeti(cint); A=cint; }
25967 @d undump_hh(A)   { mgetw(WW); A=WW.hh; }
25968 @d undump_qqqq(A) { mgetw(WW); A=WW.qqqq; }
25969 @d undump_strings(A,B,C) { 
25970    undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(B)) ) goto OFF_BASE; else C=str(x); }
25971 @d undump(A,B,C) { undump_int(x); 
25972                    if ( (x<(A)) || (x>(int)(B)) ) goto OFF_BASE; else C=x; }
25973 @d undump_size(A,B,C,D) { undump_int(x);
25974                           if (x<(A)) goto OFF_BASE; 
25975                           if (x>(B)) too_small((C)); else D=x; }
25976 @d undump_string(A) { 
25977   size_t the_wanted; 
25978   void *the_string;
25979   integer XX=0; 
25980   undump_int(XX);
25981   the_wanted = (size_t)XX;
25982   the_string = xmalloc(XX,1);
25983   (mp->read_binary_file)(mp,mp->mem_file,&the_string,&the_wanted);
25984   A = (char *)the_string;
25985   if (the_wanted!=(size_t)XX) goto OFF_BASE;
25986 }
25987
25988 @ The next few sections of the program should make it clear how we use the
25989 dump/undump macros.
25990
25991 @<Dump constants for consistency check@>=
25992 dump_int(mp->mem_top);
25993 dump_int(mp->hash_size);
25994 dump_int(mp->hash_prime)
25995 dump_int(mp->param_size);
25996 dump_int(mp->max_in_open);
25997
25998 @ Sections of a \.{WEB} program that are ``commented out'' still contribute
25999 strings to the string pool; therefore \.{INIMP} and \MP\ will have
26000 the same strings. (And it is, of course, a good thing that they do.)
26001 @.WEB@>
26002 @^string pool@>
26003
26004 @<Undump constants for consistency check@>=
26005 undump_int(x); mp->mem_top = x;
26006 undump_int(x); mp->hash_size = x;
26007 undump_int(x); mp->hash_prime = x;
26008 undump_int(x); mp->param_size = x;
26009 undump_int(x); mp->max_in_open = x;
26010
26011 @ We do string pool compaction to avoid dumping unused strings.
26012
26013 @d dump_four_ASCII 
26014   w.b0=qi(mp->str_pool[k]); w.b1=qi(mp->str_pool[k+1]);
26015   w.b2=qi(mp->str_pool[k+2]); w.b3=qi(mp->str_pool[k+3]);
26016   dump_qqqq(w)
26017
26018 @<Dump the string pool@>=
26019 mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
26020 dump_int(mp->pool_ptr);
26021 dump_int(mp->max_str_ptr);
26022 dump_int(mp->str_ptr);
26023 k=0;
26024 while ( (mp->next_str[k]==k+1) && (k<=mp->max_str_ptr) ) 
26025   k++;
26026 dump_int(k);
26027 while ( k<=mp->max_str_ptr ) { 
26028   dump_int(mp->next_str[k]); incr(k);
26029 }
26030 k=0;
26031 while (1)  { 
26032   dump_int(mp->str_start[k]); /* TODO: valgrind warning here */
26033   if ( k==mp->str_ptr ) {
26034     break;
26035   } else { 
26036     k=mp->next_str[k]; 
26037   }
26038 }
26039 k=0;
26040 while (k+4<mp->pool_ptr ) { 
26041   dump_four_ASCII; k=k+4; 
26042 }
26043 k=mp->pool_ptr-4; dump_four_ASCII;
26044 mp_print_ln(mp); mp_print(mp, "at most "); mp_print_int(mp, mp->max_str_ptr);
26045 mp_print(mp, " strings of total length ");
26046 mp_print_int(mp, mp->pool_ptr)
26047
26048 @ @d undump_four_ASCII 
26049   undump_qqqq(w);
26050   mp->str_pool[k]=(ASCII_code)qo(w.b0); mp->str_pool[k+1]=(ASCII_code)qo(w.b1);
26051   mp->str_pool[k+2]=(ASCII_code)qo(w.b2); mp->str_pool[k+3]=(ASCII_code)qo(w.b3)
26052
26053 @<Undump the string pool@>=
26054 undump_int(mp->pool_ptr);
26055 mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr) ;
26056 undump_int(mp->max_str_ptr);
26057 mp_reallocate_strings (mp,mp->max_str_ptr) ;
26058 undump(0,mp->max_str_ptr,mp->str_ptr);
26059 undump(0,mp->max_str_ptr+1,s);
26060 for (k=0;k<=s-1;k++) 
26061   mp->next_str[k]=k+1;
26062 for (k=s;k<=mp->max_str_ptr;k++) 
26063   undump(s+1,mp->max_str_ptr+1,mp->next_str[k]);
26064 mp->fixed_str_use=0;
26065 k=0;
26066 while (1) { 
26067   undump(0,mp->pool_ptr,mp->str_start[k]);
26068   if ( k==mp->str_ptr ) break;
26069   mp->str_ref[k]=max_str_ref;
26070   incr(mp->fixed_str_use);
26071   mp->last_fixed_str=k; k=mp->next_str[k];
26072 }
26073 k=0;
26074 while ( k+4<mp->pool_ptr ) { 
26075   undump_four_ASCII; k=k+4;
26076 }
26077 k=mp->pool_ptr-4; undump_four_ASCII;
26078 mp->init_str_use=mp->fixed_str_use; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26079 mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26080 mp->strs_used_up=mp->fixed_str_use;
26081 mp->pool_in_use=mp->str_start[mp->str_ptr]; mp->strs_in_use=mp->fixed_str_use;
26082 mp->max_pl_used=mp->pool_in_use; mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
26083 mp->pact_count=0; mp->pact_chars=0; mp->pact_strs=0;
26084
26085 @ By sorting the list of available spaces in the variable-size portion of
26086 |mem|, we are usually able to get by without having to dump very much
26087 of the dynamic memory.
26088
26089 We recompute |var_used| and |dyn_used|, so that \.{INIMP} dumps valid
26090 information even when it has not been gathering statistics.
26091
26092 @<Dump the dynamic memory@>=
26093 mp_sort_avail(mp); mp->var_used=0;
26094 dump_int(mp->lo_mem_max); dump_int(mp->rover);
26095 p=0; q=mp->rover; x=0;
26096 do {  
26097   for (k=p;k<= q+1;k++) 
26098     dump_wd(mp->mem[k]);
26099   x=x+q+2-p; mp->var_used=mp->var_used+q-p;
26100   p=q+node_size(q); q=rmp_link(q);
26101 } while (q!=mp->rover);
26102 mp->var_used=mp->var_used+mp->lo_mem_max-p; 
26103 mp->dyn_used=mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
26104 for (k=p;k<= mp->lo_mem_max;k++ ) 
26105   dump_wd(mp->mem[k]);
26106 x=x+mp->lo_mem_max+1-p;
26107 dump_int(mp->hi_mem_min); dump_int(mp->avail);
26108 for (k=mp->hi_mem_min;k<=mp->mem_end;k++ ) 
26109   dump_wd(mp->mem[k]);
26110 x=x+mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
26111 p=mp->avail;
26112 while ( p!=null ) { 
26113   decr(mp->dyn_used); p=mp_link(p);
26114 }
26115 dump_int(mp->var_used); dump_int(mp->dyn_used);
26116 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, x);
26117 mp_print(mp, " memory locations dumped; current usage is ");
26118 mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, xord('&')); mp_print_int(mp, mp->dyn_used)
26119
26120 @ @<Undump the dynamic memory@>=
26121 undump(lo_mem_stat_max+1000,hi_mem_stat_min-1,mp->lo_mem_max);
26122 undump(lo_mem_stat_max+1,mp->lo_mem_max,mp->rover);
26123 p=0; q=mp->rover;
26124 do {  
26125   for (k=p;k<= q+1; k++) 
26126     undump_wd(mp->mem[k]);
26127   p=q+node_size(q);
26128   if ( (p>mp->lo_mem_max)||((q>=rmp_link(q))&&(rmp_link(q)!=mp->rover)) ) 
26129     goto OFF_BASE;
26130   q=rmp_link(q);
26131 } while (q!=mp->rover);
26132 for (k=p;k<=mp->lo_mem_max;k++ ) 
26133   undump_wd(mp->mem[k]);
26134 undump(mp->lo_mem_max+1,hi_mem_stat_min,mp->hi_mem_min);
26135 undump(null,mp->mem_top,mp->avail); mp->mem_end=mp->mem_top;
26136 mp->last_pending=spec_head;
26137 for (k=mp->hi_mem_min;k<= mp->mem_end;k++) 
26138   undump_wd(mp->mem[k]);
26139 undump_int(mp->var_used); undump_int(mp->dyn_used)
26140
26141 @ A different scheme is used to compress the hash table, since its lower region
26142 is usually sparse. When |text(p)<>0| for |p<=hash_used|, we output three
26143 words: |p|, |hash[p]|, and |eqtb[p]|. The hash table is, of course, densely
26144 packed for |p>=hash_used|, so the remaining entries are output in~a~block.
26145
26146 @<Dump the table of equivalents and the hash table@>=
26147 dump_int(mp->hash_used); 
26148 mp->st_count=frozen_inaccessible-1-mp->hash_used;
26149 for (p=1;p<=mp->hash_used;p++) {
26150   if ( text(p)!=0 ) {
26151      dump_int(p); dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]); incr(mp->st_count);
26152   }
26153 }
26154 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++) {
26155   dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]);
26156 }
26157 dump_int(mp->st_count);
26158 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, mp->st_count); mp_print(mp, " symbolic tokens")
26159
26160 @ @<Undump the table of equivalents and the hash table@>=
26161 undump(1,frozen_inaccessible,mp->hash_used); 
26162 p=0;
26163 do {  
26164   undump(p+1,mp->hash_used,p); 
26165   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
26166 } while (p!=mp->hash_used);
26167 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++ )  { 
26168   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
26169 }
26170 undump_int(mp->st_count)
26171
26172 @ We have already printed a lot of statistics, so we set |mp_tracing_stats:=0|
26173 to prevent them appearing again.
26174
26175 @<Dump a few more things and the closing check word@>=
26176 dump_int(mp->max_internal);
26177 dump_int(mp->int_ptr);
26178 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++ ) { 
26179   dump_int(mp->internal[k]); 
26180   dump_string(mp->int_name[k]);
26181 }
26182 dump_int(mp->start_sym); 
26183 dump_int(mp->interaction); 
26184 dump_string(mp->mem_ident);
26185 dump_int(mp->bg_loc); dump_int(mp->eg_loc); dump_int(mp->serial_no); dump_int(69073);
26186 mp->internal[mp_tracing_stats]=0
26187
26188 @ @<Undump a few more things and the closing check word@>=
26189 undump_int(x);
26190 if (x>mp->max_internal) mp_grow_internals(mp,x);
26191 undump_int(mp->int_ptr);
26192 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++) { 
26193   undump_int(mp->internal[k]);
26194   undump_string(mp->int_name[k]);
26195 }
26196 undump(0,frozen_inaccessible,mp->start_sym);
26197 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode) {
26198   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,mp->interaction);
26199 } else {
26200   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,x);
26201 }
26202 undump_string(mp->mem_ident);
26203 undump(1,hash_end,mp->bg_loc);
26204 undump(1,hash_end,mp->eg_loc);
26205 undump_int(mp->serial_no);
26206 undump_int(x); 
26207 if (x!=69073) goto OFF_BASE
26208
26209 @ @<Create the |mem_ident|...@>=
26210
26211   char *tmp = xmalloc(11,1);
26212   xfree(mp->mem_ident);
26213   mp->mem_ident = xmalloc(256,1);
26214   mp_snprintf(tmp,11,"%04d.%02d.%02d",
26215           (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]),
26216           (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]),
26217           (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]));
26218   mp_snprintf(mp->mem_ident,256," (mem=%s %s)",mp->job_name, tmp);
26219   xfree(tmp);
26220   mp_pack_job_name(mp, ".mem");
26221   while (! mp_w_open_out(mp, &mp->mem_file) )
26222     mp_prompt_file_name(mp, "mem file name", ".mem");
26223   mp_print_nl(mp, "Beginning to dump on file ");
26224 @.Beginning to dump...@>
26225   mp_print(mp, mp->name_of_file); 
26226   mp_print_nl(mp, mp->mem_ident);
26227 }
26228
26229 @ @<Dealloc variables@>=
26230 xfree(mp->mem_ident);
26231
26232 @ @<Close the mem file@>=
26233 (mp->close_file)(mp,mp->mem_file)
26234
26235 @* \[46] The main program.
26236 This is it: the part of \MP\ that executes all those procedures we have
26237 written.
26238
26239 Well---almost. We haven't put the parsing subroutines into the
26240 program yet; and we'd better leave space for a few more routines that may
26241 have been forgotten.
26242
26243 @c @<Declare the basic parsing subroutines@>
26244 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>
26245 @<Last-minute procedures@>
26246
26247 @ We've noted that there are two versions of \MP. One, called \.{INIMP},
26248 @.INIMP@>
26249 has to be run first; it initializes everything from scratch, without
26250 reading a mem file, and it has the capability of dumping a mem file.
26251 The other one is called `\.{VIRMP}'; it is a ``virgin'' program that needs
26252 @.VIRMP@>
26253 to input a mem file in order to get started. \.{VIRMP} typically has
26254 a bit more memory capacity than \.{INIMP}, because it does not need the
26255 space consumed by the dumping/undumping routines and the numerous calls on
26256 |primitive|, etc.
26257
26258 The \.{VIRMP} program cannot read a mem file instantaneously, of course;
26259 the best implementations therefore allow for production versions of \MP\ that
26260 not only avoid the loading routine for object code, they also have
26261 a mem file pre-loaded. 
26262
26263 @ @<Option variables@>=
26264 int ini_version; /* are we iniMP? */
26265
26266 @ @<Set |ini_version|@>=
26267 mp->ini_version = (opt->ini_version ? true : false);
26268
26269 @ The code below make the final chosen hash size the next larger
26270 multiple of 2 from the requested size, and this array is a list of
26271 suitable prime numbers to go with such values. 
26272
26273 The top limit is chosen such that it is definately lower than
26274 |max_halfword-3*param_size|, because |param_size| cannot be larger
26275 than |max_halfword/sizeof(pointer)|.
26276
26277 @<Declarations@>=
26278 static int mp_prime_choices[] = 
26279   { 12289,        24593,    49157,    98317,
26280     196613,      393241,   786433,  1572869,
26281     3145739,    6291469, 12582917, 25165843,
26282     50331653, 100663319  };
26283
26284 @ @<Find constant sizes@>=
26285 if (mp->ini_version) {
26286   unsigned i = 14;
26287   set_value(mp->mem_top,opt->main_memory,5000);
26288   mp->mem_max = mp->mem_top;
26289   set_value(mp->param_size,opt->param_size,150);
26290   set_value(mp->max_in_open,opt->max_in_open,10);
26291   if (opt->hash_size>0x8000000) 
26292     opt->hash_size=0x8000000;
26293   set_value(mp->hash_size,(2*opt->hash_size-1),16384);
26294   mp->hash_size = mp->hash_size>>i;
26295   while (mp->hash_size>=2) {
26296     mp->hash_size /= 2;
26297     i++;
26298   }
26299   mp->hash_size = mp->hash_size << i;
26300   if (mp->hash_size>0x8000000) 
26301     mp->hash_size=0x8000000;
26302   mp->hash_prime=mp_prime_choices[(i-14)];
26303 } else {
26304   int x;
26305   if (mp->command_line != NULL && *(mp->command_line) == '&') {
26306     char *s = NULL;
26307     char *cmd = mp->command_line+1;
26308     xfree(mp->mem_name); /* just in case */
26309     mp->mem_name = mp_xstrdup(mp,cmd);
26310     while (*cmd && *cmd!=' ')  cmd++;
26311     if (*cmd==' ') *cmd++ = '\0';
26312     if (*cmd) {
26313       s = mp_xstrdup(mp,cmd);
26314     }
26315     xfree(mp->command_line);
26316     mp->command_line = s;
26317   }
26318   if (mp->mem_name == NULL) {
26319     mp->mem_name = mp_xstrdup(mp,"plain");
26320   }
26321   if (mp_open_mem_file(mp)) {
26322     @<Undump constants for consistency check@>;
26323     set_value(mp->mem_max,opt->main_memory,mp->mem_top);
26324     goto DONE;
26325   } 
26326 OFF_BASE:
26327   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
26328   mp->history = mp_fatal_error_stop;
26329   mp_jump_out(mp);
26330 }
26331 DONE:
26332
26333
26334 @ Here we do whatever is needed to complete \MP's job gracefully on the
26335 local operating system. The code here might come into play after a fatal
26336 error; it must therefore consist entirely of ``safe'' operations that
26337 cannot produce error messages. For example, it would be a mistake to call
26338 |str_room| or |make_string| at this time, because a call on |overflow|
26339 might lead to an infinite loop.
26340 @^system dependencies@>
26341
26342 This program doesn't bother to close the input files that may still be open.
26343
26344 @ @<Last-minute...@>=
26345 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) {
26346   integer k; /* all-purpose index */
26347   integer LH; /* the length of the \.{TFM} header, in words */
26348   int lk_offset; /* extra words inserted at beginning of |lig_kern| array */
26349   pointer p; /* runs through a list of \.{TFM} dimensions */
26350   @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>;
26351   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
26352     @<Output statistics about this job@>;
26353   wake_up_terminal; 
26354   @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>;
26355   @<Explain what output files were written@>;
26356   if ( mp->log_opened  && ! mp->noninteractive ){ 
26357     wlog_cr;
26358     (mp->close_file)(mp,mp->log_file); 
26359     mp->selector=mp->selector-2;
26360     if ( mp->selector==term_only ) {
26361       mp_print_nl(mp, "Transcript written on ");
26362 @.Transcript written...@>
26363       mp_print(mp, mp->log_name); mp_print_char(mp, xord('.'));
26364     }
26365   }
26366   mp_print_ln(mp);
26367   mp->finished = true;
26368 }
26369
26370 @ @<Declarations@>=
26371 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) ;
26372
26373 @ @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>=
26374 if (mp->rd_fname!=NULL) {
26375   for (k=0;k<=(int)mp->read_files-1;k++ ) {
26376     if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
26377       (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[k]);
26378       xfree(mp->rd_fname[k]);      
26379    }
26380  }
26381 }
26382 if (mp->wr_fname!=NULL) {
26383   for (k=0;k<=(int)mp->write_files-1;k++) {
26384     if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
26385      (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[k]);
26386       xfree(mp->wr_fname[k]); 
26387     }
26388   }
26389 }
26390
26391 @ @<Dealloc ...@>=
26392 for (k=0;k<(int)mp->max_read_files;k++ ) {
26393   if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
26394     (mp->close_file)(mp,mp->rd_file[k]);
26395     xfree(mp->rd_fname[k]); 
26396   }
26397 }
26398 xfree(mp->rd_file);
26399 xfree(mp->rd_fname);
26400 for (k=0;k<(int)mp->max_write_files;k++) {
26401   if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
26402     (mp->close_file)(mp,mp->wr_file[k]);
26403     xfree(mp->wr_fname[k]); 
26404   }
26405 }
26406 xfree(mp->wr_file);
26407 xfree(mp->wr_fname);
26408
26409
26410 @ We want to produce a \.{TFM} file if and only if |mp_fontmaking| is positive.
26411
26412 We reclaim all of the variable-size memory at this point, so that
26413 there is no chance of another memory overflow after the memory capacity
26414 has already been exceeded.
26415
26416 @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>=
26417 if ( mp->internal[mp_fontmaking]>0 ) {
26418   @<Make the dynamic memory into one big available node@>;
26419   @<Massage the \.{TFM} widths@>;
26420   mp_fix_design_size(mp); mp_fix_check_sum(mp);
26421   @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>;
26422   mp->internal[mp_fontmaking]=0; /* avoid loop in case of fatal error */
26423   @<Finish the \.{TFM} file@>;
26424 }
26425
26426 @ @<Make the dynamic memory into one big available node@>=
26427 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; mp_link(mp->rover)=empty_flag; mp->lo_mem_max=mp->hi_mem_min-1;
26428 if ( mp->lo_mem_max-mp->rover>max_halfword ) mp->lo_mem_max=max_halfword+mp->rover;
26429 node_size(mp->rover)=mp->lo_mem_max-mp->rover; 
26430 lmp_link(mp->rover)=mp->rover; rmp_link(mp->rover)=mp->rover;
26431 mp_link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null
26432
26433 @ The present section goes directly to the log file instead of using
26434 |print| commands, because there's no need for these strings to take
26435 up |str_pool| memory when a non-{\bf stat} version of \MP\ is being used.
26436
26437 @<Output statistics...@>=
26438 if ( mp->log_opened ) { 
26439   char s[128];
26440   wlog_ln(" ");
26441   wlog_ln("Here is how much of MetaPost's memory you used:");
26442 @.Here is how much...@>
26443   mp_snprintf(s,128," %i string%s out of %i",(int)mp->max_strs_used-mp->init_str_use,
26444           (mp->max_strs_used!=mp->init_str_use+1 ? "s" : ""),
26445           (int)(mp->max_strings-1-mp->init_str_use));
26446   wlog_ln(s);
26447   mp_snprintf(s,128," %i string characters out of %i",
26448            (int)mp->max_pl_used-mp->init_pool_ptr,
26449            (int)mp->pool_size-mp->init_pool_ptr);
26450   wlog_ln(s);
26451   mp_snprintf(s,128," %i words of memory out of %i",
26452            (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2,
26453            (int)mp->mem_end);
26454   wlog_ln(s);
26455   mp_snprintf(s,128," %i symbolic tokens out of %i", (int)mp->st_count, (int)mp->hash_size);
26456   wlog_ln(s);
26457   mp_snprintf(s,128," %ii,%in,%ip,%ib stack positions out of %ii,%in,%ip,%ib",
26458            (int)mp->max_in_stack,(int)mp->int_ptr,
26459            (int)mp->max_param_stack,(int)mp->max_buf_stack+1,
26460            (int)mp->stack_size,(int)mp->max_internal,(int)mp->param_size,(int)mp->buf_size);
26461   wlog_ln(s);
26462   mp_snprintf(s,128," %i string compactions (moved %i characters, %i strings)",
26463           (int)mp->pact_count,(int)mp->pact_chars,(int)mp->pact_strs);
26464   wlog_ln(s);
26465 }
26466
26467 @ It is nice to have have some of the stats available from the API.
26468
26469 @<Exported function ...@>=
26470 int mp_memory_usage (MP mp );
26471 int mp_hash_usage (MP mp );
26472 int mp_param_usage (MP mp );
26473 int mp_open_usage (MP mp );
26474
26475 @ @c
26476 int mp_memory_usage (MP mp ) {
26477         return (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2;
26478 }
26479 int mp_hash_usage (MP mp ) {
26480   return (int)mp->st_count;
26481 }
26482 int mp_param_usage (MP mp ) {
26483         return (int)mp->max_param_stack;
26484 }
26485 int mp_open_usage (MP mp ) {
26486         return (int)mp->max_in_stack;
26487 }
26488
26489 @ We get to the |final_cleanup| routine when \&{end} or \&{dump} has
26490 been scanned.
26491
26492 @<Last-minute...@>=
26493 void mp_final_cleanup (MP mp) {
26494   quarterword c; /* 0 for \&{end}, 1 for \&{dump} */
26495   c=mp->cur_mod;
26496   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
26497   while ( mp->input_ptr>0 ) {
26498     if ( token_state ) mp_end_token_list(mp);
26499     else  mp_end_file_reading(mp);
26500   }
26501   while ( mp->loop_ptr!=null ) mp_stop_iteration(mp);
26502   while ( mp->open_parens>0 ) { 
26503     mp_print(mp, " )"); decr(mp->open_parens);
26504   };
26505   while ( mp->cond_ptr!=null ) {
26506     mp_print_nl(mp, "(end occurred when ");
26507 @.end occurred...@>
26508     mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_if);
26509     /* `\.{if}' or `\.{elseif}' or `\.{else}' */
26510     if ( mp->if_line!=0 ) {
26511       mp_print(mp, " on line "); mp_print_int(mp, mp->if_line);
26512     }
26513     mp_print(mp, " was incomplete)");
26514     mp->if_line=if_line_field(mp->cond_ptr);
26515     mp->cur_if=name_type(mp->cond_ptr); mp->cond_ptr=mp_link(mp->cond_ptr);
26516   }
26517   if ( mp->history!=mp_spotless )
26518     if ( ((mp->history==mp_warning_issued)||(mp->interaction<mp_error_stop_mode)) )
26519       if ( mp->selector==term_and_log ) {
26520     mp->selector=term_only;
26521     mp_print_nl(mp, "(see the transcript file for additional information)");
26522 @.see the transcript file...@>
26523     mp->selector=term_and_log;
26524   }
26525   if ( c==1 ) {
26526     if (mp->ini_version) {
26527       mp_store_mem_file(mp); return;
26528     }
26529     mp_print_nl(mp, "(dump is performed only by INIMP)"); return;
26530 @.dump...only by INIMP@>
26531   }
26532 }
26533
26534 @ @<Declarations@>=
26535 void mp_final_cleanup (MP mp) ;
26536 void mp_init_prim (MP mp) ;
26537 void mp_init_tab (MP mp) ;
26538
26539 @ @<Last-minute...@>=
26540 void mp_init_prim (MP mp) { /* initialize all the primitives */
26541   @<Put each...@>;
26542 }
26543 @#
26544 void mp_init_tab (MP mp) { /* initialize other tables */
26545   integer k; /* all-purpose index */
26546   @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>;
26547 }
26548
26549
26550 @ When we begin the following code, \MP's tables may still contain garbage;
26551 thus we must proceed cautiously to get bootstrapped in.
26552
26553 But when we finish this part of the program, \MP\ is ready to call on the
26554 |main_control| routine to do its work.
26555
26556 @<Get the first line...@>=
26557
26558   @<Initialize the input routines@>;
26559   if (mp->mem_ident==NULL) {
26560     if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
26561       (mp->close_file)(mp, mp->mem_file); 
26562        mp->history = mp_fatal_error_stop;
26563        return mp;
26564     }
26565     (mp->close_file)(mp, mp->mem_file);
26566   }
26567   @<Initializations following first line@>;
26568 }
26569
26570 @ @<Initializations following first line@>=
26571   mp->buffer[limit]=(ASCII_code)'%';
26572   mp_fix_date_and_time(mp);
26573   if (mp->random_seed==0)
26574     mp->random_seed = (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
26575   mp_init_randoms(mp, mp->random_seed);
26576   @<Initialize the print |selector|...@>;
26577   if ( loc<limit ) if ( mp->buffer[loc]!='\\' ) 
26578     mp_start_input(mp); /* \&{input} assumed */
26579
26580 @ @<Run inimpost commands@>=
26581 {
26582   mp_get_strings_started(mp);
26583   mp_init_tab(mp); /* initialize the tables */
26584   mp_init_prim(mp); /* call |primitive| for each primitive */
26585   mp->init_str_use=mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
26586   mp->init_pool_ptr=mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26587   mp_fix_date_and_time(mp);
26588 }
26589
26590 @ Saving the filename template
26591
26592 @<Save the filename template@>=
26593
26594   if ( mp->filename_template!=0 ) delete_str_ref(mp->filename_template);
26595   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->filename_template=0;
26596   else { 
26597     mp->filename_template=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->filename_template);
26598   }
26599 }
26600
26601 @* \[47] Debugging.
26602
26603
26604 @* \[48] System-dependent changes.
26605 This section should be replaced, if necessary, by any special
26606 modification of the program
26607 that are necessary to make \MP\ work at a particular installation.
26608 It is usually best to design your change file so that all changes to
26609 previous sections preserve the section numbering; then everybody's version
26610 will be consistent with the published program. More extensive changes,
26611 which introduce new sections, can be inserted here; then only the index
26612 itself will get a new section number.
26613 @^system dependencies@>
26614
26615 @* \[49] Index.
26616 Here is where you can find all uses of each identifier in the program,
26617 with underlined entries pointing to where the identifier was defined.
26618 If the identifier is only one letter long, however, you get to see only
26619 the underlined entries. {\sl All references are to section numbers instead of
26620 page numbers.}
26621
26622 This index also lists error messages and other aspects of the program
26623 that you might want to look up some day. For example, the entry
26624 for ``system dependencies'' lists all sections that should receive
26625 special attention from people who are installing \MP\ in a new
26626 operating environment. A list of various things that can't happen appears
26627 under ``this can't happen''.
26628 Approximately 25 sections are listed under ``inner loop''; these account
26629 for more than 60\pct! of \MP's running time, exclusive of input and output.