fix a bug in envelope_of
[mplib] / src / texk / web2c / mpdir / lib / mp.w
1 % $Id: mp.web,v 1.8 2005/08/24 10:54:02 taco Exp $
2 % MetaPost, by John Hobby.  Public domain.
3
4 % Much of this program was copied with permission from MF.web Version 1.9
5 % It interprets a language very similar to D.E. Knuth's METAFONT, but with
6 % changes designed to make it more suitable for PostScript output.
7
8 % TeX is a trademark of the American Mathematical Society.
9 % METAFONT is a trademark of Addison-Wesley Publishing Company.
10 % PostScript is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
11
12 % Here is TeX material that gets inserted after \input webmac
13 \def\hang{\hangindent 3em\noindent\ignorespaces}
14 \def\textindent#1{\hangindent2.5em\noindent\hbox to2.5em{\hss#1 }\ignorespaces}
15 \def\PASCAL{Pascal}
16 \def\ps{PostScript}
17 \def\ph{\hbox{Pascal-H}}
18 \def\psqrt#1{\sqrt{\mathstrut#1}}
19 \def\k{_{k+1}}
20 \def\pct!{{\char`\%}} % percent sign in ordinary text
21 \font\tenlogo=logo10 % font used for the METAFONT logo
22 \font\logos=logosl10
23 \def\MF{{\tenlogo META}\-{\tenlogo FONT}}
24 \def\MP{{\tenlogo META}\-{\tenlogo POST}}
25 \def\[#1]{#1.} % from pascal web
26 \def\<#1>{$\langle#1\rangle$}
27 \def\section{\mathhexbox278}
28 \let\swap=\leftrightarrow
29 \def\round{\mathop{\rm round}\nolimits}
30 \mathchardef\vb="026A % synonym for `\|'
31
32 \def\(#1){} % this is used to make section names sort themselves better
33 \def\9#1{} % this is used for sort keys in the index via @@:sort key}{entry@@>
34 \def\title{MetaPost}
35 \def\glob{15} % this should be the section number of "<Global...>"
36 \def\gglob{23, 28} % this should be the next two sections of "<Global...>"
37 \pdfoutput=1
38 \pageno=3
39
40 @* \[1] Introduction.
41 This is \MP, a graphics-language processor based on D. E. Knuth's \MF.
42
43 The main purpose of the following program is to explain the algorithms of \MP\
44 as clearly as possible. As a result, the program will not necessarily be very
45 efficient when a particular \PASCAL\ compiler has translated it into a
46 particular machine language. However, the program has been written so that it
47 can be tuned to run efficiently in a wide variety of operating environments
48 by making comparatively few changes. Such flexibility is possible because
49 the documentation that follows is written in the \.{WEB} language, which is
50 at a higher level than \PASCAL; the preprocessing step that converts \.{WEB}
51 to \PASCAL\ is able to introduce most of the necessary refinements.
52 Semi-automatic translation to other languages is also feasible, because the
53 program below does not make extensive use of features that are peculiar to
54 \PASCAL.
55
56 A large piece of software like \MP\ has inherent complexity that cannot
57 be reduced below a certain level of difficulty, although each individual
58 part is fairly simple by itself. The \.{WEB} language is intended to make
59 the algorithms as readable as possible, by reflecting the way the
60 individual program pieces fit together and by providing the
61 cross-references that connect different parts. Detailed comments about
62 what is going on, and about why things were done in certain ways, have
63 been liberally sprinkled throughout the program.  These comments explain
64 features of the implementation, but they rarely attempt to explain the
65 \MP\ language itself, since the reader is supposed to be familiar with
66 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} as well as the manual
67 @.WEB@>
68 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
69 {\sl A User's Manual for MetaPost}, Computing Science Technical Report 162,
70 AT\AM T Bell Laboratories.
71
72 @ The present implementation is a preliminary version, but the possibilities
73 for new features are limited by the desire to remain as nearly compatible
74 with \MF\ as possible.
75
76 On the other hand, the \.{WEB} description can be extended without changing
77 the core of the program, and it has been designed so that such
78 extensions are not extremely difficult to make.
79 The |banner| string defined here should be changed whenever \MP\
80 undergoes any modifications, so that it will be clear which version of
81 \MP\ might be the guilty party when a problem arises.
82 @^extensions to \MP@>
83 @^system dependencies@>
84
85 @d banner "This is MetaPost, Version 1.002" /* printed when \MP\ starts */
86 @d metapost_version "1.002"
87 @d mplib_version "0.10"
88 @d version_string " (Cweb version 0.10)"
89
90 @ Different \PASCAL s have slightly different conventions, and the present
91 @:PASCAL H}{\ph@>
92 program is expressed in a version of \PASCAL\ that D. E. Knuth used for \MF.
93 Constructions that apply to
94 this particular compiler, which we shall call \ph, should help the
95 reader see how to make an appropriate interface for other systems
96 if necessary. (\ph\ is Charles Hedrick's modification of a compiler
97 @^Hedrick, Charles Locke@>
98 for the DECsystem-10 that was originally developed at the University of
99 Hamburg; cf.\ {\sl SOFTWARE---Practice \AM\ Experience \bf6} (1976),
100 29--42. The \MP\ program below is intended to be adaptable, without
101 extensive changes, to most other versions of \PASCAL\ and commonly used
102 \PASCAL-to-C translators, so it does not fully
103 @:C@>
104 use the admirable features of \ph. Indeed, a conscious effort has been
105 made here to avoid using several idiosyncratic features of standard
106 \PASCAL\ itself, so that most of the code can be translated mechanically
107 into other high-level languages. For example, the `\&{with}' and `\\{new}'
108 features are not used, nor are pointer types, set types, or enumerated
109 scalar types; there are no `\&{var}' parameters, except in the case of files;
110 there are no tag fields on variant records; there are no |real| variables;
111 no procedures are declared local to other procedures.)
112
113 The portions of this program that involve system-dependent code, where
114 changes might be necessary because of differences between \PASCAL\ compilers
115 and/or differences between
116 operating systems, can be identified by looking at the sections whose
117 numbers are listed under `system dependencies' in the index. Furthermore,
118 the index entries for `dirty \PASCAL' list all places where the restrictions
119 of \PASCAL\ have not been followed perfectly, for one reason or another.
120 @^system dependencies@>
121 @^dirty \PASCAL@>
122
123 @ The program begins with a normal \PASCAL\ program heading, whose
124 components will be filled in later, using the conventions of \.{WEB}.
125 @.WEB@>
126 For example, the portion of the program called `\X\glob:Global
127 variables\X' below will be replaced by a sequence of variable declarations
128 that starts in $\section\glob$ of this documentation. In this way, we are able
129 to define each individual global variable when we are prepared to
130 understand what it means; we do not have to define all of the globals at
131 once.  Cross references in $\section\glob$, where it says ``See also
132 sections \gglob, \dots,'' also make it possible to look at the set of
133 all global variables, if desired.  Similar remarks apply to the other
134 portions of the program heading.
135
136 Actually the heading shown here is not quite normal: The |program| line
137 does not mention any |output| file, because \ph\ would ask the \MP\ user
138 to specify a file name if |output| were specified here.
139 @^system dependencies@>
140
141 @d true 1
142 @d false 0
143  
144 @(mplib.h@>=
145 typedef struct MP_instance * MP;
146 @<Exported types@>
147 typedef struct MP_options {
148   @<Option variables@>
149 } MP_options;
150 @<Exported function headers@>
151
152 @ @(mpmp.h@>=
153 #include <setjmp.h>
154 typedef struct psout_data_struct * psout_data;
155 typedef int boolean;
156 typedef signed int integer;
157 @<Declare helpers@>;
158 @<Types in the outer block@>;
159 @<Constants in the outer block@>
160 #  ifndef LIBAVL_ALLOCATOR
161 #    define LIBAVL_ALLOCATOR
162     struct libavl_allocator {
163         void *(*libavl_malloc) (struct libavl_allocator *, size_t libavl_size);
164         void (*libavl_free) (struct libavl_allocator *, void *libavl_block);
165     };
166 #  endif
167 typedef struct MP_instance {
168   @<Global variables@>
169 } MP_instance;
170 @<Internal library declarations@>
171
172 @ @c 
173 #include <stdio.h>
174 #include <stdlib.h>
175 #include <string.h>
176 #include <stdarg.h>
177 #include <assert.h>
178 #include <unistd.h> /* for access() */
179 #include <time.h> /* for struct tm \& co */
180 #include "mplib.h"
181 #include "mpmp.h" /* internal header */
182 #include "mppsout.h" /* internal header */
183 @h
184 @<Declarations@>
185 @<Basic printing procedures@>
186 @<Error handling procedures@>
187
188 @ Here are the functions that set up the \MP\ instance.
189
190 @<Declarations@> =
191 @<Declare |mp_reallocate| functions@>;
192 struct MP_options *mp_options (void);
193 MP mp_new (struct MP_options *opt);
194
195 @ @c
196 struct MP_options *mp_options (void) {
197   struct MP_options *opt;
198   opt = malloc(sizeof(MP_options));
199   if (opt!=NULL) {
200     memset (opt,0,sizeof(MP_options));
201   }
202   return opt;
203
204 MP mp_new (struct MP_options *opt) {
205   MP mp;
206   mp = xmalloc(1,sizeof(MP_instance));
207   @<Set |ini_version|@>;
208   @<Setup the non-local jump buffer in |mp_new|@>;
209   @<Allocate or initialize variables@>
210   if (opt->main_memory>mp->mem_max)
211     mp_reallocate_memory(mp,opt->main_memory);
212   mp_reallocate_paths(mp,1000);
213   mp_reallocate_fonts(mp,8);
214   mp->term_in = stdin;
215   mp->term_out = stdout;
216   return mp;
217 }
218 void mp_free (MP mp) {
219   int k; /* loop variable */
220   @<Dealloc variables@>
221   xfree(mp);
222 }
223
224 @ @c
225 void mp_do_initialize ( MP mp) {
226   @<Local variables for initialization@>
227   @<Set initial values of key variables@>
228 }
229 int mp_initialize (MP mp) { /* this procedure gets things started properly */
230   mp->history=mp_fatal_error_stop; /* in case we quit during initialization */
231   @<Install and test the non-local jump buffer@>;
232   t_open_out; /* open the terminal for output */
233   @<Check the ``constant'' values...@>;
234   if ( mp->bad>0 ) {
235     fprintf(stdout,"Ouch---my internal constants have been clobbered!\n"
236                    "---case %i",(int)mp->bad);
237 @.Ouch...clobbered@>
238     return mp->history;
239   }
240   mp_do_initialize(mp); /* erase preloaded mem */
241   if (mp->ini_version) {
242     @<Run inimpost commands@>;
243   }
244   @<Initialize the output routines@>;
245   @<Get the first line of input and prepare to start@>;
246   mp_set_job_id(mp);
247   mp_init_map_file(mp, mp->troff_mode);
248   mp->history=mp_spotless; /* ready to go! */
249   if (mp->troff_mode) {
250     mp->internal[mp_gtroffmode]=unity; 
251     mp->internal[mp_prologues]=unity; 
252   }
253   if ( mp->start_sym>0 ) { /* insert the `\&{everyjob}' symbol */
254     mp->cur_sym=mp->start_sym; mp_back_input(mp);
255   }
256   return mp->history;
257 }
258
259
260 @<Exported function headers@>=
261 extern struct MP_options *mp_options (void);
262 extern MP mp_new (struct MP_options *opt) ;
263 extern void mp_free (MP mp);
264 extern int mp_initialize (MP mp);
265
266 @ @<Declarations@>=
267 void mp_do_initialize (MP mp);
268
269
270 @ The overall \MP\ program begins with the heading just shown, after which
271 comes a bunch of procedure declarations and function declarations.
272 Finally we will get to the main program, which begins with the
273 comment `|start_here|'. If you want to skip down to the
274 main program now, you can look up `|start_here|' in the index.
275 But the author suggests that the best way to understand this program
276 is to follow pretty much the order of \MP's components as they appear in the
277 \.{WEB} description you are now reading, since the present ordering is
278 intended to combine the advantages of the ``bottom up'' and ``top down''
279 approaches to the problem of understanding a somewhat complicated system.
280
281 @ Some of the code below is intended to be used only when diagnosing the
282 strange behavior that sometimes occurs when \MP\ is being installed or
283 when system wizards are fooling around with \MP\ without quite knowing
284 what they are doing. Such code will not normally be compiled; it is
285 delimited by the preprocessor test `|#ifdef DEBUG .. #endif|'.
286
287 @ This program has two important variations: (1) There is a long and slow
288 version called \.{INIMP}, which does the extra calculations needed to
289 @.INIMP@>
290 initialize \MP's internal tables; and (2)~there is a shorter and faster
291 production version, which cuts the initialization to a bare minimum.
292
293 Which is which is decided at runtime.
294
295 @ The following parameters can be changed at compile time to extend or
296 reduce \MP's capacity. They may have different values in \.{INIMP} and
297 in production versions of \MP.
298 @.INIMP@>
299 @^system dependencies@>
300
301 @<Constants...@>=
302 #define file_name_size 255 /* file names shouldn't be longer than this */
303 #define bistack_size 1500 /* size of stack for bisection algorithms;
304   should probably be left at this value */
305
306 @ Like the preceding parameters, the following quantities can be changed
307 at compile time to extend or reduce \MP's capacity. But if they are changed,
308 it is necessary to rerun the initialization program \.{INIMP}
309 @.INIMP@>
310 to generate new tables for the production \MP\ program.
311 One can't simply make helter-skelter changes to the following constants,
312 since certain rather complex initialization
313 numbers are computed from them. 
314
315 @ @<Glob...@>=
316 int max_strings; /* maximum number of strings; must not exceed |max_halfword| */
317 int pool_size; /* maximum number of characters in strings, including all
318   error messages and help texts, and the names of all identifiers */
319 int error_line; /* width of context lines on terminal error messages */
320 int half_error_line; /* width of first lines of contexts in terminal
321   error messages; should be between 30 and |error_line-15| */
322 int max_print_line; /* width of longest text lines output; should be at least 60 */
323 int mem_max; /* greatest index in \MP's internal |mem| array;
324   must be strictly less than |max_halfword|;
325   must be equal to |mem_top| in \.{INIMP}, otherwise |>=mem_top| */
326 int mem_top; /* largest index in the |mem| array dumped by \.{INIMP};
327   must not be greater than |mem_max| */
328 int hash_size; /* maximum number of symbolic tokens,
329   must be less than |max_halfword-3*param_size| */
330 int hash_prime; /* a prime number equal to about 85\pct! of |hash_size| */
331 int param_size; /* maximum number of simultaneous macro parameters */
332 int max_in_open; /* maximum number of input files and error insertions that
333   can be going on simultaneously */
334
335 @ @<Option variables@>=
336 int error_line;
337 int half_error_line;
338 int max_print_line;
339 int main_memory;
340 int hash_size; 
341 int hash_prime; 
342 int param_size; 
343 int max_in_open; 
344
345
346 @d set_value(a,b,c) do { a=c; if (b>c) a=b; } while (0)
347
348 @<Allocate or ...@>=
349 mp->max_strings=500;
350 mp->pool_size=10000;
351 set_value(mp->error_line,opt->error_line,79);
352 set_value(mp->half_error_line,opt->half_error_line,50);
353 set_value(mp->max_print_line,opt->max_print_line,79);
354 mp->mem_max=5000;
355 mp->mem_top=5000;
356 set_value(mp->hash_size,opt->hash_size,9500);
357 set_value(mp->hash_prime,opt->hash_prime,7919);
358 set_value(mp->param_size,opt->param_size,150);
359 set_value(mp->max_in_open,opt->max_in_open,10);
360
361
362 @ In case somebody has inadvertently made bad settings of the ``constants,''
363 \MP\ checks them using a global variable called |bad|.
364
365 This is the first of many sections of \MP\ where global variables are
366 defined.
367
368 @<Glob...@>=
369 integer bad; /* is some ``constant'' wrong? */
370
371 @ Later on we will say `\ignorespaces|if (mem_max>=max_halfword) bad=10;|',
372 or something similar. (We can't do that until |max_halfword| has been defined.)
373
374 @<Check the ``constant'' values for consistency@>=
375 mp->bad=0;
376 if ( (mp->half_error_line<30)||(mp->half_error_line>mp->error_line-15) ) mp->bad=1;
377 if ( mp->max_print_line<60 ) mp->bad=2;
378 if ( mp->mem_top<=1100 ) mp->bad=4;
379 if (mp->hash_prime>mp->hash_size ) mp->bad=5;
380
381 @ Labels are given symbolic names by the following definitions, so that
382 occasional |goto| statements will be meaningful. We insert the label
383 `|exit|:' just before the `\ignorespaces|end|\unskip' of a procedure in
384 which we have used the `|return|' statement defined below; the label
385 `|restart|' is occasionally used at the very beginning of a procedure; and
386 the label `|reswitch|' is occasionally used just prior to a |case|
387 statement in which some cases change the conditions and we wish to branch
388 to the newly applicable case.  Loops that are set up with the |loop|
389 construction defined below are commonly exited by going to `|done|' or to
390 `|found|' or to `|not_found|', and they are sometimes repeated by going to
391 `|continue|'.  If two or more parts of a subroutine start differently but
392 end up the same, the shared code may be gathered together at
393 `|common_ending|'.
394
395 Incidentally, this program never declares a label that isn't actually used,
396 because some fussy \PASCAL\ compilers will complain about redundant labels.
397
398 @d label_exit 10 /* go here to leave a procedure */
399 @d restart 20 /* go here to start a procedure again */
400 @d reswitch 21 /* go here to start a case statement again */
401 @d continue 22 /* go here to resume a loop */
402 @d done 30 /* go here to exit a loop */
403 @d done1 31 /* like |done|, when there is more than one loop */
404 @d done2 32 /* for exiting the second loop in a long block */
405 @d done3 33 /* for exiting the third loop in a very long block */
406 @d done4 34 /* for exiting the fourth loop in an extremely long block */
407 @d done5 35 /* for exiting the fifth loop in an immense block */
408 @d done6 36 /* for exiting the sixth loop in a block */
409 @d found 40 /* go here when you've found it */
410 @d found1 41 /* like |found|, when there's more than one per routine */
411 @d found2 42 /* like |found|, when there's more than two per routine */
412 @d found3 43 /* like |found|, when there's more than three per routine */
413 @d not_found 45 /* go here when you've found nothing */
414 @d common_ending 50 /* go here when you want to merge with another branch */
415
416 @ Here are some macros for common programming idioms.
417
418 @d incr(A)   (A)=(A)+1 /* increase a variable by unity */
419 @d decr(A)   (A)=(A)-1 /* decrease a variable by unity */
420 @d negate(A) (A)=-(A) /* change the sign of a variable */
421 @d double(A) (A)=(A)+(A)
422 @d odd(A)   ((A)%2==1)
423 @d chr(A)   (A)
424 @d do_nothing   /* empty statement */
425 @d Return   goto exit /* terminate a procedure call */
426 @f return   nil /* \.{WEB} will henceforth say |return| instead of \\{return} */
427
428 @* \[2] The character set.
429 In order to make \MP\ readily portable to a wide variety of
430 computers, all of its input text is converted to an internal eight-bit
431 code that includes standard ASCII, the ``American Standard Code for
432 Information Interchange.''  This conversion is done immediately when each
433 character is read in. Conversely, characters are converted from ASCII to
434 the user's external representation just before they are output to a
435 text file.
436 @^ASCII code@>
437
438 Such an internal code is relevant to users of \MP\ only with respect to
439 the \&{char} and \&{ASCII} operations, and the comparison of strings.
440
441 @ Characters of text that have been converted to \MP's internal form
442 are said to be of type |ASCII_code|, which is a subrange of the integers.
443
444 @<Types...@>=
445 typedef unsigned char ASCII_code; /* eight-bit numbers */
446
447 @ The original \PASCAL\ compiler was designed in the late 60s, when six-bit
448 character sets were common, so it did not make provision for lowercase
449 letters. Nowadays, of course, we need to deal with both capital and small
450 letters in a convenient way, especially in a program for font design;
451 so the present specification of \MP\ has been written under the assumption
452 that the \PASCAL\ compiler and run-time system permit the use of text files
453 with more than 64 distinguishable characters. More precisely, we assume that
454 the character set contains at least the letters and symbols associated
455 with ASCII codes 040 through 0176; all of these characters are now
456 available on most computer terminals.
457
458 Since we are dealing with more characters than were present in the first
459 \PASCAL\ compilers, we have to decide what to call the associated data
460 type. Some \PASCAL s use the original name |char| for the
461 characters in text files, even though there now are more than 64 such
462 characters, while other \PASCAL s consider |char| to be a 64-element
463 subrange of a larger data type that has some other name.
464
465 In order to accommodate this difference, we shall use the name |text_char|
466 to stand for the data type of the characters that are converted to and
467 from |ASCII_code| when they are input and output. We shall also assume
468 that |text_char| consists of the elements |chr(first_text_char)| through
469 |chr(last_text_char)|, inclusive. The following definitions should be
470 adjusted if necessary.
471 @^system dependencies@>
472
473 @d first_text_char 0 /* ordinal number of the smallest element of |text_char| */
474 @d last_text_char 255 /* ordinal number of the largest element of |text_char| */
475
476 @<Types...@>=
477 typedef unsigned char text_char; /* the data type of characters in text files */
478
479 @ @<Local variables for init...@>=
480 integer i;
481
482 @ The \MP\ processor converts between ASCII code and
483 the user's external character set by means of arrays |xord| and |xchr|
484 that are analogous to \PASCAL's |ord| and |chr| functions.
485
486 @d xchr(A) mp->xchr[(A)]
487 @d xord(A) mp->xord[(A)]
488
489 @<Glob...@>=
490 ASCII_code xord[256];  /* specifies conversion of input characters */
491 text_char xchr[256];  /* specifies conversion of output characters */
492
493 @ The core system assumes all 8-bit is acceptable.  If it is not,
494 a change file has to alter the below section.
495 @^system dependencies@>
496
497 Additionally, people with extended character sets can
498 assign codes arbitrarily, giving an |xchr| equivalent to whatever
499 characters the users of \MP\ are allowed to have in their input files.
500 Appropriate changes to \MP's |char_class| table should then be made.
501 (Unlike \TeX, each installation of \MP\ has a fixed assignment of category
502 codes, called the |char_class|.) Such changes make portability of programs
503 more difficult, so they should be introduced cautiously if at all.
504 @^character set dependencies@>
505 @^system dependencies@>
506
507 @<Set initial ...@>=
508 for (i=0;i<=0377;i++) { xchr(i)=i; }
509
510 @ The following system-independent code makes the |xord| array contain a
511 suitable inverse to the information in |xchr|. Note that if |xchr[i]=xchr[j]|
512 where |i<j<0177|, the value of |xord[xchr[i]]| will turn out to be
513 |j| or more; hence, standard ASCII code numbers will be used instead of
514 codes below 040 in case there is a coincidence.
515
516 @<Set initial ...@>=
517 for (i=first_text_char;i<=last_text_char;i++) { 
518    xord(chr(i))=0177;
519 }
520 for (i=0200;i<=0377;i++) { xord(xchr(i))=i;}
521 for (i=0;i<=0176;i++) { xord(xchr(i))=i;}
522
523 @* \[3] Input and output.
524 The bane of portability is the fact that different operating systems treat
525 input and output quite differently, perhaps because computer scientists
526 have not given sufficient attention to this problem. People have felt somehow
527 that input and output are not part of ``real'' programming. Well, it is true
528 that some kinds of programming are more fun than others. With existing
529 input/output conventions being so diverse and so messy, the only sources of
530 joy in such parts of the code are the rare occasions when one can find a
531 way to make the program a little less bad than it might have been. We have
532 two choices, either to attack I/O now and get it over with, or to postpone
533 I/O until near the end. Neither prospect is very attractive, so let's
534 get it over with.
535
536 The basic operations we need to do are (1)~inputting and outputting of
537 text, to or from a file or the user's terminal; (2)~inputting and
538 outputting of eight-bit bytes, to or from a file; (3)~instructing the
539 operating system to initiate (``open'') or to terminate (``close'') input or
540 output from a specified file; (4)~testing whether the end of an input
541 file has been reached; (5)~display of bits on the user's screen.
542 The bit-display operation will be discussed in a later section; we shall
543 deal here only with more traditional kinds of I/O.
544
545 @ Finding files happens in a slightly roundabout fashion: the \MP\
546 instance object contains a field that holds a function pointer that finds a
547 file, and returns its name, or NULL. For this, it receives three
548 parameters: the non-qualified name |fname|, the intended |fopen|
549 operation type |fmode|, and the type of the file |ftype|.
550
551 The file types that are passed on in |ftype| can be  used to 
552 differentiate file searches if a library like kpathsea is used,
553 the fopen mode is passed along for the same reason.
554
555 @<Types...@>=
556 typedef unsigned char eight_bits ; /* unsigned one-byte quantity */
557
558 @ @<Exported types@>=
559 enum mp_filetype {
560   mp_filetype_program = 1, /* \MP\ language input */
561   mp_filetype_log,  /* the log file */
562   mp_filetype_postscript, /* the postscript output */
563   mp_filetype_text,  /* text files for readfrom and writeto primitives */
564   mp_filetype_memfile, /* memory dumps */
565   mp_filetype_metrics, /* TeX font metric files */
566   mp_filetype_fontmap, /* PostScript font mapping files */
567   mp_filetype_font, /*  PostScript type1 font programs */
568   mp_filetype_encoding, /*  PostScript font encoding files */
569 };
570 typedef char *(*mp_file_finder)(char *, char *, int);
571
572 @ @<Glob...@>=
573 mp_file_finder find_file;
574
575 @ @<Option variables@>=
576 mp_file_finder find_file;
577
578 @ The default function for finding files is |mp_find_file|. It is 
579 pretty stupid: it will only find files in the current directory.
580
581 @c
582 char *mp_find_file (char *fname, char *fmode, int ftype)  {
583   if (fmode[0] != 'r' || access (fname,R_OK) || ftype)  
584      return strdup(fname);
585   return NULL;
586 }
587
588 @ This has to be done very early on, so it is best to put it in with
589 the |mp_new| allocations
590
591 @d set_callback_option(A) do { mp->A = mp_##A;
592   if (opt->A!=NULL) mp->A = opt->A;
593 } while (0)
594
595 @<Allocate or initialize ...@>=
596 set_callback_option(find_file);
597
598 @ Because |mp_find_file| is used so early, it has to be in the helpers
599 section.
600
601 @<Internal ...@>=
602 char *mp_find_file (char *fname, char *fmode, int ftype) ;
603
604 @ The function to open files can now be very short.
605
606 @c
607 FILE *mp_open_file(MP mp, char *fname, char *fmode, int ftype)  {
608   char *s = (mp->find_file)(fname,fmode,ftype);
609   if (s!=NULL) {
610     FILE *f = fopen(s, fmode);
611     xfree(s);
612     return f;   
613   }
614   return NULL;
615 }
616
617 @ This is a legacy interface: (almost) all file names pass through |name_of_file|.
618
619 @<Glob...@>=
620 char name_of_file[file_name_size+1]; /* the name of a system file */
621 int name_length;/* this many characters are actually
622   relevant in |name_of_file| (the rest are blank) */
623 boolean print_found_names; /* configuration parameter */
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->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, FILE **f, int ftype) {
660   /* open a text file for input */
661   OPEN_FILE("r");
662 }
663 @#
664 boolean mp_w_open_in (MP mp, FILE **f) {
665   /* open a word file for input */
666   *f = mp_open_file(mp,mp->name_of_file,"rb",mp_filetype_memfile); 
667   return (*f ? true : false);
668 }
669 @#
670 boolean mp_a_open_out (MP mp, FILE **f, int ftype) {
671   /* open a text file for output */
672   OPEN_FILE("w");
673 }
674 @#
675 boolean mp_b_open_out (MP mp, FILE **f, int ftype) {
676   /* open a binary file for output */
677   OPEN_FILE("wb");
678 }
679 @#
680 boolean mp_w_open_out (MP mp, FILE**f) {
681   /* open a word file for output */
682   int ftype = mp_filetype_memfile;
683   OPEN_FILE("wb");
684 }
685
686 @ @<Internal ...@>=
687 FILE *mp_open_file(MP mp, char *fname, char *fmode, int ftype);
688
689 @ Binary input and output are done with \PASCAL's ordinary |get| and |put|
690 procedures, so we don't have to make any other special arrangements for
691 binary~I/O. Text output is also easy to do with standard \PASCAL\ routines.
692 The treatment of text input is more difficult, however, because
693 of the necessary translation to |ASCII_code| values.
694 \MP's conventions should be efficient, and they should
695 blend nicely with the user's operating environment.
696
697 @ Input from text files is read one line at a time, using a routine called
698 |input_ln|. This function is defined in terms of global variables called
699 |buffer|, |first|, and |last| that will be described in detail later; for
700 now, it suffices for us to know that |buffer| is an array of |ASCII_code|
701 values, and that |first| and |last| are indices into this array
702 representing the beginning and ending of a line of text.
703
704 @<Glob...@>=
705 size_t buf_size; /* maximum number of characters simultaneously present in
706                     current lines of open files */
707 ASCII_code *buffer; /* lines of characters being read */
708 size_t first; /* the first unused position in |buffer| */
709 size_t last; /* end of the line just input to |buffer| */
710 size_t max_buf_stack; /* largest index used in |buffer| */
711
712 @ @<Allocate or initialize ...@>=
713 mp->buf_size = 200;
714 mp->buffer = xmalloc((mp->buf_size+1),sizeof(ASCII_code));
715
716 @ @<Dealloc variables@>=
717 xfree(mp->buffer);
718
719 @ @c
720 void mp_reallocate_buffer(MP mp, size_t l) {
721   ASCII_code *buffer;
722   if (l>max_halfword) {
723     mp_confusion(mp,"buffer size"); /* can't happen (I hope) */
724   }
725   buffer = xmalloc((l+1),sizeof(ASCII_code));
726   memcpy(buffer,mp->buffer,(mp->buf_size+1));
727   xfree(mp->buffer);
728   mp->buffer = buffer ;
729   mp->buf_size = l;
730 }
731
732 @ The |input_ln| function brings the next line of input from the specified
733 field into available positions of the buffer array and returns the value
734 |true|, unless the file has already been entirely read, in which case it
735 returns |false| and sets |last:=first|.  In general, the |ASCII_code|
736 numbers that represent the next line of the file are input into
737 |buffer[first]|, |buffer[first+1]|, \dots, |buffer[last-1]|; and the
738 global variable |last| is set equal to |first| plus the length of the
739 line. Trailing blanks are removed from the line; thus, either |last=first|
740 (in which case the line was entirely blank) or |buffer[last-1]<>" "|.
741 @^inner loop@>
742
743 An overflow error is given, however, if the normal actions of |input_ln|
744 would make |last>=buf_size|; this is done so that other parts of \MP\
745 can safely look at the contents of |buffer[last+1]| without overstepping
746 the bounds of the |buffer| array. Upon entry to |input_ln|, the condition
747 |first<buf_size| will always hold, so that there is always room for an
748 ``empty'' line.
749
750 The variable |max_buf_stack|, which is used to keep track of how large
751 the |buf_size| parameter must be to accommodate the present job, is
752 also kept up to date by |input_ln|.
753
754 If the |bypass_eoln| parameter is |true|, |input_ln| will do a |get|
755 before looking at the first character of the line; this skips over
756 an |eoln| that was in |f^|. The procedure does not do a |get| when it
757 reaches the end of the line; therefore it can be used to acquire input
758 from the user's terminal as well as from ordinary text files.
759
760 Standard \PASCAL\ says that a file should have |eoln| immediately
761 before |eof|, but \MP\ needs only a weaker restriction: If |eof|
762 occurs in the middle of a line, the system function |eoln| should return
763 a |true| result (even though |f^| will be undefined).
764
765 @c 
766 boolean mp_input_ln (MP mp,FILE *  f, boolean bypass_eoln) {
767   /* inputs the next line or returns |false| */
768   int last_nonblank; /* |last| with trailing blanks removed */
769   int c;
770   if ( bypass_eoln ) {
771     c = fgetc(f);
772     if (c==EOF)
773       return false;
774     if (c!='\n' && c!='\r') {
775       ungetc(c,f);
776     }
777   }
778   /* input the first character of the line into |f^| */
779   mp->last=mp->first; /* cf.\ Matthew 19\thinspace:\thinspace30 */
780   c = fgetc(f);
781   if (c==EOF)
782         return false;
783   last_nonblank=mp->first;
784   while (c!=EOF && c!='\n' && c!='\r') { 
785     if ( mp->last>=mp->max_buf_stack ) { 
786       mp->max_buf_stack=mp->last+1;
787       if ( mp->max_buf_stack==mp->buf_size ) {
788         mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
789       }
790     }
791     mp->buffer[mp->last]=xord(c); 
792     incr(mp->last);
793     if ( mp->buffer[mp->last-1]!=' ' ) 
794       last_nonblank=mp->last;
795     c = fgetc(f); 
796   } 
797   if (c!=EOF) {
798     ungetc(c,f);
799   }
800   mp->last=last_nonblank; 
801   return true;
802 }
803
804 @ The user's terminal acts essentially like other files of text, except
805 that it is used both for input and for output. When the terminal is
806 considered an input file, the file variable is called |term_in|, and when it
807 is considered an output file the file variable is |term_out|.
808 @^system dependencies@>
809
810 @<Glob...@>=
811 FILE * term_in; /* the terminal as an input file */
812 FILE * term_out; /* the terminal as an output file */
813
814 @ Here is how to open the terminal files. In the default configuration,
815 nothing happens except that the command line (if there is one) is copied
816 to the input buffer.  The variable |command_line| will be filled by the 
817 |main| procedure. The copying can not be done earlier in the program 
818 logic because in the |INI| version, the |buffer| is also used for primitive 
819 initialization.
820
821 @^system dependencies@>
822
823 @d t_open_out  /* open the terminal for text output */
824 @d t_open_in  do { /* open the terminal for text input */
825     if (mp->command_line!=NULL) {
826       mp->last = strlen(mp->command_line);
827       strncpy((char *)mp->buffer,mp->command_line,mp->last);
828       xfree(mp->command_line);
829     }
830 } while (0)
831
832 @<Glob...@>=
833 char *command_line;
834
835 @ @<Option variables@>=
836 char *command_line;
837
838 @ @<Allocate or initialize ...@>=
839 mp->command_line = opt->command_line;
840
841 @ Sometimes it is necessary to synchronize the input/output mixture that
842 happens on the user's terminal, and three system-dependent
843 procedures are used for this
844 purpose. The first of these, |update_terminal|, is called when we want
845 to make sure that everything we have output to the terminal so far has
846 actually left the computer's internal buffers and been sent.
847 The second, |clear_terminal|, is called when we wish to cancel any
848 input that the user may have typed ahead (since we are about to
849 issue an unexpected error message). The third, |wake_up_terminal|,
850 is supposed to revive the terminal if the user has disabled it by
851 some instruction to the operating system.  The following macros show how
852 these operations can be specified in \ph:
853 @^system dependencies@>
854
855 @d update_terminal   fflush(mp->term_out) /* empty the terminal output buffer */
856 @d clear_terminal   do_nothing /* clear the terminal input buffer */
857 @d wake_up_terminal  fflush(mp->term_out) /* cancel the user's cancellation of output */
858
859 @ We need a special routine to read the first line of \MP\ input from
860 the user's terminal. This line is different because it is read before we
861 have opened the transcript file; there is sort of a ``chicken and
862 egg'' problem here. If the user types `\.{input cmr10}' on the first
863 line, or if some macro invoked by that line does such an \.{input},
864 the transcript file will be named `\.{cmr10.log}'; but if no \.{input}
865 commands are performed during the first line of terminal input, the transcript
866 file will acquire its default name `\.{mpout.log}'. (The transcript file
867 will not contain error messages generated by the first line before the
868 first \.{input} command.)
869
870 The first line is even more special if we are lucky enough to have an operating
871 system that treats \MP\ differently from a run-of-the-mill \PASCAL\ object
872 program. It's nice to let the user start running a \MP\ job by typing
873 a command line like `\.{MP cmr10}'; in such a case, \MP\ will operate
874 as if the first line of input were `\.{cmr10}', i.e., the first line will
875 consist of the remainder of the command line, after the part that invoked \MP.
876
877 @ Different systems have different ways to get started. But regardless of
878 what conventions are adopted, the routine that initializes the terminal
879 should satisfy the following specifications:
880
881 \yskip\textindent{1)}It should open file |term_in| for input from the
882   terminal. (The file |term_out| will already be open for output to the
883   terminal.)
884
885 \textindent{2)}If the user has given a command line, this line should be
886   considered the first line of terminal input. Otherwise the
887   user should be prompted with `\.{**}', and the first line of input
888   should be whatever is typed in response.
889
890 \textindent{3)}The first line of input, which might or might not be a
891   command line, should appear in locations |first| to |last-1| of the
892   |buffer| array.
893
894 \textindent{4)}The global variable |loc| should be set so that the
895   character to be read next by \MP\ is in |buffer[loc]|. This
896   character should not be blank, and we should have |loc<last|.
897
898 \yskip\noindent(It may be necessary to prompt the user several times
899 before a non-blank line comes in. The prompt is `\.{**}' instead of the
900 later `\.*' because the meaning is slightly different: `\.{input}' need
901 not be typed immediately after~`\.{**}'.)
902
903 @d loc mp->cur_input.loc_field /* location of first unread character in |buffer| */
904
905 @ The following program does the required initialization
906 without retrieving a possible command line.
907 It should be clear how to modify this routine to deal with command lines,
908 if the system permits them.
909 @^system dependencies@>
910
911 @c 
912 boolean mp_init_terminal (MP mp) { /* gets the terminal input started */
913   t_open_in; 
914   if (mp->last!=0) {
915     loc = mp->first = 0;
916         return true;
917   }
918   while (1) { 
919     wake_up_terminal; fprintf(mp->term_out,"**"); update_terminal;
920 @.**@>
921     if ( ! mp_input_ln(mp, mp->term_in,true) ) { /* this shouldn't happen */
922       fprintf(mp->term_out,"\n! End of file on the terminal... why?");
923 @.End of file on the terminal@>
924       return false;
925     }
926     loc=mp->first;
927     while ( (loc<(int)mp->last)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) 
928       incr(loc);
929     if ( loc<(int)mp->last ) { 
930       return true; /* return unless the line was all blank */
931     };
932     fprintf(mp->term_out,"Please type the name of your input file.\n");
933   }
934 }
935
936 @ @<Declarations@>=
937 boolean mp_init_terminal (MP mp) ;
938
939
940 @* \[4] String handling.
941 Symbolic token names and diagnostic messages are variable-length strings
942 of eight-bit characters. Since \PASCAL\ does not have a well-developed string
943 mechanism, \MP\ does all of its string processing by homegrown methods.
944
945 \MP\ uses strings more extensively than \MF\ does, but the necessary
946 operations can still be handled with a fairly simple data structure.
947 The array |str_pool| contains all of the (eight-bit) ASCII codes in all
948 of the strings, and the array |str_start| contains indices of the starting
949 points of each string. Strings are referred to by integer numbers, so that
950 string number |s| comprises the characters |str_pool[j]| for
951 |str_start[s]<=j<str_start[ss]| where |ss=next_str[s]|.  The string pool
952 is allocated sequentially and |str_pool[pool_ptr]| is the next unused
953 location.  The first string number not currently in use is |str_ptr|
954 and |next_str[str_ptr]| begins a list of free string numbers.  String
955 pool entries |str_start[str_ptr]| up to |pool_ptr| are reserved for a
956 string currently being constructed.
957
958 String numbers 0 to 255 are reserved for strings that correspond to single
959 ASCII characters. This is in accordance with the conventions of \.{WEB},
960 @.WEB@>
961 which converts single-character strings into the ASCII code number of the
962 single character involved, while it converts other strings into integers
963 and builds a string pool file. Thus, when the string constant \.{"."} appears
964 in the program below, \.{WEB} converts it into the integer 46, which is the
965 ASCII code for a period, while \.{WEB} will convert a string like \.{"hello"}
966 into some integer greater than~255. String number 46 will presumably be the
967 single character `\..'\thinspace; but some ASCII codes have no standard visible
968 representation, and \MP\ may need to be able to print an arbitrary
969 ASCII character, so the first 256 strings are used to specify exactly what
970 should be printed for each of the 256 possibilities.
971
972 @<Types...@>=
973 typedef int pool_pointer; /* for variables that point into |str_pool| */
974 typedef int str_number; /* for variables that point into |str_start| */
975
976 @ @<Glob...@>=
977 ASCII_code *str_pool; /* the characters */
978 pool_pointer *str_start; /* the starting pointers */
979 str_number *next_str; /* for linking strings in order */
980 pool_pointer pool_ptr; /* first unused position in |str_pool| */
981 str_number str_ptr; /* number of the current string being created */
982 pool_pointer init_pool_ptr; /* the starting value of |pool_ptr| */
983 str_number init_str_use; /* the initial number of strings in use */
984 pool_pointer max_pool_ptr; /* the maximum so far of |pool_ptr| */
985 str_number max_str_ptr; /* the maximum so far of |str_ptr| */
986
987 @ @<Allocate or initialize ...@>=
988 mp->str_pool  = xmalloc ((mp->pool_size +1),sizeof(ASCII_code));
989 mp->str_start = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(pool_pointer));
990 mp->next_str  = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(str_number));
991
992 @ @<Dealloc variables@>=
993 xfree(mp->str_pool);
994 xfree(mp->str_start);
995 xfree(mp->next_str);
996
997 @ Most printing is done from |char *|s, but sometimes not. Here are
998 functions that convert an internal string into a |char *| for use
999 by the printing routines, and vice versa.
1000
1001 @d str(A) mp_str(mp,A)
1002 @d rts(A) mp_rts(mp,A)
1003
1004 @<Internal ...@>=
1005 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b);
1006 char * mp_str (MP mp, str_number s);
1007
1008 @ @<Declarations@>=
1009 str_number mp_rts (MP mp, char *s);
1010 str_number mp_make_string (MP mp);
1011
1012 @ The attempt to catch interrupted strings that is in |mp_rts|, is not 
1013 very good: it does not handle nesting over more than one level.
1014
1015 @c 
1016 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b) {
1017         if (a==NULL && b==NULL) 
1018           return 0;
1019     if (a==NULL)
1020       return -1;
1021     if (b==NULL)
1022       return 1;
1023     return strcmp(a,b);
1024 }
1025
1026 @ @c
1027 char * mp_str (MP mp, str_number ss) {
1028   char *s;
1029   int len;
1030   if (ss==mp->str_ptr) {
1031     return NULL;
1032   } else {
1033     len = length(ss);
1034     s = xmalloc(len+1,sizeof(char));
1035     strncpy(s,(char *)(mp->str_pool+(mp->str_start[ss])),len);
1036     s[len] = 0;
1037     return (char *)s;
1038   }
1039 }
1040 str_number mp_rts (MP mp, char *s) {
1041   int r; /* the new string */ 
1042   int old; /* a possible string in progress */
1043   int i=0;
1044   if (strlen(s)==0) {
1045     return 256;
1046   } else if (strlen(s)==1) {
1047     return s[0];
1048   } else {
1049    old=0;
1050    str_room((integer)strlen(s));
1051    if (mp->str_start[mp->str_ptr]<mp->pool_ptr)
1052      old = mp_make_string(mp);
1053    while (*s) {
1054      append_char(*s);
1055      s++;
1056    }
1057    r = mp_make_string(mp);
1058    if (old!=0) {
1059       str_room(length(old));
1060       while (i<length(old)) {
1061         append_char((mp->str_start[old]+i));
1062       } 
1063       mp_flush_string(mp,old);
1064     }
1065     return r;
1066   }
1067 }
1068
1069 @ Except for |strs_used_up|, the following string statistics are only
1070 maintained when code between |stat| $\ldots$ |tats| delimiters is not
1071 commented out:
1072
1073 @<Glob...@>=
1074 integer strs_used_up; /* strings in use or unused but not reclaimed */
1075 integer pool_in_use; /* total number of cells of |str_pool| actually in use */
1076 integer strs_in_use; /* total number of strings actually in use */
1077 integer max_pl_used; /* maximum |pool_in_use| so far */
1078 integer max_strs_used; /* maximum |strs_in_use| so far */
1079
1080 @ Several of the elementary string operations are performed using \.{WEB}
1081 macros instead of \PASCAL\ procedures, because many of the
1082 operations are done quite frequently and we want to avoid the
1083 overhead of procedure calls. For example, here is
1084 a simple macro that computes the length of a string.
1085 @.WEB@>
1086
1087 @d str_stop(A) mp->str_start[mp->next_str[(A)]] /* one cell past the end of string
1088   number \# */
1089 @d length(A) (str_stop((A))-mp->str_start[(A)]) /* the number of characters in string \# */
1090
1091 @ The length of the current string is called |cur_length|.  If we decide that
1092 the current string is not needed, |flush_cur_string| resets |pool_ptr| so that
1093 |cur_length| becomes zero.
1094
1095 @d cur_length   (mp->pool_ptr - mp->str_start[mp->str_ptr])
1096 @d flush_cur_string   mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr]
1097
1098 @ Strings are created by appending character codes to |str_pool|.
1099 The |append_char| macro, defined here, does not check to see if the
1100 value of |pool_ptr| has gotten too high; this test is supposed to be
1101 made before |append_char| is used.
1102
1103 To test if there is room to append |l| more characters to |str_pool|,
1104 we shall write |str_room(l)|, which tries to make sure there is enough room
1105 by compacting the string pool if necessary.  If this does not work,
1106 |do_compaction| aborts \MP\ and gives an apologetic error message.
1107
1108 @d append_char(A)   /* put |ASCII_code| \# at the end of |str_pool| */
1109 { mp->str_pool[mp->pool_ptr]=(A); incr(mp->pool_ptr);
1110 }
1111 @d str_room(A)   /* make sure that the pool hasn't overflowed */
1112   { if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->max_pool_ptr ) {
1113     if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, (A));
1114     else mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+(A); }
1115   }
1116
1117 @ The following routine is similar to |str_room(1)| but it uses the
1118 argument |mp->pool_size| to prevent |do_compaction| from aborting when
1119 string space is exhausted.
1120
1121 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>=
1122 void mp_unit_str_room (MP mp);
1123
1124 @ @c
1125 void mp_unit_str_room (MP mp) { 
1126   if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
1127   if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+1;
1128 }
1129
1130 @ \MP's string expressions are implemented in a brute-force way: Every
1131 new string or substring that is needed is simply copied into the string pool.
1132 Space is eventually reclaimed by a procedure called |do_compaction| with
1133 the aid of a simple system system of reference counts.
1134 @^reference counts@>
1135
1136 The number of references to string number |s| will be |str_ref[s]|. The
1137 special value |str_ref[s]=max_str_ref=127| is used to denote an unknown
1138 positive number of references; such strings will never be recycled. If
1139 a string is ever referred to more than 126 times, simultaneously, we
1140 put it in this category. Hence a single byte suffices to store each |str_ref|.
1141
1142 @d max_str_ref 127 /* ``infinite'' number of references */
1143 @d add_str_ref(A) { if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) incr(mp->str_ref[(A)]);
1144   }
1145
1146 @<Glob...@>=
1147 int *str_ref;
1148
1149 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1150 mp->str_ref = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(int));
1151
1152 @ @<Dealloc variables@>=
1153 xfree(mp->str_ref);
1154
1155 @ Here's what we do when a string reference disappears:
1156
1157 @d delete_str_ref(A)  { 
1158     if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) {
1159        if ( mp->str_ref[(A)]>1 ) decr(mp->str_ref[(A)]); 
1160        else mp_flush_string(mp, (A));
1161     }
1162   }
1163
1164 @<Declare the procedure called |flush_string|@>=
1165 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) ;
1166
1167
1168 @ We can't flush the first set of static strings at all, so there 
1169 is no point in trying
1170
1171 @c
1172 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) { 
1173   if (length(s)>1) {
1174     mp->pool_in_use=mp->pool_in_use-length(s);
1175     decr(mp->strs_in_use);
1176     if ( mp->next_str[s]!=mp->str_ptr ) {
1177       mp->str_ref[s]=0;
1178     } else { 
1179       mp->str_ptr=s;
1180       decr(mp->strs_used_up);
1181     }
1182     mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr];
1183   }
1184 }
1185
1186 @ C literals cannot be simply added, they need to be set so they can't
1187 be flushed.
1188
1189 @d intern(A) mp_intern(mp,(A))
1190
1191 @c
1192 str_number mp_intern (MP mp, char *s) {
1193   str_number r ;
1194   r = rts(s);
1195   mp->str_ref[r] = max_str_ref;
1196   return r;
1197 }
1198
1199 @ @<Declarations@>=
1200 str_number mp_intern (MP mp, char *s);
1201
1202
1203 @ Once a sequence of characters has been appended to |str_pool|, it
1204 officially becomes a string when the function |make_string| is called.
1205 This function returns the identification number of the new string as its
1206 value.
1207
1208 When getting the next unused string number from the linked list, we pretend
1209 that
1210 $$ \hbox{|max_str_ptr+1|, |max_str_ptr+2|, $\ldots$, |mp->max_strings|} $$
1211 are linked sequentially even though the |next_str| entries have not been
1212 initialized yet.  We never allow |str_ptr| to reach |mp->max_strings|;
1213 |do_compaction| is responsible for making sure of this.
1214
1215 @<Declarations@>=
1216 @<Declare the procedure called |do_compaction|@>;
1217 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>;
1218 str_number mp_make_string (MP mp);
1219
1220 @ @c 
1221 str_number mp_make_string (MP mp) { /* current string enters the pool */
1222   str_number s; /* the new string */
1223 RESTART: 
1224   s=mp->str_ptr;
1225   mp->str_ptr=mp->next_str[s];
1226   if ( mp->str_ptr>mp->max_str_ptr ) {
1227     if ( mp->str_ptr==mp->max_strings ) { 
1228       mp->str_ptr=s;
1229       mp_do_compaction(mp, 0);
1230       goto RESTART;
1231     } else {
1232 #ifdef DEBUG 
1233       if ( mp->strs_used_up!=mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "s");
1234 @:this can't happen s}{\quad \.s@>
1235 #endif
1236       mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
1237       mp->next_str[mp->str_ptr]=mp->max_str_ptr+1;
1238     }
1239   }
1240   mp->str_ref[s]=1;
1241   mp->str_start[mp->str_ptr]=mp->pool_ptr;
1242   incr(mp->strs_used_up);
1243   incr(mp->strs_in_use);
1244   mp->pool_in_use=mp->pool_in_use+length(s);
1245   if ( mp->pool_in_use>mp->max_pl_used ) 
1246     mp->max_pl_used=mp->pool_in_use;
1247   if ( mp->strs_in_use>mp->max_strs_used ) 
1248     mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
1249   return s;
1250 }
1251
1252 @ The most interesting string operation is string pool compaction.  The idea
1253 is to recover unused space in the |str_pool| array by recopying the strings
1254 to close the gaps created when some strings become unused.  All string
1255 numbers~$k$ where |str_ref[k]=0| are to be linked into the list of free string
1256 numbers after |str_ptr|.  If this fails to free enough pool space we issue an
1257 |overflow| error unless |needed=mp->pool_size|.  Calling |do_compaction|
1258 with |needed=mp->pool_size| supresses all overflow tests.
1259
1260 The compaction process starts with |last_fixed_str| because all lower numbered
1261 strings are permanently allocated with |max_str_ref| in their |str_ref| entries.
1262
1263 @<Glob...@>=
1264 str_number last_fixed_str; /* last permanently allocated string */
1265 str_number fixed_str_use; /* number of permanently allocated strings */
1266
1267 @ @<Declare the procedure called |do_compaction|@>=
1268 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) ;
1269
1270 @ @c
1271 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) {
1272   str_number str_use; /* a count of strings in use */
1273   str_number r,s,t; /* strings being manipulated */
1274   pool_pointer p,q; /* destination and source for copying string characters */
1275   @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>;
1276   r=mp->last_fixed_str;
1277   s=mp->next_str[r];
1278   p=mp->str_start[s];
1279   while ( s!=mp->str_ptr ) { 
1280     while ( mp->str_ref[s]==0 ) {
1281       @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;
1282         then |break| if |s=str_ptr|@>;
1283     }
1284     r=s; s=mp->next_str[s];
1285     incr(str_use);
1286     @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location
1287      after the end of the string@>;
1288   }
1289   @<Move the current string back so that it starts at |p|@>;
1290   if ( needed<mp->pool_size ) {
1291     @<Make sure that there is room for another string with |needed| characters@>;
1292   }
1293   @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with the
1294      global versions@>;
1295   mp->strs_used_up=str_use;
1296 }
1297
1298 @ @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>=
1299 t=mp->next_str[mp->last_fixed_str];
1300 while (t!=mp->str_ptr && mp->str_ref[t]==max_str_ref) {
1301   incr(mp->fixed_str_use);
1302   mp->last_fixed_str=t;
1303   t=mp->next_str[t];
1304 }
1305 str_use=mp->fixed_str_use
1306
1307 @ Because of the way |flush_string| has been written, it should never be
1308 necessary to |break| here.  The extra line of code seems worthwhile to
1309 preserve the generality of |do_compaction|.
1310
1311 @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;...@>=
1312 {
1313 t=s;
1314 s=mp->next_str[s];
1315 mp->next_str[r]=s;
1316 mp->next_str[t]=mp->next_str[mp->str_ptr];
1317 mp->next_str[mp->str_ptr]=t;
1318 if ( s==mp->str_ptr ) break;
1319 }
1320
1321 @ The string currently starts at |str_start[r]| and ends just before
1322 |str_start[s]|.  We don't change |str_start[s]| because it might be needed
1323 to locate the next string.
1324
1325 @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location...@>=
1326 q=mp->str_start[r];
1327 mp->str_start[r]=p;
1328 while ( q<mp->str_start[s] ) { 
1329   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1330   incr(p); incr(q);
1331 }
1332
1333 @ Pointers |str_start[str_ptr]| and |pool_ptr| have not been updated.  When
1334 we do this, anything between them should be moved.
1335
1336 @ @<Move the current string back so that it starts at |p|@>=
1337 q=mp->str_start[mp->str_ptr];
1338 mp->str_start[mp->str_ptr]=p;
1339 while ( q<mp->pool_ptr ) { 
1340   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1341   incr(p); incr(q);
1342 }
1343 mp->pool_ptr=p
1344
1345 @ We must remember that |str_ptr| is not allowed to reach |mp->max_strings|.
1346
1347 @<Make sure that there is room for another string with |needed| char...@>=
1348 if ( str_use>=mp->max_strings-1 )
1349   mp_reallocate_strings (mp,str_use);
1350 if ( mp->pool_ptr+needed>mp->max_pool_ptr ) {
1351   mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr+needed);
1352   mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+needed;
1353 }
1354
1355 @ @<Declarations@>=
1356 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) ;
1357 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) ;
1358
1359 @ @c 
1360 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) { 
1361   while ( str_use>=mp->max_strings-1 ) {
1362     int l = mp->max_strings + (mp->max_strings>>2);
1363     XREALLOC (mp->str_ref,   l, int);
1364     XREALLOC (mp->str_start, l, pool_pointer);
1365     XREALLOC (mp->next_str,  l, str_number);
1366     mp->max_strings = l;
1367   }
1368 }
1369 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) {
1370   while ( needed>mp->pool_size ) {
1371     int l = mp->pool_size + (mp->pool_size>>2);
1372         XREALLOC (mp->str_pool, l, ASCII_code);
1373     mp->pool_size = l;
1374   }
1375 }
1376
1377 @ @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with...@>=
1378 if ( (mp->str_start[mp->str_ptr]!=mp->pool_in_use)||(str_use!=mp->strs_in_use) )
1379   mp_confusion(mp, "string");
1380 @:this can't happen string}{\quad string@>
1381 incr(mp->pact_count);
1382 mp->pact_chars=mp->pact_chars+mp->pool_ptr-str_stop(mp->last_fixed_str);
1383 mp->pact_strs=mp->pact_strs+str_use-mp->fixed_str_use;
1384 #ifdef DEBUG
1385 s=mp->str_ptr; t=str_use;
1386 while ( s<=mp->max_str_ptr ){
1387   if ( t>mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "\"");
1388   incr(t); s=mp->next_str[s];
1389 };
1390 if ( t<=mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "\"");
1391 #endif
1392
1393 @ A few more global variables are needed to keep track of statistics when
1394 |stat| $\ldots$ |tats| blocks are not commented out.
1395
1396 @<Glob...@>=
1397 integer pact_count; /* number of string pool compactions so far */
1398 integer pact_chars; /* total number of characters moved during compactions */
1399 integer pact_strs; /* total number of strings moved during compactions */
1400
1401 @ @<Initialize compaction statistics@>=
1402 mp->pact_count=0;
1403 mp->pact_chars=0;
1404 mp->pact_strs=0;
1405
1406 @ The following subroutine compares string |s| with another string of the
1407 same length that appears in |buffer| starting at position |k|;
1408 the result is |true| if and only if the strings are equal.
1409
1410 @c 
1411 boolean mp_str_eq_buf (MP mp,str_number s, integer k) {
1412   /* test equality of strings */
1413   pool_pointer j; /* running index */
1414   j=mp->str_start[s];
1415   while ( j<str_stop(s) ) { 
1416     if ( mp->str_pool[j++]!=mp->buffer[k++] ) 
1417       return false;
1418   }
1419   return true;
1420 }
1421
1422 @ Here is a similar routine, but it compares two strings in the string pool,
1423 and it does not assume that they have the same length. If the first string
1424 is lexicographically greater than, less than, or equal to the second,
1425 the result is respectively positive, negative, or zero.
1426
1427 @c 
1428 integer mp_str_vs_str (MP mp, str_number s, str_number t) {
1429   /* test equality of strings */
1430   pool_pointer j,k; /* running indices */
1431   integer ls,lt; /* lengths */
1432   integer l; /* length remaining to test */
1433   ls=length(s); lt=length(t);
1434   if ( ls<=lt ) l=ls; else l=lt;
1435   j=mp->str_start[s]; k=mp->str_start[t];
1436   while ( l-->0 ) { 
1437     if ( mp->str_pool[j]!=mp->str_pool[k] ) {
1438        return (mp->str_pool[j]-mp->str_pool[k]); 
1439     }
1440     incr(j); incr(k);
1441   }
1442   return (ls-lt);
1443 }
1444
1445 @ The initial values of |str_pool|, |str_start|, |pool_ptr|,
1446 and |str_ptr| are computed by the \.{INIMP} program, based in part
1447 on the information that \.{WEB} has output while processing \MP.
1448 @.INIMP@>
1449 @^string pool@>
1450
1451 @c 
1452 void mp_get_strings_started (MP mp) { 
1453   /* initializes the string pool,
1454     but returns |false| if something goes wrong */
1455   int k; /* small indices or counters */
1456   str_number g; /* a new string */
1457   mp->pool_ptr=0; mp->str_ptr=0; mp->max_pool_ptr=0; mp->max_str_ptr=0;
1458   mp->str_start[0]=0;
1459   mp->next_str[0]=1;
1460   mp->pool_in_use=0; mp->strs_in_use=0;
1461   mp->max_pl_used=0; mp->max_strs_used=0;
1462   @<Initialize compaction statistics@>;
1463   mp->strs_used_up=0;
1464   @<Make the first 256 strings@>;
1465   g=mp_make_string(mp); /* string 256 == "" */
1466   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1467   mp->last_fixed_str=mp->str_ptr-1;
1468   mp->fixed_str_use=mp->str_ptr;
1469   return;
1470 }
1471
1472 @ @<Declarations@>=
1473 void mp_get_strings_started (MP mp);
1474
1475 @ The first 256 strings will consist of a single character only.
1476
1477 @<Make the first 256...@>=
1478 for (k=0;k<=255;k++) { 
1479   append_char(k);
1480   g=mp_make_string(mp); 
1481   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1482 }
1483
1484 @ The first 128 strings will contain 95 standard ASCII characters, and the
1485 other 33 characters will be printed in three-symbol form like `\.{\^\^A}'
1486 unless a system-dependent change is made here. Installations that have
1487 an extended character set, where for example |xchr[032]=@t\.{'^^Z'}@>|,
1488 would like string 032 to be printed as the single character 032 instead
1489 of the three characters 0136, 0136, 0132 (\.{\^\^Z}). On the other hand,
1490 even people with an extended character set will want to represent string
1491 015 by \.{\^\^M}, since 015 is ASCII's ``carriage return'' code; the idea is
1492 to produce visible strings instead of tabs or line-feeds or carriage-returns
1493 or bell-rings or characters that are treated anomalously in text files.
1494
1495 Unprintable characters of codes 128--255 are, similarly, rendered
1496 \.{\^\^80}--\.{\^\^ff}.
1497
1498 The boolean expression defined here should be |true| unless \MP\ internal
1499 code number~|k| corresponds to a non-troublesome visible symbol in the
1500 local character set.
1501 If character |k| cannot be printed, and |k<0200|, then character |k+0100| or
1502 |k-0100| must be printable; moreover, ASCII codes |[060..071, 0141..0146]|
1503 must be printable.
1504 @^character set dependencies@>
1505 @^system dependencies@>
1506
1507 @<Character |k| cannot be printed@>=
1508   (k<' ')||(k>'~')
1509
1510 @* \[5] On-line and off-line printing.
1511 Messages that are sent to a user's terminal and to the transcript-log file
1512 are produced by several `|print|' procedures. These procedures will
1513 direct their output to a variety of places, based on the setting of
1514 the global variable |selector|, which has the following possible
1515 values:
1516
1517 \yskip
1518 \hang |term_and_log|, the normal setting, prints on the terminal and on the
1519   transcript file.
1520
1521 \hang |log_only|, prints only on the transcript file.
1522
1523 \hang |term_only|, prints only on the terminal.
1524
1525 \hang |no_print|, doesn't print at all. This is used only in rare cases
1526   before the transcript file is open.
1527
1528 \hang |ps_file_only| prints only on the \ps\ output file.
1529
1530 \hang |pseudo|, puts output into a cyclic buffer that is used
1531   by the |show_context| routine; when we get to that routine we shall discuss
1532   the reasoning behind this curious mode.
1533
1534 \hang |new_string|, appends the output to the current string in the
1535   string pool.
1536
1537 \hang |>=write_file| prints on one of the files used for the \&{write}
1538 @:write_}{\&{write} primitive@>
1539   command.
1540
1541 \yskip
1542 \noindent The symbolic names `|term_and_log|', etc., have been assigned
1543 numeric codes that satisfy the convenient relations |no_print+1=term_only|,
1544 |no_print+2=log_only|, |term_only+2=log_only+1=term_and_log|.  These
1545 relations are not used when |selector| could be |pseudo|, |new_string|,
1546 or |ps_file_only|.  We need not check for unprintable characters when
1547 |selector<pseudo|.
1548
1549 Four additional global variables, |tally|, |term_offset|, |file_offset|,
1550 and |ps_offset| record the number of characters that have been printed
1551 since they were most recently cleared to zero. We use |tally| to record
1552 the length of (possibly very long) stretches of printing; |term_offset|,
1553 |file_offset|, and |ps_offset|, on the other hand, keep track of how many
1554 characters have appeared so far on the current line that has been output
1555 to the terminal, the transcript file, or the \ps\ output file, respectively.
1556
1557 @d new_string 0 /* printing is deflected to the string pool */
1558 @d ps_file_only 1 /* printing goes to the \ps\ output file */
1559 @d pseudo 2 /* special |selector| setting for |show_context| */
1560 @d no_print 3 /* |selector| setting that makes data disappear */
1561 @d term_only 4 /* printing is destined for the terminal only */
1562 @d log_only 5 /* printing is destined for the transcript file only */
1563 @d term_and_log 6 /* normal |selector| setting */
1564 @d write_file 7 /* first write file selector */
1565
1566 @<Glob...@>=
1567 FILE * log_file; /* transcript of \MP\ session */
1568 FILE * ps_file; /* the generic font output goes here */
1569 unsigned int selector; /* where to print a message */
1570 unsigned char dig[23]; /* digits in a number being output */
1571 integer tally; /* the number of characters recently printed */
1572 unsigned int term_offset;
1573   /* the number of characters on the current terminal line */
1574 unsigned int file_offset;
1575   /* the number of characters on the current file line */
1576 integer ps_offset;
1577   /* the number of characters on the current \ps\ file line */
1578 ASCII_code *trick_buf; /* circular buffer for pseudoprinting */
1579 integer trick_count; /* threshold for pseudoprinting, explained later */
1580 integer first_count; /* another variable for pseudoprinting */
1581
1582 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1583 memset(mp->dig,0,23);
1584 mp->trick_buf = xmalloc((mp->error_line+1),sizeof(ASCII_code));
1585
1586 @ @<Dealloc variables@>=
1587 xfree(mp->trick_buf);
1588
1589 @ @<Initialize the output routines@>=
1590 mp->selector=term_only; mp->tally=0; mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; mp->ps_offset=0;
1591
1592 @ Macro abbreviations for output to the terminal and to the log file are
1593 defined here for convenience. Some systems need special conventions
1594 for terminal output, and it is possible to adhere to those conventions
1595 by changing |wterm|, |wterm_ln|, and |wterm_cr| here.
1596 @^system dependencies@>
1597
1598 @d wterm(A)    fprintf(mp->term_out,"%s",(A))
1599 @d wterm_chr(A)fprintf(mp->term_out,"%c",(A))
1600 @d wterm_ln(A) fprintf(mp->term_out,"\n%s",(A))
1601 @d wterm_cr    fprintf(mp->term_out,"\n")
1602 @d wlog(A)     fprintf(mp->log_file,"%s",(A))
1603 @d wlog_chr(A) fprintf(mp->log_file,"%c",(A))
1604 @d wlog_ln(A)  fprintf(mp->log_file,"\n%s",(A))
1605 @d wlog_cr     fprintf(mp->log_file, "\n")
1606 @d wps(A)      fprintf(mp->ps_file,"%s",(A))
1607 @d wps_chr(A)  fprintf(mp->ps_file,"%c",(A))
1608 @d wps_ln(A)   fprintf(mp->ps_file,,"\n%s",(A))
1609 @d wps_cr      fprintf(mp->ps_file,"\n")
1610
1611 @ To end a line of text output, we call |print_ln|.  Cases |0..max_write_files|
1612 use an array |wr_file| that will be declared later.
1613
1614 @d mp_print_text(A) mp_print_str(mp,text((A)))
1615
1616 @<Internal ...@>=
1617 void mp_print_ln (MP mp);
1618 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s); 
1619 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k);
1620 void mp_print (MP mp, char *s);
1621 void mp_print_str (MP mp, str_number s);
1622 void mp_print_nl (MP mp, char *s);
1623 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) ;
1624 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s);
1625
1626 @ @<Basic print...@>=
1627 void mp_print_ln (MP mp) { /* prints an end-of-line */
1628  switch (mp->selector) {
1629   case term_and_log: 
1630     wterm_cr; wlog_cr;
1631     mp->term_offset=0;  mp->file_offset=0;
1632     break;
1633   case log_only: 
1634     wlog_cr; mp->file_offset=0;
1635     break;
1636   case term_only: 
1637     wterm_cr; mp->term_offset=0;
1638     break;
1639   case ps_file_only: 
1640     wps_cr; mp->ps_offset=0;
1641     break;
1642   case no_print:
1643   case pseudo: 
1644   case new_string: 
1645     break;
1646   default: 
1647     fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],"\n");
1648   }
1649 } /* note that |tally| is not affected */
1650
1651 @ The |print_visible_char| procedure sends one character to the desired
1652 destination, using the |xchr| array to map it into an external character
1653 compatible with |input_ln|.  (It assumes that it is always called with
1654 a visible ASCII character.)  All printing comes through |print_ln| or
1655 |print_char|, which ultimately calls |print_visible_char|, hence these
1656 routines are the ones that limit lines to at most |max_print_line| characters.
1657 But we must make an exception for the \ps\ output file since it is not safe
1658 to cut up lines arbitrarily in \ps.
1659
1660 Procedure |unit_str_room| needs to be declared |forward| here because it calls
1661 |do_compaction| and |do_compaction| can call the error routines.  Actually,
1662 |unit_str_room| avoids |overflow| errors but it can call |confusion|.
1663
1664 @<Basic printing...@>=
1665 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s) { /* prints a single character */
1666   switch (mp->selector) {
1667   case term_and_log: 
1668     wterm_chr(xchr(s)); wlog_chr(xchr(s));
1669     incr(mp->term_offset); incr(mp->file_offset);
1670     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1671        wterm_cr; mp->term_offset=0;
1672     };
1673     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1674        wlog_cr; mp->file_offset=0;
1675     };
1676     break;
1677   case log_only: 
1678     wlog_chr(xchr(s)); incr(mp->file_offset);
1679     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1680     break;
1681   case term_only: 
1682     wterm_chr(xchr(s)); incr(mp->term_offset);
1683     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1684     break;
1685   case ps_file_only: 
1686     if ( s==13 ) {
1687       wps_cr; mp->ps_offset=0;
1688     } else {
1689       wps_chr(xchr(s)); incr(mp->ps_offset);
1690     };
1691     break;
1692   case no_print: 
1693     break;
1694   case pseudo: 
1695     if ( mp->tally<mp->trick_count ) 
1696       mp->trick_buf[mp->tally % mp->error_line]=s;
1697     break;
1698   case new_string: 
1699     if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) { 
1700       mp_unit_str_room(mp);
1701       if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) 
1702         goto DONE; /* drop characters if string space is full */
1703     };
1704     append_char(s);
1705     break;
1706   default:
1707     fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],"%c",xchr(s));
1708   }
1709 DONE:
1710   incr(mp->tally);
1711 }
1712
1713 @ The |print_char| procedure sends one character to the desired destination.
1714 File names and string expressions might contain |ASCII_code| values that
1715 can't be printed using |print_visible_char|.  These characters will be
1716 printed in three- or four-symbol form like `\.{\^\^A}' or `\.{\^\^e4}'.
1717 (This procedure assumes that it is safe to bypass all checks for unprintable
1718 characters when |selector| is in the range |0..max_write_files-1| or when
1719 |selector=ps_file_only|.  In the former case the user might want to write
1720 unprintable characters, and in the latter case the \ps\ printing routines
1721 check their arguments themselves before calling |print_char| or |print|.)
1722
1723 @d print_lc_hex(A) do { l=(A);
1724     mp_print_visible_char(mp, (l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1725   } while (0)
1726
1727 @<Basic printing...@>=
1728 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k) { /* prints a single character */
1729   int l; /* small index or counter */
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       print_lc_hex(k / 16);  
1740       print_lc_hex(k % 16); 
1741     }
1742   } else {
1743     mp_print_visible_char(mp, k);
1744   }
1745 };
1746
1747 @ An entire string is output by calling |print|. Note that if we are outputting
1748 the single standard ASCII character \.c, we could call |print("c")|, since
1749 |"c"=99| is the number of a single-character string, as explained above. But
1750 |print_char("c")| is quicker, so \MP\ goes directly to the |print_char|
1751 routine when it knows that this is safe. (The present implementation
1752 assumes that it is always safe to print a visible ASCII character.)
1753 @^system dependencies@>
1754
1755 @<Basic print...@>=
1756 void mp_do_print (MP mp, char *ss, unsigned int len) { /* prints string |s| */
1757   unsigned int j = 0;
1758   while ( j<len ){ 
1759     mp_print_char(mp, ss[j]); incr(j);
1760   }
1761 }
1762
1763
1764 @<Basic print...@>=
1765 void mp_print (MP mp, char *ss) {
1766   mp_do_print(mp, ss, strlen(ss));
1767 }
1768 void mp_print_str (MP mp, str_number s) {
1769   pool_pointer j; /* current character code position */
1770   if ( (s<0)||(s>mp->max_str_ptr) ) {
1771      mp_do_print(mp,"???",3); /* this can't happen */
1772 @.???@>
1773   }
1774   j=mp->str_start[s];
1775   mp_do_print(mp, (char *)(mp->str_pool+j), (str_stop(s)-j));
1776 }
1777
1778
1779 @ Here is the very first thing that \MP\ prints: a headline that identifies
1780 the version number and base name. The |term_offset| variable is temporarily
1781 incorrect, but the discrepancy is not serious since we assume that the banner
1782 and mem identifier together will occupy at most |max_print_line|
1783 character positions.
1784
1785 @<Initialize the output...@>=
1786 wterm (banner);
1787 wterm (version_string);
1788 if (mp->mem_ident!=NULL) 
1789   mp_print(mp,mp->mem_ident); 
1790 mp_print_ln(mp);
1791 update_terminal;
1792
1793 @ The procedure |print_nl| is like |print|, but it makes sure that the
1794 string appears at the beginning of a new line.
1795
1796 @<Basic print...@>=
1797 void mp_print_nl (MP mp, char *s) { /* prints string |s| at beginning of line */
1798   switch(mp->selector) {
1799   case term_and_log: 
1800     if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_ln(mp);
1801     break;
1802   case log_only: 
1803     if ( mp->file_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1804     break;
1805   case term_only: 
1806     if ( mp->term_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1807     break;
1808   case ps_file_only: 
1809     if ( mp->ps_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 @ An array of digits in the range |0..9| is printed by |print_the_digs|.
1820
1821 @<Basic print...@>=
1822 void mp_print_the_digs (MP mp, eight_bits k) {
1823   /* prints |dig[k-1]|$\,\ldots\,$|dig[0]| */
1824   while ( k>0 ){ 
1825     decr(k); mp_print_char(mp, '0'+mp->dig[k]);
1826   }
1827 };
1828
1829 @ The following procedure, which prints out the decimal representation of a
1830 given integer |n|, has been written carefully so that it works properly
1831 if |n=0| or if |(-n)| would cause overflow. It does not apply |mod| or |div|
1832 to negative arguments, since such operations are not implemented consistently
1833 by all \PASCAL\ compilers.
1834
1835 @<Basic print...@>=
1836 void mp_print_int (MP mp,integer n) { /* prints an integer in decimal form */
1837   integer m; /* used to negate |n| in possibly dangerous cases */
1838   int k = 0; /* index to current digit; we assume that $|n|<10^{23}$ */
1839   if ( n<0 ) { 
1840     mp_print_char(mp, '-');
1841     if ( n>-100000000 ) {
1842           negate(n);
1843     } else  { 
1844           m=-1-n; n=m / 10; m=(m % 10)+1; k=1;
1845       if ( m<10 ) {
1846         mp->dig[0]=m;
1847       } else { 
1848         mp->dig[0]=0; incr(n);
1849       }
1850     }
1851   }
1852   do {  
1853     mp->dig[k]=n % 10; n=n / 10; incr(k);
1854   } while (n!=0);
1855   mp_print_the_digs(mp, k);
1856 };
1857
1858 @ @<Internal ...@>=
1859 void mp_print_int (MP mp,integer n);
1860
1861 @ \MP\ also makes use of a trivial procedure to print two digits. The
1862 following subroutine is usually called with a parameter in the range |0<=n<=99|.
1863
1864 @c 
1865 void mp_print_dd (MP mp,integer n) { /* prints two least significant digits */
1866   n=abs(n) % 100; 
1867   mp_print_char(mp, '0'+(n / 10));
1868   mp_print_char(mp, '0'+(n % 10));
1869 }
1870
1871
1872 @ @<Internal ...@>=
1873 void mp_print_dd (MP mp,integer n);
1874
1875 @ Here is a procedure that asks the user to type a line of input,
1876 assuming that the |selector| setting is either |term_only| or |term_and_log|.
1877 The input is placed into locations |first| through |last-1| of the
1878 |buffer| array, and echoed on the transcript file if appropriate.
1879
1880 This procedure is never called when |interaction<mp_scroll_mode|.
1881
1882 @d prompt_input(A) do { 
1883     wake_up_terminal; mp_print(mp, (A)); mp_term_input(mp);
1884   } while (0) /* prints a string and gets a line of input */
1885
1886 @c 
1887 void mp_term_input (MP mp) { /* gets a line from the terminal */
1888   size_t k; /* index into |buffer| */
1889   update_terminal; /* Now the user sees the prompt for sure */
1890   if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in,true)) 
1891     mp_fatal_error(mp, "End of file on the terminal!");
1892 @.End of file on the terminal@>
1893   mp->term_offset=0; /* the user's line ended with \<\rm return> */
1894   decr(mp->selector); /* prepare to echo the input */
1895   if ( mp->last!=mp->first ) {
1896     for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) {
1897       mp_print_char(mp, mp->buffer[k]);
1898     }
1899   }
1900   mp_print_ln(mp); 
1901   mp->buffer[mp->last]='%'; 
1902   incr(mp->selector); /* restore previous status */
1903 };
1904
1905 @* \[6] Reporting errors.
1906 When something anomalous is detected, \MP\ typically does something like this:
1907 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
1908 |print_err("Something anomalous has been detected");|\cr
1909 |help3("This is the first line of my offer to help.")|\cr
1910 |("This is the second line. I'm trying to")|\cr
1911 |("explain the best way for you to proceed.");|\cr
1912 |error;|\cr}}$$
1913 A two-line help message would be given using |help2|, etc.; these informal
1914 helps should use simple vocabulary that complements the words used in the
1915 official error message that was printed. (Outside the U.S.A., the help
1916 messages should preferably be translated into the local vernacular. Each
1917 line of help is at most 60 characters long, in the present implementation,
1918 so that |max_print_line| will not be exceeded.)
1919
1920 The |print_err| procedure supplies a `\.!' before the official message,
1921 and makes sure that the terminal is awake if a stop is going to occur.
1922 The |error| procedure supplies a `\..' after the official message, then it
1923 shows the location of the error; and if |interaction=error_stop_mode|,
1924 it also enters into a dialog with the user, during which time the help
1925 message may be printed.
1926 @^system dependencies@>
1927
1928 @ The global variable |interaction| has four settings, representing increasing
1929 amounts of user interaction:
1930
1931 @<Exported types@>=
1932 enum mp_interaction_mode { 
1933  mp_unspecified_mode=0, /* extra value for command-line switch */
1934  mp_batch_mode, /* omits all stops and omits terminal output */
1935  mp_nonstop_mode, /* omits all stops */
1936  mp_scroll_mode, /* omits error stops */
1937  mp_error_stop_mode, /* stops at every opportunity to interact */
1938 };
1939
1940 @ @<Glob...@>=
1941 int interaction; /* current level of interaction */
1942
1943 @ @<Option variables@>=
1944 int interaction; /* current level of interaction */
1945
1946 @ Set it here so it can be overwritten by the commandline
1947
1948 @<Allocate or initialize ...@>=
1949 mp->interaction=opt->interaction;
1950 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode || mp->interaction>mp_error_stop_mode) 
1951   mp->interaction=mp_error_stop_mode;
1952 if (mp->interaction<mp_unspecified_mode) 
1953   mp->interaction=mp_batch_mode;
1954
1955
1956
1957 @d print_err(A) mp_print_err(mp,(A))
1958
1959 @<Internal ...@>=
1960 void mp_print_err(MP mp, char * A);
1961
1962 @ @c
1963 void mp_print_err(MP mp, char * A) { 
1964   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) 
1965     wake_up_terminal;
1966   mp_print_nl(mp, "! "); 
1967   mp_print(mp, A);
1968 @.!\relax@>
1969 }
1970
1971
1972 @ \MP\ is careful not to call |error| when the print |selector| setting
1973 might be unusual. The only possible values of |selector| at the time of
1974 error messages are
1975
1976 \yskip\hang|no_print| (when |interaction=mp_batch_mode|
1977   and |log_file| not yet open);
1978
1979 \hang|term_only| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| not yet open);
1980
1981 \hang|log_only| (when |interaction=mp_batch_mode| and |log_file| is open);
1982
1983 \hang|term_and_log| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| is open).
1984
1985 @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>=
1986 if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) mp->selector=no_print; else mp->selector=term_only
1987
1988 @ A global variable |deletions_allowed| is set |false| if the |get_next|
1989 routine is active when |error| is called; this ensures that |get_next|
1990 will never be called recursively.
1991 @^recursion@>
1992
1993 The global variable |history| records the worst level of error that
1994 has been detected. It has four possible values: |spotless|, |warning_issued|,
1995 |error_message_issued|, and |fatal_error_stop|.
1996
1997 Another global variable, |error_count|, is increased by one when an
1998 |error| occurs without an interactive dialog, and it is reset to zero at
1999 the end of every statement.  If |error_count| reaches 100, \MP\ decides
2000 that there is no point in continuing further.
2001
2002 @<Types...@>=
2003 enum mp_history_states {
2004   mp_spotless=0, /* |history| value when nothing has been amiss yet */
2005   mp_warning_issued, /* |history| value when |begin_diagnostic| has been called */
2006   mp_error_message_issued, /* |history| value when |error| has been called */
2007   mp_fatal_error_stop, /* |history| value when termination was premature */
2008 };
2009
2010 @ @<Glob...@>=
2011 boolean deletions_allowed; /* is it safe for |error| to call |get_next|? */
2012 int history; /* has the source input been clean so far? */
2013 int error_count; /* the number of scrolled errors since the last statement ended */
2014
2015 @ The value of |history| is initially |fatal_error_stop|, but it will
2016 be changed to |spotless| if \MP\ survives the initialization process.
2017
2018 @<Allocate or ...@>=
2019 mp->deletions_allowed=true; mp->error_count=0; /* |history| is initialized elsewhere */
2020
2021 @ Since errors can be detected almost anywhere in \MP, we want to declare the
2022 error procedures near the beginning of the program. But the error procedures
2023 in turn use some other procedures, which need to be declared |forward|
2024 before we get to |error| itself.
2025
2026 It is possible for |error| to be called recursively if some error arises
2027 when |get_next| is being used to delete a token, and/or if some fatal error
2028 occurs while \MP\ is trying to fix a non-fatal one. But such recursion
2029 @^recursion@>
2030 is never more than two levels deep.
2031
2032 @<Declarations@>=
2033 void mp_get_next (MP mp);
2034 void mp_term_input (MP mp);
2035 void mp_show_context (MP mp);
2036 void mp_begin_file_reading (MP mp);
2037 void mp_open_log_file (MP mp);
2038 void mp_clear_for_error_prompt (MP mp);
2039 void mp_debug_help (MP mp);
2040 @<Declare the procedure called |flush_string|@>
2041
2042 @ @<Internal ...@>=
2043 void mp_normalize_selector (MP mp);
2044
2045 @ Individual lines of help are recorded in the array |help_line|, which
2046 contains entries in positions |0..(help_ptr-1)|. They should be printed
2047 in reverse order, i.e., with |help_line[0]| appearing last.
2048
2049 @d hlp1(A) mp->help_line[0]=(A); }
2050 @d hlp2(A) mp->help_line[1]=(A); hlp1
2051 @d hlp3(A) mp->help_line[2]=(A); hlp2
2052 @d hlp4(A) mp->help_line[3]=(A); hlp3
2053 @d hlp5(A) mp->help_line[4]=(A); hlp4
2054 @d hlp6(A) mp->help_line[5]=(A); hlp5
2055 @d help0 mp->help_ptr=0 /* sometimes there might be no help */
2056 @d help1  { mp->help_ptr=1; hlp1 /* use this with one help line */
2057 @d help2  { mp->help_ptr=2; hlp2 /* use this with two help lines */
2058 @d help3  { mp->help_ptr=3; hlp3 /* use this with three help lines */
2059 @d help4  { mp->help_ptr=4; hlp4 /* use this with four help lines */
2060 @d help5  { mp->help_ptr=5; hlp5 /* use this with five help lines */
2061 @d help6  { mp->help_ptr=6; hlp6 /* use this with six help lines */
2062
2063 @<Glob...@>=
2064 char * help_line[6]; /* helps for the next |error| */
2065 unsigned int help_ptr; /* the number of help lines present */
2066 boolean use_err_help; /* should the |err_help| string be shown? */
2067 str_number err_help; /* a string set up by \&{errhelp} */
2068 str_number filename_template; /* a string set up by \&{filenametemplate} */
2069
2070 @ @<Allocate or ...@>=
2071 mp->help_ptr=0; mp->use_err_help=false; mp->err_help=0; mp->filename_template=0;
2072
2073 @ The |jump_out| procedure just cuts across all active procedure levels and
2074 goes to |end_of_MP|. This is the only nonlocal |goto| statement in the
2075 whole program. It is used when there is no recovery from a particular error.
2076
2077 The program uses a |jump_buf| to handle this, this is initialized at three
2078 spots: the start of |mp_new|, the start of |mp_initialize|, and the start 
2079 of |mp_run|. Those are the only library enty points.
2080
2081 @^system dependencies@>
2082
2083 @<Glob...@>=
2084 jmp_buf jump_buf;
2085
2086 @ @<Install and test the non-local jump buffer@>=
2087 if (setjmp(mp->jump_buf) != 0) return mp->history;
2088
2089 @ @<Setup the non-local jump buffer in |mp_new|@>=
2090 if (setjmp(mp->jump_buf) != 0) return NULL;
2091
2092 @ If |mp->internal| is zero, then a crash occured during initialization,
2093 and it is not safe to run |mp_close_files_and_terminate|.
2094
2095 @<Error hand...@>=
2096 void mp_jump_out (MP mp) { 
2097   if(mp->internal!=NULL)
2098     mp_close_files_and_terminate(mp);
2099   longjmp(mp->jump_buf,1);
2100 }
2101
2102 @ Here now is the general |error| routine.
2103
2104 @<Error hand...@>=
2105 void mp_error (MP mp) { /* completes the job of error reporting */
2106   ASCII_code c; /* what the user types */
2107   integer s1,s2,s3; /* used to save global variables when deleting tokens */
2108   pool_pointer j; /* character position being printed */
2109   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) mp->history=mp_error_message_issued;
2110   mp_print_char(mp, '.'); mp_show_context(mp);
2111   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) {
2112     @<Get user's advice and |return|@>;
2113   }
2114   incr(mp->error_count);
2115   if ( mp->error_count==100 ) { 
2116     mp_print_nl(mp,"(That makes 100 errors; please try again.)");
2117 @.That makes 100 errors...@>
2118     mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp);
2119   }
2120   @<Put help message on the transcript file@>;
2121 }
2122 void mp_warn (MP mp, char *msg) {
2123   int saved_selector = mp->selector;
2124   mp_normalize_selector(mp);
2125   mp_print_nl(mp,"Warning: ");
2126   mp_print(mp,msg);
2127   mp->selector = saved_selector;
2128 }
2129
2130 @ @<Exported function ...@>=
2131 void mp_error (MP mp);
2132 void mp_warn (MP mp, char *msg);
2133
2134
2135 @ @<Get user's advice...@>=
2136 while (1) { 
2137 CONTINUE:
2138   mp_clear_for_error_prompt(mp); prompt_input("? ");
2139 @.?\relax@>
2140   if ( mp->last==mp->first ) return;
2141   c=mp->buffer[mp->first];
2142   if ( c>='a' ) c=c+'A'-'a'; /* convert to uppercase */
2143   @<Interpret code |c| and |return| if done@>;
2144 }
2145
2146 @ It is desirable to provide an `\.E' option here that gives the user
2147 an easy way to return from \MP\ to the system editor, with the offending
2148 line ready to be edited. But such an extension requires some system
2149 wizardry, so the present implementation simply types out the name of the
2150 file that should be
2151 edited and the relevant line number.
2152 @^system dependencies@>
2153
2154 @<Exported types@>=
2155 typedef void (*mp_run_editor_command)(MP, char *, int);
2156
2157 @ @<Glob...@>=
2158 mp_run_editor_command run_editor;
2159
2160 @ @<Option variables@>=
2161 mp_run_editor_command run_editor;
2162
2163 @ @<Allocate or initialize ...@>=
2164 set_callback_option(run_editor);
2165
2166 @ @<Declarations@>=
2167 void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline);
2168
2169 @ @c void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline) {
2170     mp_print_nl(mp, "You want to edit file ");
2171 @.You want to edit file x@>
2172     mp_print(mp, fname);
2173     mp_print(mp, " at line "); 
2174     mp_print_int(mp, fline);
2175     mp->interaction=mp_scroll_mode; 
2176     mp_jump_out(mp);
2177 }
2178
2179
2180 There is a secret `\.D' option available when the debugging routines haven't
2181 been commented~out.
2182 @^debugging@>
2183
2184 @<Interpret code |c| and |return| if done@>=
2185 switch (c) {
2186 case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
2187 case '5': case '6': case '7': case '8': case '9': 
2188   if ( mp->deletions_allowed ) {
2189     @<Delete |c-"0"| tokens and |continue|@>;
2190   }
2191   break;
2192 #ifdef DEBUG
2193 case 'D': 
2194   mp_debug_help(mp); continue; 
2195   break;
2196 #endif
2197 case 'E': 
2198   if ( mp->file_ptr>0 ){ 
2199     (mp->run_editor)(mp, 
2200                      str(mp->input_stack[mp->file_ptr].name_field), 
2201                      mp_true_line(mp));
2202   }
2203   break;
2204 case 'H': 
2205   @<Print the help information and |continue|@>;
2206   break;
2207 case 'I':
2208   @<Introduce new material from the terminal and |return|@>;
2209   break;
2210 case 'Q': case 'R': case 'S':
2211   @<Change the interaction level and |return|@>;
2212   break;
2213 case 'X':
2214   mp->interaction=mp_scroll_mode; mp_jump_out(mp);
2215   break;
2216 default:
2217   break;
2218 }
2219 @<Print the menu of available options@>
2220
2221 @ @<Print the menu...@>=
2222
2223   mp_print(mp, "Type <return> to proceed, S to scroll future error messages,");
2224 @.Type <return> to proceed...@>
2225   mp_print_nl(mp, "R to run without stopping, Q to run quietly,");
2226   mp_print_nl(mp, "I to insert something, ");
2227   if ( mp->file_ptr>0 ) 
2228     mp_print(mp, "E to edit your file,");
2229   if ( mp->deletions_allowed )
2230     mp_print_nl(mp, "1 or ... or 9 to ignore the next 1 to 9 tokens of input,");
2231   mp_print_nl(mp, "H for help, X to quit.");
2232 }
2233
2234 @ Here the author of \MP\ apologizes for making use of the numerical
2235 relation between |"Q"|, |"R"|, |"S"|, and the desired interaction settings
2236 |mp_batch_mode|, |mp_nonstop_mode|, |mp_scroll_mode|.
2237 @^Knuth, Donald Ervin@>
2238
2239 @<Change the interaction...@>=
2240
2241   mp->error_count=0; mp->interaction=mp_batch_mode+c-'Q';
2242   mp_print(mp, "OK, entering ");
2243   switch (c) {
2244   case 'Q': mp_print(mp, "batchmode"); decr(mp->selector); break;
2245   case 'R': mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
2246   case 'S': mp_print(mp, "scrollmode"); break;
2247   } /* there are no other cases */
2248   mp_print(mp, "..."); mp_print_ln(mp); update_terminal; return;
2249 }
2250
2251 @ When the following code is executed, |buffer[(first+1)..(last-1)]| may
2252 contain the material inserted by the user; otherwise another prompt will
2253 be given. In order to understand this part of the program fully, you need
2254 to be familiar with \MP's input stacks.
2255
2256 @<Introduce new material...@>=
2257
2258   mp_begin_file_reading(mp); /* enter a new syntactic level for terminal input */
2259   if ( mp->last>mp->first+1 ) { 
2260     loc=mp->first+1; mp->buffer[mp->first]=' ';
2261   } else { 
2262    prompt_input("insert>"); loc=mp->first;
2263 @.insert>@>
2264   };
2265   mp->first=mp->last+1; mp->cur_input.limit_field=mp->last; return;
2266 }
2267
2268 @ We allow deletion of up to 99 tokens at a time.
2269
2270 @<Delete |c-"0"| tokens...@>=
2271
2272   s1=mp->cur_cmd; s2=mp->cur_mod; s3=mp->cur_sym; mp->OK_to_interrupt=false;
2273   if ( (mp->last>mp->first+1) && (mp->buffer[mp->first+1]>='0')&&(mp->buffer[mp->first+1]<='9') )
2274     c=c*10+mp->buffer[mp->first+1]-'0'*11;
2275   else 
2276     c=c-'0';
2277   while ( c>0 ) { 
2278     mp_get_next(mp); /* one-level recursive call of |error| is possible */
2279     @<Decrease the string reference count, if the current token is a string@>;
2280     decr(c);
2281   };
2282   mp->cur_cmd=s1; mp->cur_mod=s2; mp->cur_sym=s3; mp->OK_to_interrupt=true;
2283   help2("I have just deleted some text, as you asked.")
2284        ("You can now delete more, or insert, or whatever.");
2285   mp_show_context(mp); 
2286   goto CONTINUE;
2287 }
2288
2289 @ @<Print the help info...@>=
2290
2291   if ( mp->use_err_help ) { 
2292     @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2293     mp->use_err_help=false;
2294   } else { 
2295     if ( mp->help_ptr==0 ) {
2296       help2("Sorry, I don't know how to help in this situation.")
2297            ("Maybe you should try asking a human?");
2298      }
2299     do { 
2300       decr(mp->help_ptr); mp_print(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]); mp_print_ln(mp);
2301     } while (mp->help_ptr!=0);
2302   };
2303   help4("Sorry, I already gave what help I could...")
2304        ("Maybe you should try asking a human?")
2305        ("An error might have occurred before I noticed any problems.")
2306        ("``If all else fails, read the instructions.''");
2307   goto CONTINUE;
2308 }
2309
2310 @ @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>=
2311 j=mp->str_start[mp->err_help];
2312 while ( j<str_stop(mp->err_help) ) { 
2313   if ( mp->str_pool[j]!='%' ) mp_print_str(mp, mp->str_pool[j]);
2314   else if ( j+1==str_stop(mp->err_help) ) mp_print_ln(mp);
2315   else if ( mp->str_pool[j+1]!='%' ) mp_print_ln(mp);
2316   else  { incr(j); mp_print_char(mp, '%'); };
2317   incr(j);
2318 }
2319
2320 @ @<Put help message on the transcript file@>=
2321 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) decr(mp->selector); /* avoid terminal output */
2322 if ( mp->use_err_help ) { 
2323   mp_print_nl(mp, "");
2324   @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2325 } else { 
2326   while ( mp->help_ptr>0 ){ 
2327     decr(mp->help_ptr); mp_print_nl(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]);
2328   };
2329 }
2330 mp_print_ln(mp);
2331 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) incr(mp->selector); /* re-enable terminal output */
2332 mp_print_ln(mp)
2333
2334 @ In anomalous cases, the print selector might be in an unknown state;
2335 the following subroutine is called to fix things just enough to keep
2336 running a bit longer.
2337
2338 @c 
2339 void mp_normalize_selector (MP mp) { 
2340   if ( mp->log_opened ) mp->selector=term_and_log;
2341   else mp->selector=term_only;
2342   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
2343   if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) decr(mp->selector);
2344 }
2345
2346 @ The following procedure prints \MP's last words before dying.
2347
2348 @d succumb { if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode )
2349     mp->interaction=mp_scroll_mode; /* no more interaction */
2350   if ( mp->log_opened ) mp_error(mp);
2351   /* if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) mp_debug_help(mp); */
2352   mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp); /* irrecoverable error */
2353   }
2354
2355 @<Error hand...@>=
2356 void mp_fatal_error (MP mp, char *s) { /* prints |s|, and that's it */
2357   mp_normalize_selector(mp);
2358   print_err("Emergency stop"); help1(s); succumb;
2359 @.Emergency stop@>
2360 }
2361
2362 @ @<Exported function ...@>=
2363 void mp_fatal_error (MP mp, char *s);
2364
2365
2366 @ Here is the most dreaded error message.
2367
2368 @<Error hand...@>=
2369 void mp_overflow (MP mp, char *s, integer n) { /* stop due to finiteness */
2370   mp_normalize_selector(mp);
2371   print_err("MetaPost capacity exceeded, sorry [");
2372 @.MetaPost capacity exceeded ...@>
2373   mp_print(mp, s); mp_print_char(mp, '='); mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, ']');
2374   help2("If you really absolutely need more capacity,")
2375        ("you can ask a wizard to enlarge me.");
2376   succumb;
2377 }
2378
2379 @ @<Declarations@>=
2380 void mp_overflow (MP mp, char *s, integer n);
2381
2382 @ The program might sometime run completely amok, at which point there is
2383 no choice but to stop. If no previous error has been detected, that's bad
2384 news; a message is printed that is really intended for the \MP\
2385 maintenance person instead of the user (unless the user has been
2386 particularly diabolical).  The index entries for `this can't happen' may
2387 help to pinpoint the problem.
2388 @^dry rot@>
2389
2390 @<Internal library ...@>=
2391 void mp_confusion (MP mp,char *s);
2392
2393 @ @<Error hand...@>=
2394 void mp_confusion (MP mp,char *s) {
2395   /* consistency check violated; |s| tells where */
2396   mp_normalize_selector(mp);
2397   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) { 
2398     print_err("This can't happen ("); mp_print(mp, s); mp_print_char(mp, ')');
2399 @.This can't happen@>
2400     help1("I'm broken. Please show this to someone who can fix can fix");
2401   } else { 
2402     print_err("I can\'t go on meeting you like this");
2403 @.I can't go on...@>
2404     help2("One of your faux pas seems to have wounded me deeply...")
2405          ("in fact, I'm barely conscious. Please fix it and try again.");
2406   }
2407   succumb;
2408 }
2409
2410 @ Users occasionally want to interrupt \MP\ while it's running.
2411 If the \PASCAL\ runtime system allows this, one can implement
2412 a routine that sets the global variable |interrupt| to some nonzero value
2413 when such an interrupt is signaled. Otherwise there is probably at least
2414 a way to make |interrupt| nonzero using the \PASCAL\ debugger.
2415 @^system dependencies@>
2416 @^debugging@>
2417
2418 @d check_interrupt { if ( mp->interrupt!=0 )
2419    mp_pause_for_instructions(mp); }
2420
2421 @<Global...@>=
2422 integer interrupt; /* should \MP\ pause for instructions? */
2423 boolean OK_to_interrupt; /* should interrupts be observed? */
2424
2425 @ @<Allocate or ...@>=
2426 mp->interrupt=0; mp->OK_to_interrupt=true;
2427
2428 @ When an interrupt has been detected, the program goes into its
2429 highest interaction level and lets the user have the full flexibility of
2430 the |error| routine.  \MP\ checks for interrupts only at times when it is
2431 safe to do this.
2432
2433 @c 
2434 void mp_pause_for_instructions (MP mp) { 
2435   if ( mp->OK_to_interrupt ) { 
2436     mp->interaction=mp_error_stop_mode;
2437     if ( (mp->selector==log_only)||(mp->selector==no_print) )
2438       incr(mp->selector);
2439     print_err("Interruption");
2440 @.Interruption@>
2441     help3("You rang?")
2442          ("Try to insert some instructions for me (e.g.,`I show x'),")
2443          ("unless you just want to quit by typing `X'.");
2444     mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
2445     mp->interrupt=0;
2446   }
2447 }
2448
2449 @ Many of \MP's error messages state that a missing token has been
2450 inserted behind the scenes. We can save string space and program space
2451 by putting this common code into a subroutine.
2452
2453 @c 
2454 void mp_missing_err (MP mp, char *s) { 
2455   print_err("Missing `"); mp_print(mp, s); mp_print(mp, "' has been inserted");
2456 @.Missing...inserted@>
2457 }
2458
2459 @* \[7] Arithmetic with scaled numbers.
2460 The principal computations performed by \MP\ are done entirely in terms of
2461 integers less than $2^{31}$ in magnitude; thus, the arithmetic specified in this
2462 program can be carried out in exactly the same way on a wide variety of
2463 computers, including some small ones.
2464 @^small computers@>
2465
2466 But \PASCAL\ does not define the |div|
2467 operation in the case of negative dividends; for example, the result of
2468 |(-2*n-1) div 2| is |-(n+1)| on some computers and |-n| on others.
2469 There are two principal types of arithmetic: ``translation-preserving,''
2470 in which the identity |(a+q*b)div b=(a div b)+q| is valid; and
2471 ``negation-preserving,'' in which |(-a)div b=-(a div b)|. This leads to
2472 two \MP s, which can produce different results, although the differences
2473 should be negligible when the language is being used properly.
2474 The \TeX\ processor has been defined carefully so that both varieties
2475 of arithmetic will produce identical output, but it would be too
2476 inefficient to constrain \MP\ in a similar way.
2477
2478 @d el_gordo   017777777777 /* $2^{31}-1$, the largest value that \MP\ likes */
2479
2480 @ One of \MP's most common operations is the calculation of
2481 $\lfloor{a+b\over2}\rfloor$,
2482 the midpoint of two given integers |a| and~|b|. The only decent way to do
2483 this in \PASCAL\ is to write `|(a+b) div 2|'; but on most machines it is
2484 far more efficient to calculate `|(a+b)| right shifted one bit'.
2485
2486 Therefore the midpoint operation will always be denoted by `|half(a+b)|'
2487 in this program. If \MP\ is being implemented with languages that permit
2488 binary shifting, the |half| macro should be changed to make this operation
2489 as efficient as possible.  Since some languages have shift operators that can
2490 only be trusted to work on positive numbers, there is also a macro |halfp|
2491 that is used only when the quantity being halved is known to be positive
2492 or zero.
2493
2494 @d half(A) ((A) / 2)
2495 @d halfp(A) ((A) / 2)
2496
2497 @ A single computation might use several subroutine calls, and it is
2498 desirable to avoid producing multiple error messages in case of arithmetic
2499 overflow. So the routines below set the global variable |arith_error| to |true|
2500 instead of reporting errors directly to the user.
2501
2502 @<Glob...@>=
2503 boolean arith_error; /* has arithmetic overflow occurred recently? */
2504
2505 @ @<Allocate or ...@>=
2506 mp->arith_error=false;
2507
2508 @ At crucial points the program will say |check_arith|, to test if
2509 an arithmetic error has been detected.
2510
2511 @d check_arith { if ( mp->arith_error ) mp_clear_arith(mp); }
2512
2513 @c 
2514 void mp_clear_arith (MP mp) { 
2515   print_err("Arithmetic overflow");
2516 @.Arithmetic overflow@>
2517   help4("Uh, oh. A little while ago one of the quantities that I was")
2518        ("computing got too large, so I'm afraid your answers will be")
2519        ("somewhat askew. You'll probably have to adopt different")
2520        ("tactics next time. But I shall try to carry on anyway.");
2521   mp_error(mp); 
2522   mp->arith_error=false;
2523 }
2524
2525 @ Addition is not always checked to make sure that it doesn't overflow,
2526 but in places where overflow isn't too unlikely the |slow_add| routine
2527 is used.
2528
2529 @c integer mp_slow_add (MP mp,integer x, integer y) { 
2530   if ( x>=0 )  {
2531     if ( y<=el_gordo-x ) { 
2532       return x+y;
2533     } else  { 
2534       mp->arith_error=true; 
2535           return el_gordo;
2536     }
2537   } else  if ( -y<=el_gordo+x ) {
2538     return x+y;
2539   } else { 
2540     mp->arith_error=true; 
2541         return -el_gordo;
2542   }
2543 }
2544
2545 @ Fixed-point arithmetic is done on {\sl scaled integers\/} that are multiples
2546 of $2^{-16}$. In other words, a binary point is assumed to be sixteen bit
2547 positions from the right end of a binary computer word.
2548
2549 @d quarter_unit   040000 /* $2^{14}$, represents 0.250000 */
2550 @d half_unit   0100000 /* $2^{15}$, represents 0.50000 */
2551 @d three_quarter_unit   0140000 /* $3\cdot2^{14}$, represents 0.75000 */
2552 @d unity   0200000 /* $2^{16}$, represents 1.00000 */
2553 @d two   0400000 /* $2^{17}$, represents 2.00000 */
2554 @d three   0600000 /* $2^{17}+2^{16}$, represents 3.00000 */
2555
2556 @<Types...@>=
2557 typedef integer scaled; /* this type is used for scaled integers */
2558 typedef unsigned char small_number; /* this type is self-explanatory */
2559
2560 @ The following function is used to create a scaled integer from a given decimal
2561 fraction $(.d_0d_1\ldots d_{k-1})$, where |0<=k<=17|. The digit $d_i$ is
2562 given in |dig[i]|, and the calculation produces a correctly rounded result.
2563
2564 @c 
2565 scaled mp_round_decimals (MP mp,small_number k) {
2566   /* converts a decimal fraction */
2567  integer a = 0; /* the accumulator */
2568  while ( k-->0 ) { 
2569     a=(a+mp->dig[k]*two) / 10;
2570   }
2571   return halfp(a+1);
2572 }
2573
2574 @ Conversely, here is a procedure analogous to |print_int|. If the output
2575 of this procedure is subsequently read by \MP\ and converted by the
2576 |round_decimals| routine above, it turns out that the original value will
2577 be reproduced exactly. A decimal point is printed only if the value is
2578 not an integer. If there is more than one way to print the result with
2579 the optimum number of digits following the decimal point, the closest
2580 possible value is given.
2581
2582 The invariant relation in the \&{repeat} loop is that a sequence of
2583 decimal digits yet to be printed will yield the original number if and only if
2584 they form a fraction~$f$ in the range $s-\delta\L10\cdot2^{16}f<s$.
2585 We can stop if and only if $f=0$ satisfies this condition; the loop will
2586 terminate before $s$ can possibly become zero.
2587
2588 @<Basic printing...@>=
2589 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s) { /* prints scaled real, rounded to five  digits */
2590   scaled delta; /* amount of allowable inaccuracy */
2591   if ( s<0 ) { 
2592         mp_print_char(mp, '-'); 
2593     negate(s); /* print the sign, if negative */
2594   }
2595   mp_print_int(mp, s / unity); /* print the integer part */
2596   s=10*(s % unity)+5;
2597   if ( s!=5 ) { 
2598     delta=10; 
2599     mp_print_char(mp, '.');
2600     do {  
2601       if ( delta>unity )
2602         s=s+0100000-(delta / 2); /* round the final digit */
2603       mp_print_char(mp, '0'+(s / unity)); 
2604       s=10*(s % unity); 
2605       delta=delta*10;
2606     } while (s>delta);
2607   }
2608 }
2609
2610 @ We often want to print two scaled quantities in parentheses,
2611 separated by a comma.
2612
2613 @<Basic printing...@>=
2614 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) { /* prints `|(x,y)|' */
2615   mp_print_char(mp, '('); 
2616   mp_print_scaled(mp, x); 
2617   mp_print_char(mp, ','); 
2618   mp_print_scaled(mp, y);
2619   mp_print_char(mp, ')');
2620 }
2621
2622 @ The |scaled| quantities in \MP\ programs are generally supposed to be
2623 less than $2^{12}$ in absolute value, so \MP\ does much of its internal
2624 arithmetic with 28~significant bits of precision. A |fraction| denotes
2625 a scaled integer whose binary point is assumed to be 28 bit positions
2626 from the right.
2627
2628 @d fraction_half 01000000000 /* $2^{27}$, represents 0.50000000 */
2629 @d fraction_one 02000000000 /* $2^{28}$, represents 1.00000000 */
2630 @d fraction_two 04000000000 /* $2^{29}$, represents 2.00000000 */
2631 @d fraction_three 06000000000 /* $3\cdot2^{28}$, represents 3.00000000 */
2632 @d fraction_four 010000000000 /* $2^{30}$, represents 4.00000000 */
2633
2634 @<Types...@>=
2635 typedef integer fraction; /* this type is used for scaled fractions */
2636
2637 @ In fact, the two sorts of scaling discussed above aren't quite
2638 sufficient; \MP\ has yet another, used internally to keep track of angles
2639 in units of $2^{-20}$ degrees.
2640
2641 @d forty_five_deg 0264000000 /* $45\cdot2^{20}$, represents $45^\circ$ */
2642 @d ninety_deg 0550000000 /* $90\cdot2^{20}$, represents $90^\circ$ */
2643 @d one_eighty_deg 01320000000 /* $180\cdot2^{20}$, represents $180^\circ$ */
2644 @d three_sixty_deg 02640000000 /* $360\cdot2^{20}$, represents $360^\circ$ */
2645
2646 @<Types...@>=
2647 typedef integer angle; /* this type is used for scaled angles */
2648
2649 @ The |make_fraction| routine produces the |fraction| equivalent of
2650 |p/q|, given integers |p| and~|q|; it computes the integer
2651 $f=\lfloor2^{28}p/q+{1\over2}\rfloor$, when $p$ and $q$ are
2652 positive. If |p| and |q| are both of the same scaled type |t|,
2653 the ``type relation'' |make_fraction(t,t)=fraction| is valid;
2654 and it's also possible to use the subroutine ``backwards,'' using
2655 the relation |make_fraction(t,fraction)=t| between scaled types.
2656
2657 If the result would have magnitude $2^{31}$ or more, |make_fraction|
2658 sets |arith_error:=true|. Most of \MP's internal computations have
2659 been designed to avoid this sort of error.
2660
2661 If this subroutine were programmed in assembly language on a typical
2662 machine, we could simply compute |(@t$2^{28}$@>*p)div q|, since a
2663 double-precision product can often be input to a fixed-point division
2664 instruction. But when we are restricted to \PASCAL\ arithmetic it
2665 is necessary either to resort to multiple-precision maneuvering
2666 or to use a simple but slow iteration. The multiple-precision technique
2667 would be about three times faster than the code adopted here, but it
2668 would be comparatively long and tricky, involving about sixteen
2669 additional multiplications and divisions.
2670
2671 This operation is part of \MP's ``inner loop''; indeed, it will
2672 consume nearly 10\pct! of the running time (exclusive of input and output)
2673 if the code below is left unchanged. A machine-dependent recoding
2674 will therefore make \MP\ run faster. The present implementation
2675 is highly portable, but slow; it avoids multiplication and division
2676 except in the initial stage. System wizards should be careful to
2677 replace it with a routine that is guaranteed to produce identical
2678 results in all cases.
2679 @^system dependencies@>
2680
2681 As noted below, a few more routines should also be replaced by machine-dependent
2682 code, for efficiency. But when a procedure is not part of the ``inner loop,''
2683 such changes aren't advisable; simplicity and robustness are
2684 preferable to trickery, unless the cost is too high.
2685 @^inner loop@>
2686
2687 @<Internal ...@>=
2688 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q);
2689 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) ;
2690
2691 @ If FIXPT is not defined, we need these preprocessor values
2692
2693 @d ELGORDO  0x7fffffff
2694 @d TWEXP31  2147483648.0
2695 @d TWEXP28  268435456.0
2696 @d TWEXP16 65536.0
2697 @d TWEXP_16 (1.0/65536.0)
2698 @d TWEXP_28 (1.0/268435456.0)
2699
2700
2701 @c 
2702 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q) {
2703 #ifdef FIXPT
2704   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2705   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2706   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2707   boolean negative = false; /* should the result be negated? */
2708   if ( p<0 ) {
2709     negate(p); negative=true;
2710   }
2711   if ( q<=0 ) { 
2712 #ifdef DEBUG
2713     if ( q==0 ) mp_confusion(mp, '/');
2714 #endif
2715 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2716     negate(q); negative = ! negative;
2717   };
2718   n=p / q; p=p % q;
2719   if ( n>=8 ){ 
2720     mp->arith_error=true;
2721     return ( negative ? -el_gordo : el_gordo);
2722   } else { 
2723     n=(n-1)*fraction_one;
2724     @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2725     return (negative ? (-(f+n)) : (f+n));
2726   }
2727 #else /* FIXPT */
2728     register double d;
2729         register integer i;
2730 #ifdef DEBUG
2731         if (q==0) mp_confusion(mp,'/'); 
2732 #endif /* DEBUG */
2733         d = TWEXP28 * (double)p /(double)q;
2734         if ((p^q) >= 0) {
2735                 d += 0.5;
2736                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return ELGORDO;}
2737                 i = (integer) d;
2738                 if (d==i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
2739                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
2740         } else {
2741                 d -= 0.5;
2742                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -ELGORDO;}
2743                 i = (integer) d;
2744                 if (d==i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
2745                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
2746         }
2747         return i;
2748 #endif /* FIXPT */
2749 }
2750
2751 @ The |repeat| loop here preserves the following invariant relations
2752 between |f|, |p|, and~|q|:
2753 (i)~|0<=p<q|; (ii)~$fq+p=2^k(q+p_0)$, where $k$ is an integer and
2754 $p_0$ is the original value of~$p$.
2755
2756 Notice that the computation specifies
2757 |(p-q)+p| instead of |(p+p)-q|, because the latter could overflow.
2758 Let us hope that optimizing compilers do not miss this point; a
2759 special variable |be_careful| is used to emphasize the necessary
2760 order of computation. Optimizing compilers should keep |be_careful|
2761 in a register, not store it in memory.
2762 @^inner loop@>
2763
2764 @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
2765 {
2766   f=1;
2767   do {  
2768     be_careful=p-q; p=be_careful+p;
2769     if ( p>=0 ) { 
2770       f=f+f+1;
2771     } else  { 
2772       f+=f; p=p+q;
2773     }
2774   } while (f<fraction_one);
2775   be_careful=p-q;
2776   if ( be_careful+p>=0 ) incr(f);
2777 }
2778
2779 @ The dual of |make_fraction| is |take_fraction|, which multiplies a
2780 given integer~|q| by a fraction~|f|. When the operands are positive, it
2781 computes $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, a symmetric function
2782 of |q| and~|f|.
2783
2784 This routine is even more ``inner loopy'' than |make_fraction|;
2785 the present implementation consumes almost 20\pct! of \MP's computation
2786 time during typical jobs, so a machine-language substitute is advisable.
2787 @^inner loop@> @^system dependencies@>
2788
2789 @<Declarations@>=
2790 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) ;
2791
2792 @ @c 
2793 #ifdef FIXPT
2794 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) {
2795   integer p; /* the fraction so far */
2796   boolean negative; /* should the result be negated? */
2797   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2798   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2799   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>;
2800   if ( f<fraction_one ) { 
2801     n=0;
2802   } else { 
2803     n=f / fraction_one; f=f % fraction_one;
2804     if ( q<=el_gordo / n ) { 
2805       n=n*q ; 
2806     } else { 
2807       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2808     }
2809   }
2810   f=f+fraction_one;
2811   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2812   be_careful=n-el_gordo;
2813   if ( be_careful+p>0 ){ 
2814     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2815   }
2816   if ( negative ) 
2817         return (-(n+p));
2818   else 
2819     return (n+p);
2820 #else /* FIXPT */
2821 integer mp_take_fraction (MP mp,integer p, fraction q) {
2822     register double d;
2823         register integer i;
2824         d = (double)p * (double)q * TWEXP_28;
2825         if ((p^q) >= 0) {
2826                 d += 0.5;
2827                 if (d>=TWEXP31) {
2828                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2829                                 mp->arith_error = true;
2830                         return ELGORDO;
2831                 }
2832                 i = (integer) d;
2833                 if (d==i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2834         } else {
2835                 d -= 0.5;
2836                 if (d<= -TWEXP31) {
2837                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2838                                 mp->arith_error = true;
2839                         return -ELGORDO;
2840                 }
2841                 i = (integer) d;
2842                 if (d==i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
2843         }
2844         return i;
2845 #endif /* FIXPT */
2846 }
2847
2848 @ @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>=
2849 if ( f>=0 ) {
2850   negative=false;
2851 } else { 
2852   negate( f); negative=true;
2853 }
2854 if ( q<0 ) { 
2855   negate(q); negative=! negative;
2856 }
2857
2858 @ The invariant relations in this case are (i)~$\lfloor(qf+p)/2^k\rfloor
2859 =\lfloor qf_0/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, where $k$ is an integer and
2860 $f_0$ is the original value of~$f$; (ii)~$2^k\L f<2^{k+1}$.
2861 @^inner loop@>
2862
2863 @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2864 p=fraction_half; /* that's $2^{27}$; the invariants hold now with $k=28$ */
2865 if ( q<fraction_four ) {
2866   do {  
2867     if ( odd(f) ) p=halfp(p+q); else p=halfp(p);
2868     f=halfp(f);
2869   } while (f!=1);
2870 } else  {
2871   do {  
2872     if ( odd(f) ) p=p+halfp(q-p); else p=halfp(p);
2873     f=halfp(f);
2874   } while (f!=1);
2875 }
2876
2877
2878 @ When we want to multiply something by a |scaled| quantity, we use a scheme
2879 analogous to |take_fraction| but with a different scaling.
2880 Given positive operands, |take_scaled|
2881 computes the quantity $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor$.
2882
2883 Once again it is a good idea to use a machine-language replacement if
2884 possible; otherwise |take_scaled| will use more than 2\pct! of the running time
2885 when the Computer Modern fonts are being generated.
2886 @^inner loop@>
2887
2888 @c 
2889 #ifdef FIXPT
2890 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) {
2891   integer p; /* the fraction so far */
2892   boolean negative; /* should the result be negated? */
2893   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2894   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2895   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>;
2896   if ( f<unity ) { 
2897     n=0;
2898   } else  { 
2899     n=f / unity; f=f % unity;
2900     if ( q<=el_gordo / n ) {
2901       n=n*q;
2902     } else  { 
2903       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2904     }
2905   }
2906   f=f+unity;
2907   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2908   be_careful=n-el_gordo;
2909   if ( be_careful+p>0 ) { 
2910     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2911   }
2912   return ( negative ?(-(n+p)) :(n+p));
2913 #else /* FIXPT */
2914 integer mp_take_scaled (MP mp,integer p, scaled q) {
2915     register double d;
2916         register integer i;
2917         d = (double)p * (double)q * TWEXP_16;
2918         if ((p^q) >= 0) {
2919                 d += 0.5;
2920                 if (d>=TWEXP31) {
2921                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2922                                 mp->arith_error = true;
2923                         return ELGORDO;
2924                 }
2925                 i = (integer) d;
2926                 if (d==i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2927         } else {
2928                 d -= 0.5;
2929                 if (d<= -TWEXP31) {
2930                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2931                                 mp->arith_error = true;
2932                         return -ELGORDO;
2933                 }
2934                 i = (integer) d;
2935                 if (d==i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
2936         }
2937         return i;
2938 #endif /* FIXPT */
2939 }
2940
2941 @ @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2942 p=half_unit; /* that's $2^{15}$; the invariants hold now with $k=16$ */
2943 @^inner loop@>
2944 if ( q<fraction_four ) {
2945   do {  
2946     p = (odd(f) ? halfp(p+q) : halfp(p));
2947     f=halfp(f);
2948   } while (f!=1);
2949 } else {
2950   do {  
2951     p = (odd(f) ? p+halfp(q-p) : halfp(p));
2952     f=halfp(f);
2953   } while (f!=1);
2954 }
2955
2956 @ For completeness, there's also |make_scaled|, which computes a
2957 quotient as a |scaled| number instead of as a |fraction|.
2958 In other words, the result is $\lfloor2^{16}p/q+{1\over2}\rfloor$, if the
2959 operands are positive. \ (This procedure is not used especially often,
2960 so it is not part of \MP's inner loop.)
2961
2962 @<Internal library ...@>=
2963 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) ;
2964
2965 @ @c 
2966 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) {
2967 #ifdef FIXPT 
2968   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2969   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2970   boolean negative; /* should the result be negated? */
2971   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2972   if ( p>=0 ) negative=false;
2973   else  { negate(p); negative=true; };
2974   if ( q<=0 ) { 
2975 #ifdef DEBUG 
2976     if ( q==0 ) mp_confusion(mp, "/");
2977 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2978 #endif
2979     negate(q); negative=! negative;
2980   }
2981   n=p / q; p=p % q;
2982   if ( n>=0100000 ) { 
2983     mp->arith_error=true;
2984     return (negative ? (-el_gordo) : el_gordo);
2985   } else  { 
2986     n=(n-1)*unity;
2987     @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2988     return ( negative ? (-(f+n)) :(f+n));
2989   }
2990 #else /* FIXPT */
2991     register double d;
2992         register integer i;
2993 #ifdef DEBUG
2994         if (q==0) mp_confusion(mp,"/"); 
2995 #endif /* DEBUG */
2996         d = TWEXP16 * (double)p /(double)q;
2997         if ((p^q) >= 0) {
2998                 d += 0.5;
2999                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return ELGORDO;}
3000                 i = (integer) d;
3001                 if (d==i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
3002                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
3003         } else {
3004                 d -= 0.5;
3005                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -ELGORDO;}
3006                 i = (integer) d;
3007                 if (d==i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
3008                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
3009         }
3010         return i;
3011 #endif /* FIXPT */
3012 }
3013
3014 @ @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
3015 f=1;
3016 do {  
3017   be_careful=p-q; p=be_careful+p;
3018   if ( p>=0 ) f=f+f+1;
3019   else  { f+=f; p=p+q; };
3020 } while (f<unity);
3021 be_careful=p-q;
3022 if ( be_careful+p>=0 ) incr(f)
3023
3024 @ Here is a typical example of how the routines above can be used.
3025 It computes the function
3026 $${1\over3\tau}f(\theta,\phi)=
3027 {\tau^{-1}\bigl(2+\sqrt2\,(\sin\theta-{1\over16}\sin\phi)
3028  (\sin\phi-{1\over16}\sin\theta)(\cos\theta-\cos\phi)\bigr)\over
3029 3\,\bigl(1+{1\over2}(\sqrt5-1)\cos\theta+{1\over2}(3-\sqrt5\,)\cos\phi\bigr)},$$
3030 where $\tau$ is a |scaled| ``tension'' parameter. This is \MP's magic
3031 fudge factor for placing the first control point of a curve that starts
3032 at an angle $\theta$ and ends at an angle $\phi$ from the straight path.
3033 (Actually, if the stated quantity exceeds 4, \MP\ reduces it to~4.)
3034
3035 The trigonometric quantity to be multiplied by $\sqrt2$ is less than $\sqrt2$.
3036 (It's a sum of eight terms whose absolute values can be bounded using
3037 relations such as $\sin\theta\cos\theta\L{1\over2}$.) Thus the numerator
3038 is positive; and since the tension $\tau$ is constrained to be at least
3039 $3\over4$, the numerator is less than $16\over3$. The denominator is
3040 nonnegative and at most~6.  Hence the fixed-point calculations below
3041 are guaranteed to stay within the bounds of a 32-bit computer word.
3042
3043 The angles $\theta$ and $\phi$ are given implicitly in terms of |fraction|
3044 arguments |st|, |ct|, |sf|, and |cf|, representing $\sin\theta$, $\cos\theta$,
3045 $\sin\phi$, and $\cos\phi$, respectively.
3046
3047 @c 
3048 fraction mp_velocity (MP mp,fraction st, fraction ct, fraction sf,
3049                       fraction cf, scaled t) {
3050   integer acc,num,denom; /* registers for intermediate calculations */
3051   acc=mp_take_fraction(mp, st-(sf / 16), sf-(st / 16));
3052   acc=mp_take_fraction(mp, acc,ct-cf);
3053   num=fraction_two+mp_take_fraction(mp, acc,379625062);
3054                    /* $2^{28}\sqrt2\approx379625062.497$ */
3055   denom=fraction_three+mp_take_fraction(mp, ct,497706707)+mp_take_fraction(mp, cf,307599661);
3056                       /* $3\cdot2^{27}\cdot(\sqrt5-1)\approx497706706.78$ and
3057                          $3\cdot2^{27}\cdot(3-\sqrt5\,)\approx307599661.22$ */
3058   if ( t!=unity ) num=mp_make_scaled(mp, num,t);
3059   /* |make_scaled(fraction,scaled)=fraction| */
3060   if ( num / 4>=denom ) 
3061     return fraction_four;
3062   else 
3063     return mp_make_fraction(mp, num, denom);
3064 }
3065
3066 @ The following somewhat different subroutine tests rigorously if $ab$ is
3067 greater than, equal to, or less than~$cd$,
3068 given integers $(a,b,c,d)$. In most cases a quick decision is reached.
3069 The result is $+1$, 0, or~$-1$ in the three respective cases.
3070
3071 @d mp_ab_vs_cd(M,A,B,C,D) mp_do_ab_vs_cd(A,B,C,D)
3072
3073 @c 
3074 integer mp_do_ab_vs_cd (integer a,integer b, integer c, integer d) {
3075   integer q,r; /* temporary registers */
3076   @<Reduce to the case that |a,c>=0|, |b,d>0|@>;
3077   while (1) { 
3078     q = a / d; r = c / b;
3079     if ( q!=r )
3080       return ( q>r ? 1 : -1);
3081     q = a % d; r = c % b;
3082     if ( r==0 )
3083       return (q ? 1 : 0);
3084     if ( q==0 ) return -1;
3085     a=b; b=q; c=d; d=r;
3086   } /* now |a>d>0| and |c>b>0| */
3087 }
3088
3089 @ @<Reduce to the case that |a...@>=
3090 if ( a<0 ) { negate(a); negate(b);  };
3091 if ( c<0 ) { negate(c); negate(d);  };
3092 if ( d<=0 ) { 
3093   if ( b>=0 ) {
3094     if ( (a==0||b==0)&&(c==0||d==0) ) return 0;
3095     else return 1;
3096   }
3097   if ( d==0 )
3098     return ( a==0 ? 0 : -1);
3099   q=a; a=c; c=q; q=-b; b=-d; d=q;
3100 } else if ( b<=0 ) { 
3101   if ( b<0 ) if ( a>0 ) return -1;
3102   return (c==0 ? 0 : -1);
3103 }
3104
3105 @ We conclude this set of elementary routines with some simple rounding
3106 and truncation operations.
3107
3108 @<Internal library declarations@>=
3109 #define mp_floor_scaled(M,i) ((i)&(-65536))
3110 #define mp_round_unscaled(M,i) (((i>>15)+1)>>1)
3111 #define mp_round_fraction(M,i) (((i>>11)+1)>>1)
3112
3113
3114 @* \[8] Algebraic and transcendental functions.
3115 \MP\ computes all of the necessary special functions from scratch, without
3116 relying on |real| arithmetic or system subroutines for sines, cosines, etc.
3117
3118 @ To get the square root of a |scaled| number |x|, we want to calculate
3119 $s=\lfloor 2^8\!\sqrt x +{1\over2}\rfloor$. If $x>0$, this is the unique
3120 integer such that $2^{16}x-s\L s^2<2^{16}x+s$. The following subroutine
3121 determines $s$ by an iterative method that maintains the invariant
3122 relations $x=2^{46-2k}x_0\bmod 2^{30}$, $0<y=\lfloor 2^{16-2k}x_0\rfloor
3123 -s^2+s\L q=2s$, where $x_0$ is the initial value of $x$. The value of~$y$
3124 might, however, be zero at the start of the first iteration.
3125
3126 @<Declarations@>=
3127 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) ;
3128
3129 @ @c 
3130 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) {
3131   small_number k; /* iteration control counter */
3132   integer y,q; /* registers for intermediate calculations */
3133   if ( x<=0 ) { 
3134     @<Handle square root of zero or negative argument@>;
3135   } else { 
3136     k=23; q=2;
3137     while ( x<fraction_two ) { /* i.e., |while x<@t$2^{29}$@>|\unskip */
3138       decr(k); x=x+x+x+x;
3139     }
3140     if ( x<fraction_four ) y=0;
3141     else  { x=x-fraction_four; y=1; };
3142     do {  
3143       @<Decrease |k| by 1, maintaining the invariant
3144       relations between |x|, |y|, and~|q|@>;
3145     } while (k!=0);
3146     return (halfp(q));
3147   }
3148 }
3149
3150 @ @<Handle square root of zero...@>=
3151
3152   if ( x<0 ) { 
3153     print_err("Square root of ");
3154 @.Square root...replaced by 0@>
3155     mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3156     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,")
3157          ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3158     mp_error(mp);
3159   };
3160   return 0;
3161 }
3162
3163 @ @<Decrease |k| by 1, maintaining...@>=
3164 x+=x; y+=y;
3165 if ( x>=fraction_four ) { /* note that |fraction_four=@t$2^{30}$@>| */
3166   x=x-fraction_four; incr(y);
3167 };
3168 x+=x; y=y+y-q; q+=q;
3169 if ( x>=fraction_four ) { x=x-fraction_four; incr(y); };
3170 if ( y>q ){ y=y-q; q=q+2; }
3171 else if ( y<=0 )  { q=q-2; y=y+q;  };
3172 decr(k)
3173
3174 @ Pythagorean addition $\psqrt{a^2+b^2}$ is implemented by an elegant
3175 iterative scheme due to Cleve Moler and Donald Morrison [{\sl IBM Journal
3176 @^Moler, Cleve Barry@>
3177 @^Morrison, Donald Ross@>
3178 of Research and Development\/ \bf27} (1983), 577--581]. It modifies |a| and~|b|
3179 in such a way that their Pythagorean sum remains invariant, while the
3180 smaller argument decreases.
3181
3182 @<Internal library ...@>=
3183 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b);
3184
3185
3186 @ @c 
3187 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b) {
3188   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3189   boolean big; /* is the result dangerously near $2^{31}$? */
3190   a=abs(a); b=abs(b);
3191   if ( a<b ) { r=b; b=a; a=r; }; /* now |0<=b<=a| */
3192   if ( b>0 ) {
3193     if ( a<fraction_two ) {
3194       big=false;
3195     } else { 
3196       a=a / 4; b=b / 4; big=true;
3197     }; /* we reduced the precision to avoid arithmetic overflow */
3198     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>;
3199     if ( big ) {
3200       if ( a<fraction_two ) {
3201         a=a+a+a+a;
3202       } else  { 
3203         mp->arith_error=true; a=el_gordo;
3204       };
3205     }
3206   }
3207   return a;
3208 }
3209
3210 @ The key idea here is to reflect the vector $(a,b)$ about the
3211 line through $(a,b/2)$.
3212
3213 @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>=
3214 while (1) {  
3215   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3216   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3217   if ( r==0 ) break;
3218   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four+r);
3219   a=a+mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3220 }
3221
3222
3223 @ Here is a similar algorithm for $\psqrt{a^2-b^2}$.
3224 It converges slowly when $b$ is near $a$, but otherwise it works fine.
3225
3226 @c 
3227 integer mp_pyth_sub (MP mp,integer a, integer b) {
3228   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3229   boolean big; /* is the input dangerously near $2^{31}$? */
3230   a=abs(a); b=abs(b);
3231   if ( a<=b ) {
3232     @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>;
3233   } else { 
3234     if ( a<fraction_four ) {
3235       big=false;
3236     } else  { 
3237       a=halfp(a); b=halfp(b); big=true;
3238     }
3239     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>;
3240     if ( big ) double(a);
3241   }
3242   return a;
3243 }
3244
3245 @ @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>=
3246 while (1) { 
3247   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3248   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3249   if ( r==0 ) break;
3250   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four-r);
3251   a=a-mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3252 }
3253
3254 @ @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>=
3255
3256   if ( a<b ){ 
3257     print_err("Pythagorean subtraction "); mp_print_scaled(mp, a);
3258     mp_print(mp, "+-+"); mp_print_scaled(mp, b); 
3259     mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3260 @.Pythagorean...@>
3261     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,")
3262          ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3263     mp_error(mp);
3264   }
3265   a=0;
3266 }
3267
3268 @ The subroutines for logarithm and exponential involve two tables.
3269 The first is simple: |two_to_the[k]| equals $2^k$. The second involves
3270 a bit more calculation, which the author claims to have done correctly:
3271 |spec_log[k]| is $2^{27}$ times $\ln\bigl(1/(1-2^{-k})\bigr)=
3272 2^{-k}+{1\over2}2^{-2k}+{1\over3}2^{-3k}+\cdots\,$, rounded to the
3273 nearest integer.
3274
3275 @d two_to_the(A) (1<<(A))
3276
3277 @<Constants ...@>=
3278 static const integer spec_log[29] = { 0, /* special logarithms */
3279 93032640, 38612034, 17922280, 8662214, 4261238, 2113709,
3280 1052693, 525315, 262400, 131136, 65552, 32772, 16385,
3281 8192, 4096, 2048, 1024, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 1 };
3282
3283 @ @<Local variables for initialization@>=
3284 integer k; /* all-purpose loop index */
3285
3286
3287 @ Here is the routine that calculates $2^8$ times the natural logarithm
3288 of a |scaled| quantity; it is an integer approximation to $2^{24}\ln(x/2^{16})$,
3289 when |x| is a given positive integer.
3290
3291 The method is based on exercise 1.2.2--25 in {\sl The Art of Computer
3292 Programming\/}: During the main iteration we have $1\L 2^{-30}x<1/(1-2^{1-k})$,
3293 and the logarithm of $2^{30}x$ remains to be added to an accumulator
3294 register called~$y$. Three auxiliary bits of accuracy are retained in~$y$
3295 during the calculation, and sixteen auxiliary bits to extend |y| are
3296 kept in~|z| during the initial argument reduction. (We add
3297 $100\cdot2^{16}=6553600$ to~|z| and subtract 100 from~|y| so that |z| will
3298 not become negative; also, the actual amount subtracted from~|y| is~96,
3299 not~100, because we want to add~4 for rounding before the final division by~8.)
3300
3301 @c 
3302 scaled mp_m_log (MP mp,scaled x) {
3303   integer y,z; /* auxiliary registers */
3304   integer k; /* iteration counter */
3305   if ( x<=0 ) {
3306      @<Handle non-positive logarithm@>;
3307   } else  { 
3308     y=1302456956+4-100; /* $14\times2^{27}\ln2\approx1302456956.421063$ */
3309     z=27595+6553600; /* and $2^{16}\times .421063\approx 27595$ */
3310     while ( x<fraction_four ) {
3311        double(x); y-=93032639; z-=48782;
3312     } /* $2^{27}\ln2\approx 93032639.74436163$ and $2^{16}\times.74436163\approx 48782$ */
3313     y=y+(z / unity); k=2;
3314     while ( x>fraction_four+4 ) {
3315       @<Increase |k| until |x| can be multiplied by a
3316         factor of $2^{-k}$, and adjust $y$ accordingly@>;
3317     }
3318     return (y / 8);
3319   }
3320 }
3321
3322 @ @<Increase |k| until |x| can...@>=
3323
3324   z=((x-1) / two_to_the(k))+1; /* $z=\lceil x/2^k\rceil$ */
3325   while ( x<fraction_four+z ) { z=halfp(z+1); incr(k); };
3326   y+=spec_log[k]; x-=z;
3327 }
3328
3329 @ @<Handle non-positive logarithm@>=
3330
3331   print_err("Logarithm of ");
3332 @.Logarithm...replaced by 0@>
3333   mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3334   help2("Since I don't take logs of non-positive numbers,")
3335        ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3336   mp_error(mp); 
3337   return 0;
3338 }
3339
3340 @ Conversely, the exponential routine calculates $\exp(x/2^8)$,
3341 when |x| is |scaled|. The result is an integer approximation to
3342 $2^{16}\exp(x/2^{24})$, when |x| is regarded as an integer.
3343
3344 @c 
3345 scaled mp_m_exp (MP mp,scaled x) {
3346   small_number k; /* loop control index */
3347   integer y,z; /* auxiliary registers */
3348   if ( x>174436200 ) {
3349     /* $2^{24}\ln((2^{31}-1)/2^{16})\approx 174436199.51$ */
3350     mp->arith_error=true; 
3351     return el_gordo;
3352   } else if ( x<-197694359 ) {
3353         /* $2^{24}\ln(2^{-1}/2^{16})\approx-197694359.45$ */
3354     return 0;
3355   } else { 
3356     if ( x<=0 ) { 
3357        z=-8*x; y=04000000; /* $y=2^{20}$ */
3358     } else { 
3359       if ( x<=127919879 ) { 
3360         z=1023359037-8*x;
3361         /* $2^{27}\ln((2^{31}-1)/2^{20})\approx 1023359037.125$ */
3362       } else {
3363        z=8*(174436200-x); /* |z| is always nonnegative */
3364       }
3365       y=el_gordo;
3366     };
3367     @<Multiply |y| by $\exp(-z/2^{27})$@>;
3368     if ( x<=127919879 ) 
3369        return ((y+8) / 16);
3370      else 
3371        return y;
3372   }
3373 }
3374
3375 @ The idea here is that subtracting |spec_log[k]| from |z| corresponds
3376 to multiplying |y| by $1-2^{-k}$.
3377
3378 A subtle point (which had to be checked) was that if $x=127919879$, the
3379 value of~|y| will decrease so that |y+8| doesn't overflow. In fact,
3380 $z$ will be 5 in this case, and |y| will decrease by~64 when |k=25|
3381 and by~16 when |k=27|.
3382
3383 @<Multiply |y| by...@>=
3384 k=1;
3385 while ( z>0 ) { 
3386   while ( z>=spec_log[k] ) { 
3387     z-=spec_log[k];
3388     y=y-1-((y-two_to_the(k-1)) / two_to_the(k));
3389   }
3390   incr(k);
3391 }
3392
3393 @ The trigonometric subroutines use an auxiliary table such that
3394 |spec_atan[k]| contains an approximation to the |angle| whose tangent
3395 is~$1/2^k$. $\arctan2^{-k}$ times $2^{20}\cdot180/\pi$ 
3396
3397 @<Constants ...@>=
3398 static const angle spec_atan[27] = { 0, 27855475, 14718068, 7471121, 3750058, 
3399 1876857, 938658, 469357, 234682, 117342, 58671, 29335, 14668, 7334, 3667, 
3400 1833, 917, 458, 229, 115, 57, 29, 14, 7, 4, 2, 1 };
3401
3402 @ Given integers |x| and |y|, not both zero, the |n_arg| function
3403 returns the |angle| whose tangent points in the direction $(x,y)$.
3404 This subroutine first determines the correct octant, then solves the
3405 problem for |0<=y<=x|, then converts the result appropriately to
3406 return an answer in the range |-one_eighty_deg<=@t$\theta$@><=one_eighty_deg|.
3407 (The answer is |+one_eighty_deg| if |y=0| and |x<0|, but an answer of
3408 |-one_eighty_deg| is possible if, for example, |y=-1| and $x=-2^{30}$.)
3409
3410 The octants are represented in a ``Gray code,'' since that turns out
3411 to be computationally simplest.
3412
3413 @d negate_x 1
3414 @d negate_y 2
3415 @d switch_x_and_y 4
3416 @d first_octant 1
3417 @d second_octant (first_octant+switch_x_and_y)
3418 @d third_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x)
3419 @d fourth_octant (first_octant+negate_x)
3420 @d fifth_octant (first_octant+negate_x+negate_y)
3421 @d sixth_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x+negate_y)
3422 @d seventh_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_y)
3423 @d eighth_octant (first_octant+negate_y)
3424
3425 @c 
3426 angle mp_n_arg (MP mp,integer x, integer y) {
3427   angle z; /* auxiliary register */
3428   integer t; /* temporary storage */
3429   small_number k; /* loop counter */
3430   int octant; /* octant code */
3431   if ( x>=0 ) {
3432     octant=first_octant;
3433   } else { 
3434     negate(x); octant=first_octant+negate_x;
3435   }
3436   if ( y<0 ) { 
3437     negate(y); octant=octant+negate_y;
3438   }
3439   if ( x<y ) { 
3440     t=y; y=x; x=t; octant=octant+switch_x_and_y;
3441   }
3442   if ( x==0 ) { 
3443     @<Handle undefined arg@>; 
3444   } else { 
3445     @<Set variable |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3446     @<Return an appropriate answer based on |z| and |octant|@>;
3447   }
3448 }
3449
3450 @ @<Handle undefined arg@>=
3451
3452   print_err("angle(0,0) is taken as zero");
3453 @.angle(0,0)...zero@>
3454   help2("The `angle' between two identical points is undefined.")
3455        ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3456   mp_error(mp); 
3457   return 0;
3458 }
3459
3460 @ @<Return an appropriate answer...@>=
3461 switch (octant) {
3462 case first_octant: return z;
3463 case second_octant: return (ninety_deg-z);
3464 case third_octant: return (ninety_deg+z);
3465 case fourth_octant: return (one_eighty_deg-z);
3466 case fifth_octant: return (z-one_eighty_deg);
3467 case sixth_octant: return (-z-ninety_deg);
3468 case seventh_octant: return (z-ninety_deg);
3469 case eighth_octant: return (-z);
3470 }; /* there are no other cases */
3471 return 0
3472
3473 @ At this point we have |x>=y>=0|, and |x>0|. The numbers are scaled up
3474 or down until $2^{28}\L x<2^{29}$, so that accurate fixed-point calculations
3475 will be made.
3476
3477 @<Set variable |z| to the arg...@>=
3478 while ( x>=fraction_two ) { 
3479   x=halfp(x); y=halfp(y);
3480 }
3481 z=0;
3482 if ( y>0 ) { 
3483  while ( x<fraction_one ) { 
3484     x+=x; y+=y; 
3485  };
3486  @<Increase |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3487 }
3488
3489 @ During the calculations of this section, variables |x| and~|y|
3490 represent actual coordinates $(x,2^{-k}y)$. We will maintain the
3491 condition |x>=y|, so that the tangent will be at most $2^{-k}$.
3492 If $x<2y$, the tangent is greater than $2^{-k-1}$. The transformation
3493 $(a,b)\mapsto(a+b\tan\phi,b-a\tan\phi)$ replaces $(a,b)$ by
3494 coordinates whose angle has decreased by~$\phi$; in the special case
3495 $a=x$, $b=2^{-k}y$, and $\tan\phi=2^{-k-1}$, this operation reduces
3496 to the particularly simple iteration shown here. [Cf.~John E. Meggitt,
3497 @^Meggitt, John E.@>
3498 {\sl IBM Journal of Research and Development\/ \bf6} (1962), 210--226.]
3499
3500 The initial value of |x| will be multiplied by at most
3501 $(1+{1\over2})(1+{1\over8})(1+{1\over32})\cdots\approx 1.7584$; hence
3502 there is no chance of integer overflow.
3503
3504 @<Increase |z|...@>=
3505 k=0;
3506 do {  
3507   y+=y; incr(k);
3508   if ( y>x ){ 
3509     z=z+spec_atan[k]; t=x; x=x+(y / two_to_the(k+k)); y=y-t;
3510   };
3511 } while (k!=15);
3512 do {  
3513   y+=y; incr(k);
3514   if ( y>x ) { z=z+spec_atan[k]; y=y-x; };
3515 } while (k!=26)
3516
3517 @ Conversely, the |n_sin_cos| routine takes an |angle| and produces the sine
3518 and cosine of that angle. The results of this routine are
3519 stored in global integer variables |n_sin| and |n_cos|.
3520
3521 @<Glob...@>=
3522 fraction n_sin;fraction n_cos; /* results computed by |n_sin_cos| */
3523
3524 @ Given an integer |z| that is $2^{20}$ times an angle $\theta$ in degrees,
3525 the purpose of |n_sin_cos(z)| is to set
3526 |x=@t$r\cos\theta$@>| and |y=@t$r\sin\theta$@>| (approximately),
3527 for some rather large number~|r|. The maximum of |x| and |y|
3528 will be between $2^{28}$ and $2^{30}$, so that there will be hardly
3529 any loss of accuracy. Then |x| and~|y| are divided by~|r|.
3530
3531 @c 
3532 void mp_n_sin_cos (MP mp,angle z) { /* computes a multiple of the sine
3533                                        and cosine */ 
3534   small_number k; /* loop control variable */
3535   int q; /* specifies the quadrant */
3536   fraction r; /* magnitude of |(x,y)| */
3537   integer x,y,t; /* temporary registers */
3538   while ( z<0 ) z=z+three_sixty_deg;
3539   z=z % three_sixty_deg; /* now |0<=z<three_sixty_deg| */
3540   q=z / forty_five_deg; z=z % forty_five_deg;
3541   x=fraction_one; y=x;
3542   if ( ! odd(q) ) z=forty_five_deg-z;
3543   @<Subtract angle |z| from |(x,y)|@>;
3544   @<Convert |(x,y)| to the octant determined by~|q|@>;
3545   r=mp_pyth_add(mp, x,y); 
3546   mp->n_cos=mp_make_fraction(mp, x,r); 
3547   mp->n_sin=mp_make_fraction(mp, y,r);
3548 }
3549
3550 @ In this case the octants are numbered sequentially.
3551
3552 @<Convert |(x,...@>=
3553 switch (q) {
3554 case 0: break;
3555 case 1: t=x; x=y; y=t; break;
3556 case 2: t=x; x=-y; y=t; break;
3557 case 3: negate(x); break;
3558 case 4: negate(x); negate(y); break;
3559 case 5: t=x; x=-y; y=-t; break;
3560 case 6: t=x; x=y; y=-t; break;
3561 case 7: negate(y); break;
3562 } /* there are no other cases */
3563
3564 @ The main iteration of |n_sin_cos| is similar to that of |n_arg| but
3565 applied in reverse. The values of |spec_atan[k]| decrease slowly enough
3566 that this loop is guaranteed to terminate before the (nonexistent) value
3567 |spec_atan[27]| would be required.
3568
3569 @<Subtract angle |z|...@>=
3570 k=1;
3571 while ( z>0 ){ 
3572   if ( z>=spec_atan[k] ) { 
3573     z=z-spec_atan[k]; t=x;
3574     x=t+y / two_to_the(k);
3575     y=y-t / two_to_the(k);
3576   }
3577   incr(k);
3578 }
3579 if ( y<0 ) y=0 /* this precaution may never be needed */
3580
3581 @ And now let's complete our collection of numeric utility routines
3582 by considering random number generation.
3583 \MP\ generates pseudo-random numbers with the additive scheme recommended
3584 in Section 3.6 of {\sl The Art of Computer Programming}; however, the
3585 results are random fractions between 0 and |fraction_one-1|, inclusive.
3586
3587 There's an auxiliary array |randoms| that contains 55 pseudo-random
3588 fractions. Using the recurrence $x_n=(x_{n-55}-x_{n-31})\bmod 2^{28}$,
3589 we generate batches of 55 new $x_n$'s at a time by calling |new_randoms|.
3590 The global variable |j_random| tells which element has most recently
3591 been consumed.
3592 The global variable |sys_random_seed| was introduced in version 0.9,
3593 for the sole reason of stressing the fact that the initial value of the
3594 random seed is system-dependant. The pascal code below will initialize
3595 this variable to |(internal[mp_time] div unity)+internal[mp_day]|, but this 
3596 is not good enough on modern fast machines that are capable of running
3597 multiple MetaPost processes within the same second.
3598 @^system dependencies@>
3599
3600 @<Glob...@>=
3601 fraction randoms[55]; /* the last 55 random values generated */
3602 int j_random; /* the number of unused |randoms| */
3603 scaled sys_random_seed; /* the default random seed */
3604
3605 @ @<Exported types@>=
3606 typedef int (*mp_get_random_seed_command)(MP mp);
3607
3608 @ @<Glob...@>=
3609 mp_get_random_seed_command get_random_seed;
3610
3611 @ @<Option variables@>=
3612 mp_get_random_seed_command get_random_seed;
3613
3614 @ @<Allocate or initialize ...@>=
3615 set_callback_option(get_random_seed);
3616
3617 @ @<Internal library declarations@>=
3618 int mp_get_random_seed (MP mp);
3619
3620 @ @c 
3621 int mp_get_random_seed (MP mp) {
3622   return (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
3623 }
3624
3625 @ To consume a random fraction, the program below will say `|next_random|'
3626 and then it will fetch |randoms[j_random]|.
3627
3628 @d next_random { if ( mp->j_random==0 ) mp_new_randoms(mp);
3629   else decr(mp->j_random); }
3630
3631 @c 
3632 void mp_new_randoms (MP mp) {
3633   int k; /* index into |randoms| */
3634   fraction x; /* accumulator */
3635   for (k=0;k<=23;k++) { 
3636    x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k+31];
3637     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3638     mp->randoms[k]=x;
3639   }
3640   for (k=24;k<= 54;k++){ 
3641     x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k-24];
3642     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3643     mp->randoms[k]=x;
3644   }
3645   mp->j_random=54;
3646 }
3647
3648 @ @<Declarations@>=
3649 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed);
3650
3651 @ To initialize the |randoms| table, we call the following routine.
3652
3653 @c 
3654 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed) {
3655   fraction j,jj,k; /* more or less random integers */
3656   int i; /* index into |randoms| */
3657   j=abs(seed);
3658   while ( j>=fraction_one ) j=halfp(j);
3659   k=1;
3660   for (i=0;i<=54;i++ ){ 
3661     jj=k; k=j-k; j=jj;
3662     if ( k<0 ) k=k+fraction_one;
3663     mp->randoms[(i*21)% 55]=j;
3664   }
3665   mp_new_randoms(mp); 
3666   mp_new_randoms(mp); 
3667   mp_new_randoms(mp); /* ``warm up'' the array */
3668 }
3669
3670 @ To produce a uniform random number in the range |0<=u<x| or |0>=u>x|
3671 or |0=u=x|, given a |scaled| value~|x|, we proceed as shown here.
3672
3673 Note that the call of |take_fraction| will produce the values 0 and~|x|
3674 with about half the probability that it will produce any other particular
3675 values between 0 and~|x|, because it rounds its answers.
3676
3677 @c 
3678 scaled mp_unif_rand (MP mp,scaled x) {
3679   scaled y; /* trial value */
3680   next_random; y=mp_take_fraction(mp, abs(x),mp->randoms[mp->j_random]);
3681   if ( y==abs(x) ) return 0;
3682   else if ( x>0 ) return y;
3683   else return (-y);
3684 }
3685
3686 @ Finally, a normal deviate with mean zero and unit standard deviation
3687 can readily be obtained with the ratio method (Algorithm 3.4.1R in
3688 {\sl The Art of Computer Programming\/}).
3689
3690 @c 
3691 scaled mp_norm_rand (MP mp) {
3692   integer x,u,l; /* what the book would call $2^{16}X$, $2^{28}U$, and $-2^{24}\ln U$ */
3693   do { 
3694     do {  
3695       next_random;
3696       x=mp_take_fraction(mp, 112429,mp->randoms[mp->j_random]-fraction_half);
3697       /* $2^{16}\sqrt{8/e}\approx 112428.82793$ */
3698       next_random; u=mp->randoms[mp->j_random];
3699     } while (abs(x)>=u);
3700     x=mp_make_fraction(mp, x,u);
3701     l=139548960-mp_m_log(mp, u); /* $2^{24}\cdot12\ln2\approx139548959.6165$ */
3702   } while (mp_ab_vs_cd(mp, 1024,l,x,x)<0);
3703   return x;
3704 }
3705
3706 @* \[9] Packed data.
3707 In order to make efficient use of storage space, \MP\ bases its major data
3708 structures on a |memory_word|, which contains either a (signed) integer,
3709 possibly scaled, or a small number of fields that are one half or one
3710 quarter of the size used for storing integers.
3711
3712 If |x| is a variable of type |memory_word|, it contains up to four
3713 fields that can be referred to as follows:
3714 $$\vbox{\halign{\hfil#&#\hfil&#\hfil\cr
3715 |x|&.|int|&(an |integer|)\cr
3716 |x|&.|sc|\qquad&(a |scaled| integer)\cr
3717 |x.hh.lh|, |x.hh|&.|rh|&(two halfword fields)\cr
3718 |x.hh.b0|, |x.hh.b1|, |x.hh|&.|rh|&(two quarterword fields, one halfword
3719   field)\cr
3720 |x.qqqq.b0|, |x.qqqq.b1|, |x.qqqq|&.|b2|, |x.qqqq.b3|\hskip-100pt
3721   &\qquad\qquad\qquad(four quarterword fields)\cr}}$$
3722 This is somewhat cumbersome to write, and not very readable either, but
3723 macros will be used to make the notation shorter and more transparent.
3724 The code below gives a formal definition of |memory_word| and
3725 its subsidiary types, using packed variant records. \MP\ makes no
3726 assumptions about the relative positions of the fields within a word.
3727
3728 @d max_quarterword 0x3FFF /* largest allowable value in a |quarterword| */
3729 @d max_halfword 0xFFFFFFF /* largest allowable value in a |halfword| */
3730
3731 @ Here are the inequalities that the quarterword and halfword values
3732 must satisfy (or rather, the inequalities that they mustn't satisfy):
3733
3734 @<Check the ``constant''...@>=
3735 if (mp->ini_version) {
3736   if ( mp->mem_max!=mp->mem_top ) mp->bad=8;
3737 } else {
3738   if ( mp->mem_max<mp->mem_top ) mp->bad=8;
3739 }
3740 if ( max_quarterword<255 ) mp->bad=9;
3741 if ( max_halfword<65535 ) mp->bad=10;
3742 if ( max_quarterword>max_halfword ) mp->bad=11;
3743 if ( mp->mem_max>=max_halfword ) mp->bad=12;
3744 if ( mp->max_strings>max_halfword ) mp->bad=13;
3745
3746 @ The macros |qi| and |qo| are used for input to and output 
3747 from quarterwords. These are legacy macros.
3748 @^system dependencies@>
3749
3750 @d qo(A) (A) /* to read eight bits from a quarterword */
3751 @d qi(A) (A) /* to store eight bits in a quarterword */
3752
3753 @ The reader should study the following definitions closely:
3754 @^system dependencies@>
3755
3756 @d sc cint /* |scaled| data is equivalent to |integer| */
3757
3758 @<Types...@>=
3759 typedef short quarterword; /* 1/4 of a word */
3760 typedef int halfword; /* 1/2 of a word */
3761 typedef union {
3762   struct {
3763     halfword RH, LH;
3764   } v;
3765   struct { /* Make B0,B1 overlap the most significant bytes of LH.  */
3766     halfword junk;
3767     quarterword B0, B1;
3768   } u;
3769 } two_halves;
3770 typedef struct {
3771   struct {
3772     quarterword B2, B3, B0, B1;
3773   } u;
3774 } four_quarters;
3775 typedef union {
3776   two_halves hh;
3777   integer cint;
3778   four_quarters qqqq;
3779 } memory_word;
3780 #define b0 u.B0
3781 #define b1 u.B1
3782 #define b2 u.B2
3783 #define b3 u.B3
3784 #define rh v.RH
3785 #define lh v.LH
3786
3787 @ When debugging, we may want to print a |memory_word| without knowing
3788 what type it is; so we print it in all modes.
3789 @^dirty \PASCAL@>@^debugging@>
3790
3791 @c 
3792 void mp_print_word (MP mp,memory_word w) {
3793   /* prints |w| in all ways */
3794   mp_print_int(mp, w.cint); mp_print_char(mp, ' ');
3795   mp_print_scaled(mp, w.sc); mp_print_char(mp, ' '); 
3796   mp_print_scaled(mp, w.sc / 010000); mp_print_ln(mp);
3797   mp_print_int(mp, w.hh.lh); mp_print_char(mp, '='); 
3798   mp_print_int(mp, w.hh.b0); mp_print_char(mp, ':');
3799   mp_print_int(mp, w.hh.b1); mp_print_char(mp, ';'); 
3800   mp_print_int(mp, w.hh.rh); mp_print_char(mp, ' ');
3801   mp_print_int(mp, w.qqqq.b0); mp_print_char(mp, ':'); 
3802   mp_print_int(mp, w.qqqq.b1); mp_print_char(mp, ':');
3803   mp_print_int(mp, w.qqqq.b2); mp_print_char(mp, ':'); 
3804   mp_print_int(mp, w.qqqq.b3);
3805 }
3806
3807
3808 @* \[10] Dynamic memory allocation.
3809
3810 The \MP\ system does nearly all of its own memory allocation, so that it
3811 can readily be transported into environments that do not have automatic
3812 facilities for strings, garbage collection, etc., and so that it can be in
3813 control of what error messages the user receives. The dynamic storage
3814 requirements of \MP\ are handled by providing a large array |mem| in
3815 which consecutive blocks of words are used as nodes by the \MP\ routines.
3816
3817 Pointer variables are indices into this array, or into another array
3818 called |eqtb| that will be explained later. A pointer variable might
3819 also be a special flag that lies outside the bounds of |mem|, so we
3820 allow pointers to assume any |halfword| value. The minimum memory
3821 index represents a null pointer.
3822
3823 @d null 0 /* the null pointer */
3824 @d mp_void (null+1) /* a null pointer different from |null| */
3825
3826
3827 @<Types...@>=
3828 typedef halfword pointer; /* a flag or a location in |mem| or |eqtb| */
3829
3830 @ The |mem| array is divided into two regions that are allocated separately,
3831 but the dividing line between these two regions is not fixed; they grow
3832 together until finding their ``natural'' size in a particular job.
3833 Locations less than or equal to |lo_mem_max| are used for storing
3834 variable-length records consisting of two or more words each. This region
3835 is maintained using an algorithm similar to the one described in exercise
3836 2.5--19 of {\sl The Art of Computer Programming}. However, no size field
3837 appears in the allocated nodes; the program is responsible for knowing the
3838 relevant size when a node is freed. Locations greater than or equal to
3839 |hi_mem_min| are used for storing one-word records; a conventional
3840 \.{AVAIL} stack is used for allocation in this region.
3841
3842 Locations of |mem| between |0| and |mem_top| may be dumped as part
3843 of preloaded format files, by the \.{INIMP} preprocessor.
3844 @.INIMP@>
3845 Production versions of \MP\ may extend the memory at the top end in order to
3846 provide more space; these locations, between |mem_top| and |mem_max|,
3847 are always used for single-word nodes.
3848
3849 The key pointers that govern |mem| allocation have a prescribed order:
3850 $$\hbox{|null=0<lo_mem_max<hi_mem_min<mem_top<=mem_end<=mem_max|.}$$
3851
3852 @<Glob...@>=
3853 memory_word *mem; /* the big dynamic storage area */
3854 pointer lo_mem_max; /* the largest location of variable-size memory in use */
3855 pointer hi_mem_min; /* the smallest location of one-word memory in use */
3856
3857
3858
3859 @d xfree(A) do { mp_xfree(A); A=NULL; } while (0)
3860 @d xrealloc(P,A,B) mp_xrealloc(mp,P,A,B)
3861 @d xmalloc(A,B)  mp_xmalloc(mp,A,B)
3862 @d xstrdup(A)  mp_xstrdup(mp,A)
3863 @d XREALLOC(a,b,c) a = xrealloc(a,(b+1),sizeof(c));
3864
3865 @<Declare helpers@>=
3866 void mp_xfree (void *x);
3867 void *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) ;
3868 void *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) ;
3869 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s);
3870
3871 @ The |max_size_test| guards against overflow, on the assumption that
3872 |size_t| is at least 31bits wide.
3873
3874 @d max_size_test 0x7FFFFFFF
3875
3876 @c
3877 void mp_xfree (void *x) {
3878   if (x!=NULL) free(x);
3879 }
3880 void  *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) {
3881   void *w ; 
3882   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3883     fprintf(stderr,"Memory size overflow!\n");
3884     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3885   }
3886   w = realloc (p,(nmem*size));
3887   if (w==NULL) {
3888     fprintf(stderr,"Out of memory!\n");
3889     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3890   }
3891   return w;
3892 }
3893 void  *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) {
3894   void *w;
3895   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3896     fprintf(stderr,"Memory size overflow!\n");
3897     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3898   }
3899   w = malloc (nmem*size);
3900   if (w==NULL) {
3901     fprintf(stderr,"Out of memory!\n");
3902     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3903   }
3904   return w;
3905 }
3906 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s) {
3907   char *w; 
3908   if (s==NULL)
3909     return NULL;
3910   w = strdup(s);
3911   if (w==NULL) {
3912     fprintf(stderr,"Out of memory!\n");
3913     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3914   }
3915   return w;
3916 }
3917
3918
3919
3920 @<Allocate or initialize ...@>=
3921 mp->mem = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (memory_word));
3922 memset(mp->mem,0,(mp->mem_max+1)*sizeof (memory_word));
3923
3924 @ @<Dealloc variables@>=
3925 xfree(mp->mem);
3926
3927 @ Users who wish to study the memory requirements of particular applications can
3928 can use optional special features that keep track of current and
3929 maximum memory usage. When code between the delimiters |stat| $\ldots$
3930 |tats| is not ``commented out,'' \MP\ will run a bit slower but it will
3931 report these statistics when |mp_tracing_stats| is positive.
3932
3933 @<Glob...@>=
3934 integer var_used; integer dyn_used; /* how much memory is in use */
3935
3936 @ Let's consider the one-word memory region first, since it's the
3937 simplest. The pointer variable |mem_end| holds the highest-numbered location
3938 of |mem| that has ever been used. The free locations of |mem| that
3939 occur between |hi_mem_min| and |mem_end|, inclusive, are of type
3940 |two_halves|, and we write |info(p)| and |link(p)| for the |lh|
3941 and |rh| fields of |mem[p]| when it is of this type. The single-word
3942 free locations form a linked list
3943 $$|avail|,\;\hbox{|link(avail)|},\;\hbox{|link(link(avail))|},\;\ldots$$
3944 terminated by |null|.
3945
3946 @d link(A)   mp->mem[(A)].hh.rh /* the |link| field of a memory word */
3947 @d info(A)   mp->mem[(A)].hh.lh /* the |info| field of a memory word */
3948
3949 @<Glob...@>=
3950 pointer avail; /* head of the list of available one-word nodes */
3951 pointer mem_end; /* the last one-word node used in |mem| */
3952
3953 @ If one-word memory is exhausted, it might mean that the user has forgotten
3954 a token like `\&{enddef}' or `\&{endfor}'. We will define some procedures
3955 later that try to help pinpoint the trouble.
3956
3957 @c 
3958 @<Declare the procedure called |show_token_list|@>;
3959 @<Declare the procedure called |runaway|@>
3960
3961 @ The function |get_avail| returns a pointer to a new one-word node whose
3962 |link| field is null. However, \MP\ will halt if there is no more room left.
3963 @^inner loop@>
3964
3965 @c 
3966 pointer mp_get_avail (MP mp) { /* single-word node allocation */
3967   pointer p; /* the new node being got */
3968   p=mp->avail; /* get top location in the |avail| stack */
3969   if ( p!=null ) {
3970     mp->avail=link(mp->avail); /* and pop it off */
3971   } else if ( mp->mem_end<mp->mem_max ) { /* or go into virgin territory */
3972     incr(mp->mem_end); p=mp->mem_end;
3973   } else { 
3974     decr(mp->hi_mem_min); p=mp->hi_mem_min;
3975     if ( mp->hi_mem_min<=mp->lo_mem_max ) { 
3976       mp_runaway(mp); /* if memory is exhausted, display possible runaway text */
3977       mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
3978       /* quit; all one-word nodes are busy */
3979 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
3980     }
3981   }
3982   link(p)=null; /* provide an oft-desired initialization of the new node */
3983   incr(mp->dyn_used);/* maintain statistics */
3984   return p;
3985 };
3986
3987 @ Conversely, a one-word node is recycled by calling |free_avail|.
3988
3989 @d free_avail(A)  /* single-word node liberation */
3990   { link((A))=mp->avail; mp->avail=(A); decr(mp->dyn_used);  }
3991
3992 @ There's also a |fast_get_avail| routine, which saves the procedure-call
3993 overhead at the expense of extra programming. This macro is used in
3994 the places that would otherwise account for the most calls of |get_avail|.
3995 @^inner loop@>
3996
3997 @d fast_get_avail(A) { 
3998   (A)=mp->avail; /* avoid |get_avail| if possible, to save time */
3999   if ( (A)==null ) { (A)=mp_get_avail(mp); } 
4000   else { mp->avail=link((A)); link((A))=null;  incr(mp->dyn_used); }
4001   }
4002
4003 @ The available-space list that keeps track of the variable-size portion
4004 of |mem| is a nonempty, doubly-linked circular list of empty nodes,
4005 pointed to by the roving pointer |rover|.
4006
4007 Each empty node has size 2 or more; the first word contains the special
4008 value |max_halfword| in its |link| field and the size in its |info| field;
4009 the second word contains the two pointers for double linking.
4010
4011 Each nonempty node also has size 2 or more. Its first word is of type
4012 |two_halves|\kern-1pt, and its |link| field is never equal to |max_halfword|.
4013 Otherwise there is complete flexibility with respect to the contents
4014 of its other fields and its other words.
4015
4016 (We require |mem_max<max_halfword| because terrible things can happen
4017 when |max_halfword| appears in the |link| field of a nonempty node.)
4018
4019 @d empty_flag   max_halfword /* the |link| of an empty variable-size node */
4020 @d is_empty(A)   (link((A))==empty_flag) /* tests for empty node */
4021 @d node_size   info /* the size field in empty variable-size nodes */
4022 @d llink(A)   info((A)+1) /* left link in doubly-linked list of empty nodes */
4023 @d rlink(A)   link((A)+1) /* right link in doubly-linked list of empty nodes */
4024
4025 @<Glob...@>=
4026 pointer rover; /* points to some node in the list of empties */
4027
4028 @ A call to |get_node| with argument |s| returns a pointer to a new node
4029 of size~|s|, which must be 2~or more. The |link| field of the first word
4030 of this new node is set to null. An overflow stop occurs if no suitable
4031 space exists.
4032
4033 If |get_node| is called with $s=2^{30}$, it simply merges adjacent free
4034 areas and returns the value |max_halfword|.
4035
4036 @<Declarations@>=
4037 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) ;
4038
4039 @ @c 
4040 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) { /* variable-size node allocation */
4041   pointer p; /* the node currently under inspection */
4042   pointer q;  /* the node physically after node |p| */
4043   integer r; /* the newly allocated node, or a candidate for this honor */
4044   integer t,tt; /* temporary registers */
4045 @^inner loop@>
4046  RESTART: 
4047   p=mp->rover; /* start at some free node in the ring */
4048   do {  
4049     @<Try to allocate within node |p| and its physical successors,
4050      and |goto found| if allocation was possible@>;
4051     if (rlink(p)==null || rlink(p)==p) {
4052       print_err("Free list garbled");
4053       help3("I found an entry in the list of free nodes that links")
4054        ("badly. I will try to ignore the broken link, but something")
4055        ("is seriously amiss. It is wise to warn the maintainers.")
4056           mp_error(mp);
4057       rlink(p)=mp->rover;
4058     }
4059         p=rlink(p); /* move to the next node in the ring */
4060   } while (p!=mp->rover); /* repeat until the whole list has been traversed */
4061   if ( s==010000000000 ) { 
4062     return max_halfword;
4063   };
4064   if ( mp->lo_mem_max+2<mp->hi_mem_min ) {
4065     if ( mp->lo_mem_max+2<=max_halfword ) {
4066       @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>;
4067     }
4068   }
4069   mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4070   /* sorry, nothing satisfactory is left */
4071 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4072 FOUND: 
4073   link(r)=null; /* this node is now nonempty */
4074   mp->var_used+=s; /* maintain usage statistics */
4075   return r;
4076 }
4077
4078 @ The lower part of |mem| grows by 1000 words at a time, unless
4079 we are very close to going under. When it grows, we simply link
4080 a new node into the available-space list. This method of controlled
4081 growth helps to keep the |mem| usage consecutive when \MP\ is
4082 implemented on ``virtual memory'' systems.
4083 @^virtual memory@>
4084
4085 @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>=
4086
4087   if ( mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max>=1998 ) {
4088     t=mp->lo_mem_max+1000;
4089   } else {
4090     t=mp->lo_mem_max+1+(mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max) / 2; 
4091     /* |lo_mem_max+2<=t<hi_mem_min| */
4092   }
4093   if ( t>max_halfword ) t=max_halfword;
4094   p=llink(mp->rover); q=mp->lo_mem_max; rlink(p)=q; llink(mp->rover)=q;
4095   rlink(q)=mp->rover; llink(q)=p; link(q)=empty_flag; 
4096   node_size(q)=t-mp->lo_mem_max;
4097   mp->lo_mem_max=t; link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4098   mp->rover=q; 
4099   goto RESTART;
4100 }
4101
4102 @ @<Try to allocate...@>=
4103 q=p+node_size(p); /* find the physical successor */
4104 while ( is_empty(q) ) { /* merge node |p| with node |q| */
4105   t=rlink(q); tt=llink(q);
4106 @^inner loop@>
4107   if ( q==mp->rover ) mp->rover=t;
4108   llink(t)=tt; rlink(tt)=t;
4109   q=q+node_size(q);
4110 }
4111 r=q-s;
4112 if ( r>p+1 ) {
4113   @<Allocate from the top of node |p| and |goto found|@>;
4114 }
4115 if ( r==p ) { 
4116   if ( rlink(p)!=p ) {
4117     @<Allocate entire node |p| and |goto found|@>;
4118   }
4119 }
4120 node_size(p)=q-p /* reset the size in case it grew */
4121
4122 @ @<Allocate from the top...@>=
4123
4124   node_size(p)=r-p; /* store the remaining size */
4125   mp->rover=p; /* start searching here next time */
4126   goto FOUND;
4127 }
4128
4129 @ Here we delete node |p| from the ring, and let |rover| rove around.
4130
4131 @<Allocate entire...@>=
4132
4133   mp->rover=rlink(p); t=llink(p);
4134   llink(mp->rover)=t; rlink(t)=mp->rover;
4135   goto FOUND;
4136 }
4137
4138 @ Conversely, when some variable-size node |p| of size |s| is no longer needed,
4139 the operation |free_node(p,s)| will make its words available, by inserting
4140 |p| as a new empty node just before where |rover| now points.
4141
4142 @<Declarations@>=
4143 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) ;
4144
4145 @ @c 
4146 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) { /* variable-size node
4147   liberation */
4148   pointer q; /* |llink(rover)| */
4149   node_size(p)=s; link(p)=empty_flag;
4150 @^inner loop@>
4151   q=llink(mp->rover); llink(p)=q; rlink(p)=mp->rover; /* set both links */
4152   llink(mp->rover)=p; rlink(q)=p; /* insert |p| into the ring */
4153   mp->var_used-=s; /* maintain statistics */
4154 }
4155
4156 @ Just before \.{INIMP} writes out the memory, it sorts the doubly linked
4157 available space list. The list is probably very short at such times, so a
4158 simple insertion sort is used. The smallest available location will be
4159 pointed to by |rover|, the next-smallest by |rlink(rover)|, etc.
4160
4161 @c 
4162 void mp_sort_avail (MP mp) { /* sorts the available variable-size nodes
4163   by location */
4164   pointer p,q,r; /* indices into |mem| */
4165   pointer old_rover; /* initial |rover| setting */
4166   p=mp_get_node(mp, 010000000000); /* merge adjacent free areas */
4167   p=rlink(mp->rover); rlink(mp->rover)=max_halfword; old_rover=mp->rover;
4168   while ( p!=old_rover ) {
4169     @<Sort |p| into the list starting at |rover|
4170      and advance |p| to |rlink(p)|@>;
4171   }
4172   p=mp->rover;
4173   while ( rlink(p)!=max_halfword ) { 
4174     llink(rlink(p))=p; p=rlink(p);
4175   };
4176   rlink(p)=mp->rover; llink(mp->rover)=p;
4177 }
4178
4179 @ The following |while| loop is guaranteed to
4180 terminate, since the list that starts at
4181 |rover| ends with |max_halfword| during the sorting procedure.
4182
4183 @<Sort |p|...@>=
4184 if ( p<mp->rover ) { 
4185   q=p; p=rlink(q); rlink(q)=mp->rover; mp->rover=q;
4186 } else  { 
4187   q=mp->rover;
4188   while ( rlink(q)<p ) q=rlink(q);
4189   r=rlink(p); rlink(p)=rlink(q); rlink(q)=p; p=r;
4190 }
4191
4192 @* \[11] Memory layout.
4193 Some areas of |mem| are dedicated to fixed usage, since static allocation is
4194 more efficient than dynamic allocation when we can get away with it. For
4195 example, locations |0| to |1| are always used to store a
4196 two-word dummy token whose second word is zero.
4197 The following macro definitions accomplish the static allocation by giving
4198 symbolic names to the fixed positions. Static variable-size nodes appear
4199 in locations |0| through |lo_mem_stat_max|, and static single-word nodes
4200 appear in locations |hi_mem_stat_min| through |mem_top|, inclusive.
4201
4202 @d null_dash (2) /* the first two words are reserved for a null value */
4203 @d dep_head (null_dash+3) /* we will define |dash_node_size=3| */
4204 @d zero_val (dep_head+2) /* two words for a permanently zero value */
4205 @d temp_val (zero_val+2) /* two words for a temporary value node */
4206 @d end_attr temp_val /* we use |end_attr+2| only */
4207 @d inf_val (end_attr+2) /* and |inf_val+1| only */
4208 @d test_pen (inf_val+2)
4209   /* nine words for a pen used when testing the turning number */
4210 @d bad_vardef (test_pen+9) /* two words for \&{vardef} error recovery */
4211 @d lo_mem_stat_max (bad_vardef+1)  /* largest statically
4212   allocated word in the variable-size |mem| */
4213 @#
4214 @d sentinel mp->mem_top /* end of sorted lists */
4215 @d temp_head (mp->mem_top-1) /* head of a temporary list of some kind */
4216 @d hold_head (mp->mem_top-2) /* head of a temporary list of another kind */
4217 @d spec_head (mp->mem_top-3) /* head of a list of unprocessed \&{special} items */
4218 @d hi_mem_stat_min (mp->mem_top-3) /* smallest statically allocated word in
4219   the one-word |mem| */
4220
4221 @ The following code gets the dynamic part of |mem| off to a good start,
4222 when \MP\ is initializing itself the slow way.
4223
4224 @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
4225 @^data structure assumptions@>
4226 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; /* initialize the dynamic memory */
4227 link(mp->rover)=empty_flag;
4228 node_size(mp->rover)=1000; /* which is a 1000-word available node */
4229 llink(mp->rover)=mp->rover; rlink(mp->rover)=mp->rover;
4230 mp->lo_mem_max=mp->rover+1000; 
4231 link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4232 for (k=hi_mem_stat_min;k<=(int)mp->mem_top;k++) {
4233   mp->mem[k]=mp->mem[mp->lo_mem_max]; /* clear list heads */
4234 }
4235 mp->avail=null; mp->mem_end=mp->mem_top;
4236 mp->hi_mem_min=hi_mem_stat_min; /* initialize the one-word memory */
4237 mp->var_used=lo_mem_stat_max+1; 
4238 mp->dyn_used=mp->mem_top+1-(hi_mem_stat_min);  /* initialize statistics */
4239 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>;
4240
4241 @ The procedure |flush_list(p)| frees an entire linked list of one-word
4242 nodes that starts at a given position, until coming to |sentinel| or a
4243 pointer that is not in the one-word region. Another procedure,
4244 |flush_node_list|, frees an entire linked list of one-word and two-word
4245 nodes, until coming to a |null| pointer.
4246 @^inner loop@>
4247
4248 @c 
4249 void mp_flush_list (MP mp,pointer p) { /* makes list of single-word nodes  available */
4250   pointer q,r; /* list traversers */
4251   if ( p>=mp->hi_mem_min ) if ( p!=sentinel ) { 
4252     r=p;
4253     do {  
4254       q=r; r=link(r); 
4255       decr(mp->dyn_used);
4256       if ( r<mp->hi_mem_min ) break;
4257     } while (r!=sentinel);
4258   /* now |q| is the last node on the list */
4259     link(q)=mp->avail; mp->avail=p;
4260   }
4261 }
4262 @#
4263 void mp_flush_node_list (MP mp,pointer p) {
4264   pointer q; /* the node being recycled */
4265   while ( p!=null ){ 
4266     q=p; p=link(p);
4267     if ( q<mp->hi_mem_min ) 
4268       mp_free_node(mp, q,2);
4269     else 
4270       free_avail(q);
4271   }
4272 }
4273
4274 @ If \MP\ is extended improperly, the |mem| array might get screwed up.
4275 For example, some pointers might be wrong, or some ``dead'' nodes might not
4276 have been freed when the last reference to them disappeared. Procedures
4277 |check_mem| and |search_mem| are available to help diagnose such
4278 problems. These procedures make use of two arrays called |free| and
4279 |was_free| that are present only if \MP's debugging routines have
4280 been included. (You may want to decrease the size of |mem| while you
4281 @^debugging@>
4282 are debugging.)
4283
4284 Because |boolean|s are typedef-d as ints, it is better to use
4285 unsigned chars here.
4286
4287 @<Glob...@>=
4288 unsigned char *free; /* free cells */
4289 unsigned char *was_free; /* previously free cells */
4290 pointer was_mem_end; pointer was_lo_max; pointer was_hi_min;
4291   /* previous |mem_end|, |lo_mem_max|,and |hi_mem_min| */
4292 boolean panicking; /* do we want to check memory constantly? */
4293
4294 @ @<Allocate or initialize ...@>=
4295 mp->free = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (unsigned char));
4296 mp->was_free = xmalloc ((mp->mem_max+1), sizeof (unsigned char));
4297
4298 @ @<Dealloc variables@>=
4299 xfree(mp->free);
4300 xfree(mp->was_free);
4301
4302 @ @<Allocate or ...@>=
4303 mp->was_mem_end=0; /* indicate that everything was previously free */
4304 mp->was_lo_max=0; mp->was_hi_min=mp->mem_max;
4305 mp->panicking=false;
4306
4307 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
4308 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) ;
4309
4310 @ @c
4311 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) {
4312    XREALLOC(mp->free,     l, unsigned char);
4313    XREALLOC(mp->was_free, l, unsigned char);
4314    if (mp->mem) {
4315          int newarea = l-mp->mem_max;
4316      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4317      memset (mp->mem+(mp->mem_max+1),0,sizeof(memory_word)*(newarea));
4318    } else {
4319      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4320      memset(mp->mem,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
4321    }
4322    mp->mem_max = l;
4323    if (mp->ini_version) 
4324      mp->mem_top = l;
4325 }
4326
4327
4328
4329 @ Procedure |check_mem| makes sure that the available space lists of
4330 |mem| are well formed, and it optionally prints out all locations
4331 that are reserved now but were free the last time this procedure was called.
4332
4333 @c 
4334 void mp_check_mem (MP mp,boolean print_locs ) {
4335   pointer p,q,r; /* current locations of interest in |mem| */
4336   boolean clobbered; /* is something amiss? */
4337   for (p=0;p<=mp->lo_mem_max;p++) {
4338     mp->free[p]=false; /* you can probably do this faster */
4339   }
4340   for (p=mp->hi_mem_min;p<= mp->mem_end;p++) {
4341     mp->free[p]=false; /* ditto */
4342   }
4343   @<Check single-word |avail| list@>;
4344   @<Check variable-size |avail| list@>;
4345   @<Check flags of unavailable nodes@>;
4346   @<Check the list of linear dependencies@>;
4347   if ( print_locs ) {
4348     @<Print newly busy locations@>;
4349   }
4350   memcpy(mp->was_free,mp->free, sizeof(char)*(mp->mem_end+1));
4351   mp->was_mem_end=mp->mem_end; 
4352   mp->was_lo_max=mp->lo_mem_max; 
4353   mp->was_hi_min=mp->hi_mem_min;
4354 }
4355
4356 @ @<Check single-word...@>=
4357 p=mp->avail; q=null; clobbered=false;
4358 while ( p!=null ) { 
4359   if ( (p>mp->mem_end)||(p<mp->hi_mem_min) ) clobbered=true;
4360   else if ( mp->free[p] ) clobbered=true;
4361   if ( clobbered ) { 
4362     mp_print_nl(mp, "AVAIL list clobbered at ");
4363 @.AVAIL list clobbered...@>
4364     mp_print_int(mp, q); break;
4365   }
4366   mp->free[p]=true; q=p; p=link(q);
4367 }
4368
4369 @ @<Check variable-size...@>=
4370 p=mp->rover; q=null; clobbered=false;
4371 do {  
4372   if ( (p>=mp->lo_mem_max)||(p<0) ) clobbered=true;
4373   else if ( (rlink(p)>=mp->lo_mem_max)||(rlink(p)<0) ) clobbered=true;
4374   else if (  !(is_empty(p))||(node_size(p)<2)||
4375    (p+node_size(p)>mp->lo_mem_max)|| (llink(rlink(p))!=p) ) clobbered=true;
4376   if ( clobbered ) { 
4377     mp_print_nl(mp, "Double-AVAIL list clobbered at ");
4378 @.Double-AVAIL list clobbered...@>
4379     mp_print_int(mp, q); break;
4380   }
4381   for (q=p;q<=p+node_size(p)-1;q++) { /* mark all locations free */
4382     if ( mp->free[q] ) { 
4383       mp_print_nl(mp, "Doubly free location at ");
4384 @.Doubly free location...@>
4385       mp_print_int(mp, q); break;
4386     }
4387     mp->free[q]=true;
4388   }
4389   q=p; p=rlink(p);
4390 } while (p!=mp->rover)
4391
4392
4393 @ @<Check flags...@>=
4394 p=0;
4395 while ( p<=mp->lo_mem_max ) { /* node |p| should not be empty */
4396   if ( is_empty(p) ) {
4397     mp_print_nl(mp, "Bad flag at "); mp_print_int(mp, p);
4398 @.Bad flag...@>
4399   }
4400   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && ! mp->free[p] ) incr(p);
4401   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && mp->free[p] ) incr(p);
4402 }
4403
4404 @ @<Print newly busy...@>=
4405
4406   @<Do intialization required before printing new busy locations@>;
4407   mp_print_nl(mp, "New busy locs:");
4408 @.New busy locs@>
4409   for (p=0;p<= mp->lo_mem_max;p++ ) {
4410     if ( ! mp->free[p] && ((p>mp->was_lo_max) || mp->was_free[p]) ) {
4411       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4412     }
4413   }
4414   for (p=mp->hi_mem_min;p<=mp->mem_end;p++ ) {
4415     if ( ! mp->free[p] &&
4416         ((p<mp->was_hi_min) || (p>mp->was_mem_end) || mp->was_free[p]) ) {
4417       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4418     }
4419   }
4420   @<Finish printing new busy locations@>;
4421 }
4422
4423 @ There might be many new busy locations so we are careful to print contiguous
4424 blocks compactly.  During this operation |q| is the last new busy location and
4425 |r| is the start of the block containing |q|.
4426
4427 @<Indicate that |p| is a new busy location@>=
4428
4429   if ( p>q+1 ) { 
4430     if ( q>r ) { 
4431       mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4432     }
4433     mp_print_char(mp, ' '); mp_print_int(mp, p);
4434     r=p;
4435   }
4436   q=p;
4437 }
4438
4439 @ @<Do intialization required before printing new busy locations@>=
4440 q=mp->mem_max; r=mp->mem_max
4441
4442 @ @<Finish printing new busy locations@>=
4443 if ( q>r ) { 
4444   mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4445 }
4446
4447 @ The |search_mem| procedure attempts to answer the question ``Who points
4448 to node~|p|?'' In doing so, it fetches |link| and |info| fields of |mem|
4449 that might not be of type |two_halves|. Strictly speaking, this is
4450 @^dirty \PASCAL@>
4451 undefined in \PASCAL, and it can lead to ``false drops'' (words that seem to
4452 point to |p| purely by coincidence). But for debugging purposes, we want
4453 to rule out the places that do {\sl not\/} point to |p|, so a few false
4454 drops are tolerable.
4455
4456 @c
4457 void mp_search_mem (MP mp, pointer p) { /* look for pointers to |p| */
4458   integer q; /* current position being searched */
4459   for (q=0;q<=mp->lo_mem_max;q++) { 
4460     if ( link(q)==p ){ 
4461       mp_print_nl(mp, "LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4462     }
4463     if ( info(q)==p ) { 
4464       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4465     }
4466   }
4467   for (q=mp->hi_mem_min;q<=mp->mem_end;q++) {
4468     if ( link(q)==p ) {
4469       mp_print_nl(mp, "LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4470     }
4471     if ( info(q)==p ) {
4472       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4473     }
4474   }
4475   @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>;
4476 }
4477
4478 @* \[12] The command codes.
4479 Before we can go much further, we need to define symbolic names for the internal
4480 code numbers that represent the various commands obeyed by \MP. These codes
4481 are somewhat arbitrary, but not completely so. For example,
4482 some codes have been made adjacent so that |case| statements in the
4483 program need not consider cases that are widely spaced, or so that |case|
4484 statements can be replaced by |if| statements. A command can begin an
4485 expression if and only if its code lies between |min_primary_command| and
4486 |max_primary_command|, inclusive. The first token of a statement that doesn't
4487 begin with an expression has a command code between |min_command| and
4488 |max_statement_command|, inclusive. Anything less than |min_command| is
4489 eliminated during macro expansions, and anything no more than |max_pre_command|
4490 is eliminated when expanding \TeX\ material.  Ranges such as
4491 |min_secondary_command..max_secondary_command| are used when parsing
4492 expressions, but the relative ordering within such a range is generally not
4493 critical.
4494
4495 The ordering of the highest-numbered commands
4496 (|comma<semicolon<end_group<stop|) is crucial for the parsing and
4497 error-recovery methods of this program as is the ordering |if_test<fi_or_else|
4498 for the smallest two commands.  The ordering is also important in the ranges
4499 |numeric_token..plus_or_minus| and |left_brace..ampersand|.
4500
4501 At any rate, here is the list, for future reference.
4502
4503 @d start_tex 1 /* begin \TeX\ material (\&{btex}, \&{verbatimtex}) */
4504 @d etex_marker 2 /* end \TeX\ material (\&{etex}) */
4505 @d mpx_break 3 /* stop reading an \.{MPX} file (\&{mpxbreak}) */
4506 @d max_pre_command mpx_break
4507 @d if_test 4 /* conditional text (\&{if}) */
4508 @d fi_or_else 5 /* delimiters for conditionals (\&{elseif}, \&{else}, \&{fi} */
4509 @d input 6 /* input a source file (\&{input}, \&{endinput}) */
4510 @d iteration 7 /* iterate (\&{for}, \&{forsuffixes}, \&{forever}, \&{endfor}) */
4511 @d repeat_loop 8 /* special command substituted for \&{endfor} */
4512 @d exit_test 9 /* premature exit from a loop (\&{exitif}) */
4513 @d relax 10 /* do nothing (\.{\char`\\}) */
4514 @d scan_tokens 11 /* put a string into the input buffer */
4515 @d expand_after 12 /* look ahead one token */
4516 @d defined_macro 13 /* a macro defined by the user */
4517 @d min_command (defined_macro+1)
4518 @d save_command 14 /* save a list of tokens (\&{save}) */
4519 @d interim_command 15 /* save an internal quantity (\&{interim}) */
4520 @d let_command 16 /* redefine a symbolic token (\&{let}) */
4521 @d new_internal 17 /* define a new internal quantity (\&{newinternal}) */
4522 @d macro_def 18 /* define a macro (\&{def}, \&{vardef}, etc.) */
4523 @d ship_out_command 19 /* output a character (\&{shipout}) */
4524 @d add_to_command 20 /* add to edges (\&{addto}) */
4525 @d bounds_command 21  /* add bounding path to edges (\&{setbounds}, \&{clip}) */
4526 @d tfm_command 22 /* command for font metric info (\&{ligtable}, etc.) */
4527 @d protection_command 23 /* set protection flag (\&{outer}, \&{inner}) */
4528 @d show_command 24 /* diagnostic output (\&{show}, \&{showvariable}, etc.) */
4529 @d mode_command 25 /* set interaction level (\&{batchmode}, etc.) */
4530 @d random_seed 26 /* initialize random number generator (\&{randomseed}) */
4531 @d message_command 27 /* communicate to user (\&{message}, \&{errmessage}) */
4532 @d every_job_command 28 /* designate a starting token (\&{everyjob}) */
4533 @d delimiters 29 /* define a pair of delimiters (\&{delimiters}) */
4534 @d special_command 30 /* output special info (\&{special})
4535                        or font map info (\&{fontmapfile}, \&{fontmapline}) */
4536 @d write_command 31 /* write text to a file (\&{write}) */
4537 @d type_name 32 /* declare a type (\&{numeric}, \&{pair}, etc. */
4538 @d max_statement_command type_name
4539 @d min_primary_command type_name
4540 @d left_delimiter 33 /* the left delimiter of a matching pair */
4541 @d begin_group 34 /* beginning of a group (\&{begingroup}) */
4542 @d nullary 35 /* an operator without arguments (e.g., \&{normaldeviate}) */
4543 @d unary 36 /* an operator with one argument (e.g., \&{sqrt}) */
4544 @d str_op 37 /* convert a suffix to a string (\&{str}) */
4545 @d cycle 38 /* close a cyclic path (\&{cycle}) */
4546 @d primary_binary 39 /* binary operation taking `\&{of}' (e.g., \&{point}) */
4547 @d capsule_token 40 /* a value that has been put into a token list */
4548 @d string_token 41 /* a string constant (e.g., |"hello"|) */
4549 @d internal_quantity 42 /* internal numeric parameter (e.g., \&{pausing}) */
4550 @d min_suffix_token internal_quantity
4551 @d tag_token 43 /* a symbolic token without a primitive meaning */
4552 @d numeric_token 44 /* a numeric constant (e.g., \.{3.14159}) */
4553 @d max_suffix_token numeric_token
4554 @d plus_or_minus 45 /* either `\.+' or `\.-' */
4555 @d max_primary_command plus_or_minus /* should also be |numeric_token+1| */
4556 @d min_tertiary_command plus_or_minus
4557 @d tertiary_secondary_macro 46 /* a macro defined by \&{secondarydef} */
4558 @d tertiary_binary 47 /* an operator at the tertiary level (e.g., `\.{++}') */
4559 @d max_tertiary_command tertiary_binary
4560 @d left_brace 48 /* the operator `\.{\char`\{}' */
4561 @d min_expression_command left_brace
4562 @d path_join 49 /* the operator `\.{..}' */
4563 @d ampersand 50 /* the operator `\.\&' */
4564 @d expression_tertiary_macro 51 /* a macro defined by \&{tertiarydef} */
4565 @d expression_binary 52 /* an operator at the expression level (e.g., `\.<') */
4566 @d equals 53 /* the operator `\.=' */
4567 @d max_expression_command equals
4568 @d and_command 54 /* the operator `\&{and}' */
4569 @d min_secondary_command and_command
4570 @d secondary_primary_macro 55 /* a macro defined by \&{primarydef} */
4571 @d slash 56 /* the operator `\./' */
4572 @d secondary_binary 57 /* an operator at the binary level (e.g., \&{shifted}) */
4573 @d max_secondary_command secondary_binary
4574 @d param_type 58 /* type of parameter (\&{primary}, \&{expr}, \&{suffix}, etc.) */
4575 @d controls 59 /* specify control points explicitly (\&{controls}) */
4576 @d tension 60 /* specify tension between knots (\&{tension}) */
4577 @d at_least 61 /* bounded tension value (\&{atleast}) */
4578 @d curl_command 62 /* specify curl at an end knot (\&{curl}) */
4579 @d macro_special 63 /* special macro operators (\&{quote}, \.{\#\AT!}, etc.) */
4580 @d right_delimiter 64 /* the right delimiter of a matching pair */
4581 @d left_bracket 65 /* the operator `\.[' */
4582 @d right_bracket 66 /* the operator `\.]' */
4583 @d right_brace 67 /* the operator `\.{\char`\}}' */
4584 @d with_option 68 /* option for filling (\&{withpen}, \&{withweight}, etc.) */
4585 @d thing_to_add 69
4586   /* variant of \&{addto} (\&{contour}, \&{doublepath}, \&{also}) */
4587 @d of_token 70 /* the operator `\&{of}' */
4588 @d to_token 71 /* the operator `\&{to}' */
4589 @d step_token 72 /* the operator `\&{step}' */
4590 @d until_token 73 /* the operator `\&{until}' */
4591 @d within_token 74 /* the operator `\&{within}' */
4592 @d lig_kern_token 75
4593   /* the operators `\&{kern}' and `\.{=:}' and `\.{=:\char'174}, etc. */
4594 @d assignment 76 /* the operator `\.{:=}' */
4595 @d skip_to 77 /* the operation `\&{skipto}' */
4596 @d bchar_label 78 /* the operator `\.{\char'174\char'174:}' */
4597 @d double_colon 79 /* the operator `\.{::}' */
4598 @d colon 80 /* the operator `\.:' */
4599 @#
4600 @d comma 81 /* the operator `\.,', must be |colon+1| */
4601 @d end_of_statement (mp->cur_cmd>comma)
4602 @d semicolon 82 /* the operator `\.;', must be |comma+1| */
4603 @d end_group 83 /* end a group (\&{endgroup}), must be |semicolon+1| */
4604 @d stop 84 /* end a job (\&{end}, \&{dump}), must be |end_group+1| */
4605 @d max_command_code stop
4606 @d outer_tag (max_command_code+1) /* protection code added to command code */
4607
4608 @<Types...@>=
4609 typedef int command_code;
4610
4611 @ Variables and capsules in \MP\ have a variety of ``types,''
4612 distinguished by the code numbers defined here. These numbers are also
4613 not completely arbitrary.  Things that get expanded must have types
4614 |>mp_independent|; a type remaining after expansion is numeric if and only if
4615 its code number is at least |numeric_type|; objects containing numeric
4616 parts must have types between |transform_type| and |pair_type|;
4617 all other types must be smaller than |transform_type|; and among the types
4618 that are not unknown or vacuous, the smallest two must be |boolean_type|
4619 and |string_type| in that order.
4620  
4621 @d undefined 0 /* no type has been declared */
4622 @d unknown_tag 1 /* this constant is added to certain type codes below */
4623 @d unknown_types mp_unknown_boolean: case mp_unknown_string:
4624   case mp_unknown_pen: case mp_unknown_picture: case mp_unknown_path
4625
4626 @<Types...@>=
4627 enum mp_variable_type {
4628 mp_vacuous=1, /* no expression was present */
4629 mp_boolean_type, /* \&{boolean} with a known value */
4630 mp_unknown_boolean,
4631 mp_string_type, /* \&{string} with a known value */
4632 mp_unknown_string,
4633 mp_pen_type, /* \&{pen} with a known value */
4634 mp_unknown_pen,
4635 mp_path_type, /* \&{path} with a known value */
4636 mp_unknown_path,
4637 mp_picture_type, /* \&{picture} with a known value */
4638 mp_unknown_picture,
4639 mp_transform_type, /* \&{transform} variable or capsule */
4640 mp_color_type, /* \&{color} variable or capsule */
4641 mp_cmykcolor_type, /* \&{cmykcolor} variable or capsule */
4642 mp_pair_type, /* \&{pair} variable or capsule */
4643 mp_numeric_type, /* variable that has been declared \&{numeric} but not used */
4644 mp_known, /* \&{numeric} with a known value */
4645 mp_dependent, /* a linear combination with |fraction| coefficients */
4646 mp_proto_dependent, /* a linear combination with |scaled| coefficients */
4647 mp_independent, /* \&{numeric} with unknown value */
4648 mp_token_list, /* variable name or suffix argument or text argument */
4649 mp_structured, /* variable with subscripts and attributes */
4650 mp_unsuffixed_macro, /* variable defined with \&{vardef} but no \.{\AT!\#} */
4651 mp_suffixed_macro /* variable defined with \&{vardef} and \.{\AT!\#} */
4652 } ;
4653
4654 @ @<Declarations@>=
4655 void mp_print_type (MP mp,small_number t) ;
4656
4657 @ @<Basic printing procedures@>=
4658 void mp_print_type (MP mp,small_number t) { 
4659   switch (t) {
4660   case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
4661   case mp_boolean_type:mp_print(mp, "boolean"); break;
4662   case mp_unknown_boolean:mp_print(mp, "unknown boolean"); break;
4663   case mp_string_type:mp_print(mp, "string"); break;
4664   case mp_unknown_string:mp_print(mp, "unknown string"); break;
4665   case mp_pen_type:mp_print(mp, "pen"); break;
4666   case mp_unknown_pen:mp_print(mp, "unknown pen"); break;
4667   case mp_path_type:mp_print(mp, "path"); break;
4668   case mp_unknown_path:mp_print(mp, "unknown path"); break;
4669   case mp_picture_type:mp_print(mp, "picture"); break;
4670   case mp_unknown_picture:mp_print(mp, "unknown picture"); break;
4671   case mp_transform_type:mp_print(mp, "transform"); break;
4672   case mp_color_type:mp_print(mp, "color"); break;
4673   case mp_cmykcolor_type:mp_print(mp, "cmykcolor"); break;
4674   case mp_pair_type:mp_print(mp, "pair"); break;
4675   case mp_known:mp_print(mp, "known numeric"); break;
4676   case mp_dependent:mp_print(mp, "dependent"); break;
4677   case mp_proto_dependent:mp_print(mp, "proto-dependent"); break;
4678   case mp_numeric_type:mp_print(mp, "numeric"); break;
4679   case mp_independent:mp_print(mp, "independent"); break;
4680   case mp_token_list:mp_print(mp, "token list"); break;
4681   case mp_structured:mp_print(mp, "mp_structured"); break;
4682   case mp_unsuffixed_macro:mp_print(mp, "unsuffixed macro"); break;
4683   case mp_suffixed_macro:mp_print(mp, "suffixed macro"); break;
4684   default: mp_print(mp, "undefined"); break;
4685   }
4686 }
4687
4688 @ Values inside \MP\ are stored in two-word nodes that have a |name_type|
4689 as well as a |type|. The possibilities for |name_type| are defined
4690 here; they will be explained in more detail later.
4691
4692 @<Types...@>=
4693 enum mp_name_type {
4694  mp_root=0, /* |name_type| at the top level of a variable */
4695  mp_saved_root, /* same, when the variable has been saved */
4696  mp_structured_root, /* |name_type| where a |mp_structured| branch occurs */
4697  mp_subscr, /* |name_type| in a subscript node */
4698  mp_attr, /* |name_type| in an attribute node */
4699  mp_x_part_sector, /* |name_type| in the \&{xpart} of a node */
4700  mp_y_part_sector, /* |name_type| in the \&{ypart} of a node */
4701  mp_xx_part_sector, /* |name_type| in the \&{xxpart} of a node */
4702  mp_xy_part_sector, /* |name_type| in the \&{xypart} of a node */
4703  mp_yx_part_sector, /* |name_type| in the \&{yxpart} of a node */
4704  mp_yy_part_sector, /* |name_type| in the \&{yypart} of a node */
4705  mp_red_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4706  mp_green_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4707  mp_blue_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4708  mp_cyan_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4709  mp_magenta_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4710  mp_yellow_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4711  mp_black_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4712  mp_grey_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4713  mp_capsule, /* |name_type| in stashed-away subexpressions */
4714  mp_token  /* |name_type| in a numeric token or string token */
4715 };
4716
4717 @ Primitive operations that produce values have a secondary identification
4718 code in addition to their command code; it's something like genera and species.
4719 For example, `\.*' has the command code |primary_binary|, and its
4720 secondary identification is |times|. The secondary codes start at 30 so that
4721 they don't overlap with the type codes; some type codes (e.g., |mp_string_type|)
4722 are used as operators as well as type identifications.  The relative values
4723 are not critical, except for |true_code..false_code|, |or_op..and_op|,
4724 and |filled_op..bounded_op|.  The restrictions are that
4725 |and_op-false_code=or_op-true_code|, that the ordering of
4726 |x_part...blue_part| must match that of |x_part_sector..mp_blue_part_sector|,
4727 and the ordering of |filled_op..bounded_op| must match that of the code
4728 values they test for.
4729
4730 @d true_code 30 /* operation code for \.{true} */
4731 @d false_code 31 /* operation code for \.{false} */
4732 @d null_picture_code 32 /* operation code for \.{nullpicture} */
4733 @d null_pen_code 33 /* operation code for \.{nullpen} */
4734 @d job_name_op 34 /* operation code for \.{jobname} */
4735 @d read_string_op 35 /* operation code for \.{readstring} */
4736 @d pen_circle 36 /* operation code for \.{pencircle} */
4737 @d normal_deviate 37 /* operation code for \.{normaldeviate} */
4738 @d read_from_op 38 /* operation code for \.{readfrom} */
4739 @d close_from_op 39 /* operation code for \.{closefrom} */
4740 @d odd_op 40 /* operation code for \.{odd} */
4741 @d known_op 41 /* operation code for \.{known} */
4742 @d unknown_op 42 /* operation code for \.{unknown} */
4743 @d not_op 43 /* operation code for \.{not} */
4744 @d decimal 44 /* operation code for \.{decimal} */
4745 @d reverse 45 /* operation code for \.{reverse} */
4746 @d make_path_op 46 /* operation code for \.{makepath} */
4747 @d make_pen_op 47 /* operation code for \.{makepen} */
4748 @d oct_op 48 /* operation code for \.{oct} */
4749 @d hex_op 49 /* operation code for \.{hex} */
4750 @d ASCII_op 50 /* operation code for \.{ASCII} */
4751 @d char_op 51 /* operation code for \.{char} */
4752 @d length_op 52 /* operation code for \.{length} */
4753 @d turning_op 53 /* operation code for \.{turningnumber} */
4754 @d color_model_part 54 /* operation code for \.{colormodel} */
4755 @d x_part 55 /* operation code for \.{xpart} */
4756 @d y_part 56 /* operation code for \.{ypart} */
4757 @d xx_part 57 /* operation code for \.{xxpart} */
4758 @d xy_part 58 /* operation code for \.{xypart} */
4759 @d yx_part 59 /* operation code for \.{yxpart} */
4760 @d yy_part 60 /* operation code for \.{yypart} */
4761 @d red_part 61 /* operation code for \.{redpart} */
4762 @d green_part 62 /* operation code for \.{greenpart} */
4763 @d blue_part 63 /* operation code for \.{bluepart} */
4764 @d cyan_part 64 /* operation code for \.{cyanpart} */
4765 @d magenta_part 65 /* operation code for \.{magentapart} */
4766 @d yellow_part 66 /* operation code for \.{yellowpart} */
4767 @d black_part 67 /* operation code for \.{blackpart} */
4768 @d grey_part 68 /* operation code for \.{greypart} */
4769 @d font_part 69 /* operation code for \.{fontpart} */
4770 @d text_part 70 /* operation code for \.{textpart} */
4771 @d path_part 71 /* operation code for \.{pathpart} */
4772 @d pen_part 72 /* operation code for \.{penpart} */
4773 @d dash_part 73 /* operation code for \.{dashpart} */
4774 @d sqrt_op 74 /* operation code for \.{sqrt} */
4775 @d m_exp_op 75 /* operation code for \.{mexp} */
4776 @d m_log_op 76 /* operation code for \.{mlog} */
4777 @d sin_d_op 77 /* operation code for \.{sind} */
4778 @d cos_d_op 78 /* operation code for \.{cosd} */
4779 @d floor_op 79 /* operation code for \.{floor} */
4780 @d uniform_deviate 80 /* operation code for \.{uniformdeviate} */
4781 @d char_exists_op 81 /* operation code for \.{charexists} */
4782 @d font_size 82 /* operation code for \.{fontsize} */
4783 @d ll_corner_op 83 /* operation code for \.{llcorner} */
4784 @d lr_corner_op 84 /* operation code for \.{lrcorner} */
4785 @d ul_corner_op 85 /* operation code for \.{ulcorner} */
4786 @d ur_corner_op 86 /* operation code for \.{urcorner} */
4787 @d arc_length 87 /* operation code for \.{arclength} */
4788 @d angle_op 88 /* operation code for \.{angle} */
4789 @d cycle_op 89 /* operation code for \.{cycle} */
4790 @d filled_op 90 /* operation code for \.{filled} */
4791 @d stroked_op 91 /* operation code for \.{stroked} */
4792 @d textual_op 92 /* operation code for \.{textual} */
4793 @d clipped_op 93 /* operation code for \.{clipped} */
4794 @d bounded_op 94 /* operation code for \.{bounded} */
4795 @d plus 95 /* operation code for \.+ */
4796 @d minus 96 /* operation code for \.- */
4797 @d times 97 /* operation code for \.* */
4798 @d over 98 /* operation code for \./ */
4799 @d pythag_add 99 /* operation code for \.{++} */
4800 @d pythag_sub 100 /* operation code for \.{+-+} */
4801 @d or_op 101 /* operation code for \.{or} */
4802 @d and_op 102 /* operation code for \.{and} */
4803 @d less_than 103 /* operation code for \.< */
4804 @d less_or_equal 104 /* operation code for \.{<=} */
4805 @d greater_than 105 /* operation code for \.> */
4806 @d greater_or_equal 106 /* operation code for \.{>=} */
4807 @d equal_to 107 /* operation code for \.= */
4808 @d unequal_to 108 /* operation code for \.{<>} */
4809 @d concatenate 109 /* operation code for \.\& */
4810 @d rotated_by 110 /* operation code for \.{rotated} */
4811 @d slanted_by 111 /* operation code for \.{slanted} */
4812 @d scaled_by 112 /* operation code for \.{scaled} */
4813 @d shifted_by 113 /* operation code for \.{shifted} */
4814 @d transformed_by 114 /* operation code for \.{transformed} */
4815 @d x_scaled 115 /* operation code for \.{xscaled} */
4816 @d y_scaled 116 /* operation code for \.{yscaled} */
4817 @d z_scaled 117 /* operation code for \.{zscaled} */
4818 @d in_font 118 /* operation code for \.{infont} */
4819 @d intersect 119 /* operation code for \.{intersectiontimes} */
4820 @d double_dot 120 /* operation code for improper \.{..} */
4821 @d substring_of 121 /* operation code for \.{substring} */
4822 @d min_of substring_of
4823 @d subpath_of 122 /* operation code for \.{subpath} */
4824 @d direction_time_of 123 /* operation code for \.{directiontime} */
4825 @d point_of 124 /* operation code for \.{point} */
4826 @d precontrol_of 125 /* operation code for \.{precontrol} */
4827 @d postcontrol_of 126 /* operation code for \.{postcontrol} */
4828 @d pen_offset_of 127 /* operation code for \.{penoffset} */
4829 @d arc_time_of 128 /* operation code for \.{arctime} */
4830 @d mp_version 129 /* operation code for \.{mpversion} */
4831 @d envelope_of 130 /* operation code for \{.envelope} */
4832
4833 @c void mp_print_op (MP mp,quarterword c) { 
4834   if (c<=mp_numeric_type ) {
4835     mp_print_type(mp, c);
4836   } else {
4837     switch (c) {
4838     case true_code:mp_print(mp, "true"); break;
4839     case false_code:mp_print(mp, "false"); break;
4840     case null_picture_code:mp_print(mp, "nullpicture"); break;
4841     case null_pen_code:mp_print(mp, "nullpen"); break;
4842     case job_name_op:mp_print(mp, "jobname"); break;
4843     case read_string_op:mp_print(mp, "readstring"); break;
4844     case pen_circle:mp_print(mp, "pencircle"); break;
4845     case normal_deviate:mp_print(mp, "normaldeviate"); break;
4846     case read_from_op:mp_print(mp, "readfrom"); break;
4847     case close_from_op:mp_print(mp, "closefrom"); break;
4848     case odd_op:mp_print(mp, "odd"); break;
4849     case known_op:mp_print(mp, "known"); break;
4850     case unknown_op:mp_print(mp, "unknown"); break;
4851     case not_op:mp_print(mp, "not"); break;
4852     case decimal:mp_print(mp, "decimal"); break;
4853     case reverse:mp_print(mp, "reverse"); break;
4854     case make_path_op:mp_print(mp, "makepath"); break;
4855     case make_pen_op:mp_print(mp, "makepen"); break;
4856     case oct_op:mp_print(mp, "oct"); break;
4857     case hex_op:mp_print(mp, "hex"); break;
4858     case ASCII_op:mp_print(mp, "ASCII"); break;
4859     case char_op:mp_print(mp, "char"); break;
4860     case length_op:mp_print(mp, "length"); break;
4861     case turning_op:mp_print(mp, "turningnumber"); break;
4862     case x_part:mp_print(mp, "xpart"); break;
4863     case y_part:mp_print(mp, "ypart"); break;
4864     case xx_part:mp_print(mp, "xxpart"); break;
4865     case xy_part:mp_print(mp, "xypart"); break;
4866     case yx_part:mp_print(mp, "yxpart"); break;
4867     case yy_part:mp_print(mp, "yypart"); break;
4868     case red_part:mp_print(mp, "redpart"); break;
4869     case green_part:mp_print(mp, "greenpart"); break;
4870     case blue_part:mp_print(mp, "bluepart"); break;
4871     case cyan_part:mp_print(mp, "cyanpart"); break;
4872     case magenta_part:mp_print(mp, "magentapart"); break;
4873     case yellow_part:mp_print(mp, "yellowpart"); break;
4874     case black_part:mp_print(mp, "blackpart"); break;
4875     case grey_part:mp_print(mp, "greypart"); break;
4876     case color_model_part:mp_print(mp, "colormodel"); break;
4877     case font_part:mp_print(mp, "fontpart"); break;
4878     case text_part:mp_print(mp, "textpart"); break;
4879     case path_part:mp_print(mp, "pathpart"); break;
4880     case pen_part:mp_print(mp, "penpart"); break;
4881     case dash_part:mp_print(mp, "dashpart"); break;
4882     case sqrt_op:mp_print(mp, "sqrt"); break;
4883     case m_exp_op:mp_print(mp, "mexp"); break;
4884     case m_log_op:mp_print(mp, "mlog"); break;
4885     case sin_d_op:mp_print(mp, "sind"); break;
4886     case cos_d_op:mp_print(mp, "cosd"); break;
4887     case floor_op:mp_print(mp, "floor"); break;
4888     case uniform_deviate:mp_print(mp, "uniformdeviate"); break;
4889     case char_exists_op:mp_print(mp, "charexists"); break;
4890     case font_size:mp_print(mp, "fontsize"); break;
4891     case ll_corner_op:mp_print(mp, "llcorner"); break;
4892     case lr_corner_op:mp_print(mp, "lrcorner"); break;
4893     case ul_corner_op:mp_print(mp, "ulcorner"); break;
4894     case ur_corner_op:mp_print(mp, "urcorner"); break;
4895     case arc_length:mp_print(mp, "arclength"); break;
4896     case angle_op:mp_print(mp, "angle"); break;
4897     case cycle_op:mp_print(mp, "cycle"); break;
4898     case filled_op:mp_print(mp, "filled"); break;
4899     case stroked_op:mp_print(mp, "stroked"); break;
4900     case textual_op:mp_print(mp, "textual"); break;
4901     case clipped_op:mp_print(mp, "clipped"); break;
4902     case bounded_op:mp_print(mp, "bounded"); break;
4903     case plus:mp_print_char(mp, '+'); break;
4904     case minus:mp_print_char(mp, '-'); break;
4905     case times:mp_print_char(mp, '*'); break;
4906     case over:mp_print_char(mp, '/'); break;
4907     case pythag_add:mp_print(mp, "++"); break;
4908     case pythag_sub:mp_print(mp, "+-+"); break;
4909     case or_op:mp_print(mp, "or"); break;
4910     case and_op:mp_print(mp, "and"); break;
4911     case less_than:mp_print_char(mp, '<'); break;
4912     case less_or_equal:mp_print(mp, "<="); break;
4913     case greater_than:mp_print_char(mp, '>'); break;
4914     case greater_or_equal:mp_print(mp, ">="); break;
4915     case equal_to:mp_print_char(mp, '='); break;
4916     case unequal_to:mp_print(mp, "<>"); break;
4917     case concatenate:mp_print(mp, "&"); break;
4918     case rotated_by:mp_print(mp, "rotated"); break;
4919     case slanted_by:mp_print(mp, "slanted"); break;
4920     case scaled_by:mp_print(mp, "scaled"); break;
4921     case shifted_by:mp_print(mp, "shifted"); break;
4922     case transformed_by:mp_print(mp, "transformed"); break;
4923     case x_scaled:mp_print(mp, "xscaled"); break;
4924     case y_scaled:mp_print(mp, "yscaled"); break;
4925     case z_scaled:mp_print(mp, "zscaled"); break;
4926     case in_font:mp_print(mp, "infont"); break;
4927     case intersect:mp_print(mp, "intersectiontimes"); break;
4928     case substring_of:mp_print(mp, "substring"); break;
4929     case subpath_of:mp_print(mp, "subpath"); break;
4930     case direction_time_of:mp_print(mp, "directiontime"); break;
4931     case point_of:mp_print(mp, "point"); break;
4932     case precontrol_of:mp_print(mp, "precontrol"); break;
4933     case postcontrol_of:mp_print(mp, "postcontrol"); break;
4934     case pen_offset_of:mp_print(mp, "penoffset"); break;
4935     case arc_time_of:mp_print(mp, "arctime"); break;
4936     case mp_version:mp_print(mp, "mpversion"); break;
4937     case envelope_of:mp_print(mp, "envelope"); break;
4938     default: mp_print(mp, ".."); break;
4939     }
4940   }
4941 }
4942
4943 @ \MP\ also has a bunch of internal parameters that a user might want to
4944 fuss with. Every such parameter has an identifying code number, defined here.
4945
4946 @<Types...@>=
4947 enum mp_given_internal {
4948   mp_tracing_titles=1, /* show titles online when they appear */
4949   mp_tracing_equations, /* show each variable when it becomes known */
4950   mp_tracing_capsules, /* show capsules too */
4951   mp_tracing_choices, /* show the control points chosen for paths */
4952   mp_tracing_specs, /* show path subdivision prior to filling with polygonal a pen */
4953   mp_tracing_commands, /* show commands and operations before they are performed */
4954   mp_tracing_restores, /* show when a variable or internal is restored */
4955   mp_tracing_macros, /* show macros before they are expanded */
4956   mp_tracing_output, /* show digitized edges as they are output */
4957   mp_tracing_stats, /* show memory usage at end of job */
4958   mp_tracing_lost_chars, /* show characters that aren't \&{infont} */
4959   mp_tracing_online, /* show long diagnostics on terminal and in the log file */
4960   mp_year, /* the current year (e.g., 1984) */
4961   mp_month, /* the current month (e.g, 3 $\equiv$ March) */
4962   mp_day, /* the current day of the month */
4963   mp_time, /* the number of minutes past midnight when this job started */
4964   mp_char_code, /* the number of the next character to be output */
4965   mp_char_ext, /* the extension code of the next character to be output */
4966   mp_char_wd, /* the width of the next character to be output */
4967   mp_char_ht, /* the height of the next character to be output */
4968   mp_char_dp, /* the depth of the next character to be output */
4969   mp_char_ic, /* the italic correction of the next character to be output */
4970   mp_design_size, /* the unit of measure used for |mp_char_wd..mp_char_ic|, in points */
4971   mp_pausing, /* positive to display lines on the terminal before they are read */
4972   mp_showstopping, /* positive to stop after each \&{show} command */
4973   mp_fontmaking, /* positive if font metric output is to be produced */
4974   mp_linejoin, /* as in \ps: 0 for mitered, 1 for round, 2 for beveled */
4975   mp_linecap, /* as in \ps: 0 for butt, 1 for round, 2 for square */
4976   mp_miterlimit, /* controls miter length as in \ps */
4977   mp_warning_check, /* controls error message when variable value is large */
4978   mp_boundary_char, /* the right boundary character for ligatures */
4979   mp_prologues, /* positive to output conforming PostScript using built-in fonts */
4980   mp_true_corners, /* positive to make \&{llcorner} etc. ignore \&{setbounds} */
4981   mp_default_color_model, /* the default color model for unspecified items */
4982   mp_restore_clip_color,
4983   mp_procset, /* wether or not create PostScript command shortcuts */
4984   mp_gtroffmode,  /* whether the user specified |-troff| on the command line */
4985 };
4986
4987 @
4988
4989 @d max_given_internal mp_gtroffmode
4990
4991 @<Glob...@>=
4992 scaled *internal;  /* the values of internal quantities */
4993 char **int_name;  /* their names */
4994 int int_ptr;  /* the maximum internal quantity defined so far */
4995 int max_internal; /* current maximum number of internal quantities */
4996 boolean troff_mode; 
4997
4998 @ @<Option variables@>=
4999 int troff_mode; 
5000
5001 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5002 mp->max_internal=2*max_given_internal;
5003 mp->internal = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(scaled));
5004 mp->int_name = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(char *));
5005 mp->troff_mode=(opt->troff_mode>0 ? true : false);
5006
5007 @ @<Exported function ...@>=
5008 int mp_troff_mode(MP mp);
5009
5010 @ @c
5011 int mp_troff_mode(MP mp) { return mp->troff_mode; }
5012
5013 @ @<Set initial ...@>=
5014 for (k=0;k<= mp->max_internal; k++ ) { 
5015    mp->internal[k]=0; 
5016    mp->int_name[k]=NULL; 
5017 }
5018 mp->int_ptr=max_given_internal;
5019
5020 @ The symbolic names for internal quantities are put into \MP's hash table
5021 by using a routine called |primitive|, which will be defined later. Let us
5022 enter them now, so that we don't have to list all those names again
5023 anywhere else.
5024
5025 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5026 mp_primitive(mp, "tracingtitles",internal_quantity,mp_tracing_titles);
5027 @:tracingtitles_}{\&{tracingtitles} primitive@>
5028 mp_primitive(mp, "tracingequations",internal_quantity,mp_tracing_equations);
5029 @:mp_tracing_equations_}{\&{tracingequations} primitive@>
5030 mp_primitive(mp, "tracingcapsules",internal_quantity,mp_tracing_capsules);
5031 @:mp_tracing_capsules_}{\&{tracingcapsules} primitive@>
5032 mp_primitive(mp, "tracingchoices",internal_quantity,mp_tracing_choices);
5033 @:mp_tracing_choices_}{\&{tracingchoices} primitive@>
5034 mp_primitive(mp, "tracingspecs",internal_quantity,mp_tracing_specs);
5035 @:mp_tracing_specs_}{\&{tracingspecs} primitive@>
5036 mp_primitive(mp, "tracingcommands",internal_quantity,mp_tracing_commands);
5037 @:mp_tracing_commands_}{\&{tracingcommands} primitive@>
5038 mp_primitive(mp, "tracingrestores",internal_quantity,mp_tracing_restores);
5039 @:mp_tracing_restores_}{\&{tracingrestores} primitive@>
5040 mp_primitive(mp, "tracingmacros",internal_quantity,mp_tracing_macros);
5041 @:mp_tracing_macros_}{\&{tracingmacros} primitive@>
5042 mp_primitive(mp, "tracingoutput",internal_quantity,mp_tracing_output);
5043 @:mp_tracing_output_}{\&{tracingoutput} primitive@>
5044 mp_primitive(mp, "tracingstats",internal_quantity,mp_tracing_stats);
5045 @:mp_tracing_stats_}{\&{tracingstats} primitive@>
5046 mp_primitive(mp, "tracinglostchars",internal_quantity,mp_tracing_lost_chars);
5047 @:mp_tracing_lost_chars_}{\&{tracinglostchars} primitive@>
5048 mp_primitive(mp, "tracingonline",internal_quantity,mp_tracing_online);
5049 @:mp_tracing_online_}{\&{tracingonline} primitive@>
5050 mp_primitive(mp, "year",internal_quantity,mp_year);
5051 @:mp_year_}{\&{year} primitive@>
5052 mp_primitive(mp, "month",internal_quantity,mp_month);
5053 @:mp_month_}{\&{month} primitive@>
5054 mp_primitive(mp, "day",internal_quantity,mp_day);
5055 @:mp_day_}{\&{day} primitive@>
5056 mp_primitive(mp, "time",internal_quantity,mp_time);
5057 @:time_}{\&{time} primitive@>
5058 mp_primitive(mp, "charcode",internal_quantity,mp_char_code);
5059 @:mp_char_code_}{\&{charcode} primitive@>
5060 mp_primitive(mp, "charext",internal_quantity,mp_char_ext);
5061 @:mp_char_ext_}{\&{charext} primitive@>
5062 mp_primitive(mp, "charwd",internal_quantity,mp_char_wd);
5063 @:mp_char_wd_}{\&{charwd} primitive@>
5064 mp_primitive(mp, "charht",internal_quantity,mp_char_ht);
5065 @:mp_char_ht_}{\&{charht} primitive@>
5066 mp_primitive(mp, "chardp",internal_quantity,mp_char_dp);
5067 @:mp_char_dp_}{\&{chardp} primitive@>
5068 mp_primitive(mp, "charic",internal_quantity,mp_char_ic);
5069 @:mp_char_ic_}{\&{charic} primitive@>
5070 mp_primitive(mp, "designsize",internal_quantity,mp_design_size);
5071 @:mp_design_size_}{\&{designsize} primitive@>
5072 mp_primitive(mp, "pausing",internal_quantity,mp_pausing);
5073 @:mp_pausing_}{\&{pausing} primitive@>
5074 mp_primitive(mp, "showstopping",internal_quantity,mp_showstopping);
5075 @:mp_showstopping_}{\&{showstopping} primitive@>
5076 mp_primitive(mp, "fontmaking",internal_quantity,mp_fontmaking);
5077 @:mp_fontmaking_}{\&{fontmaking} primitive@>
5078 mp_primitive(mp, "linejoin",internal_quantity,mp_linejoin);
5079 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
5080 mp_primitive(mp, "linecap",internal_quantity,mp_linecap);
5081 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
5082 mp_primitive(mp, "miterlimit",internal_quantity,mp_miterlimit);
5083 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
5084 mp_primitive(mp, "warningcheck",internal_quantity,mp_warning_check);
5085 @:mp_warning_check_}{\&{warningcheck} primitive@>
5086 mp_primitive(mp, "boundarychar",internal_quantity,mp_boundary_char);
5087 @:mp_boundary_char_}{\&{boundarychar} primitive@>
5088 mp_primitive(mp, "prologues",internal_quantity,mp_prologues);
5089 @:mp_prologues_}{\&{prologues} primitive@>
5090 mp_primitive(mp, "truecorners",internal_quantity,mp_true_corners);
5091 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
5092 mp_primitive(mp, "mpprocset",internal_quantity,mp_procset);
5093 @:mp_procset_}{\&{mpprocset} primitive@>
5094 mp_primitive(mp, "troffmode",internal_quantity,mp_gtroffmode);
5095 @:troffmode_}{\&{troffmode} primitive@>
5096 mp_primitive(mp, "defaultcolormodel",internal_quantity,mp_default_color_model);
5097 @:mp_default_color_model_}{\&{defaultcolormodel} primitive@>
5098 mp_primitive(mp, "restoreclipcolor",internal_quantity,mp_restore_clip_color);
5099 @:mp_restore_clip_color_}{\&{restoreclipcolor} primitive@>
5100
5101 @ Colors can be specified in four color models. In the special
5102 case of |no_model|, MetaPost does not output any color operator to
5103 the postscript output.
5104
5105 Note: these values are passed directly on to |with_option|. This only
5106 works because the other possible values passed to |with_option| are
5107 8 and 10 respectively (from |with_pen| and |with_picture|).
5108
5109 There is a first state, that is only used for |gs_colormodel|. It flags
5110 the fact that there has not been any kind of color specification by
5111 the user so far in the game.
5112
5113 @<Types...@>=
5114 enum mp_color_model {
5115   mp_no_model=1,
5116   mp_grey_model=3,
5117   mp_rgb_model=5,
5118   mp_cmyk_model=7,
5119   mp_uninitialized_model=9,
5120 };
5121
5122
5123 @ @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
5124 mp->internal[mp_default_color_model]=(mp_rgb_model*unity);
5125 mp->internal[mp_restore_clip_color]=unity;
5126
5127 @ Well, we do have to list the names one more time, for use in symbolic
5128 printouts.
5129
5130 @<Initialize table...@>=
5131 mp->int_name[mp_tracing_titles]=xstrdup("tracingtitles");
5132 mp->int_name[mp_tracing_equations]=xstrdup("tracingequations");
5133 mp->int_name[mp_tracing_capsules]=xstrdup("tracingcapsules");
5134 mp->int_name[mp_tracing_choices]=xstrdup("tracingchoices");
5135 mp->int_name[mp_tracing_specs]=xstrdup("tracingspecs");
5136 mp->int_name[mp_tracing_commands]=xstrdup("tracingcommands");
5137 mp->int_name[mp_tracing_restores]=xstrdup("tracingrestores");
5138 mp->int_name[mp_tracing_macros]=xstrdup("tracingmacros");
5139 mp->int_name[mp_tracing_output]=xstrdup("tracingoutput");
5140 mp->int_name[mp_tracing_stats]=xstrdup("tracingstats");
5141 mp->int_name[mp_tracing_lost_chars]=xstrdup("tracinglostchars");
5142 mp->int_name[mp_tracing_online]=xstrdup("tracingonline");
5143 mp->int_name[mp_year]=xstrdup("year");
5144 mp->int_name[mp_month]=xstrdup("month");
5145 mp->int_name[mp_day]=xstrdup("day");
5146 mp->int_name[mp_time]=xstrdup("time");
5147 mp->int_name[mp_char_code]=xstrdup("charcode");
5148 mp->int_name[mp_char_ext]=xstrdup("charext");
5149 mp->int_name[mp_char_wd]=xstrdup("charwd");
5150 mp->int_name[mp_char_ht]=xstrdup("charht");
5151 mp->int_name[mp_char_dp]=xstrdup("chardp");
5152 mp->int_name[mp_char_ic]=xstrdup("charic");
5153 mp->int_name[mp_design_size]=xstrdup("designsize");
5154 mp->int_name[mp_pausing]=xstrdup("pausing");
5155 mp->int_name[mp_showstopping]=xstrdup("showstopping");
5156 mp->int_name[mp_fontmaking]=xstrdup("fontmaking");
5157 mp->int_name[mp_linejoin]=xstrdup("linejoin");
5158 mp->int_name[mp_linecap]=xstrdup("linecap");
5159 mp->int_name[mp_miterlimit]=xstrdup("miterlimit");
5160 mp->int_name[mp_warning_check]=xstrdup("warningcheck");
5161 mp->int_name[mp_boundary_char]=xstrdup("boundarychar");
5162 mp->int_name[mp_prologues]=xstrdup("prologues");
5163 mp->int_name[mp_true_corners]=xstrdup("truecorners");
5164 mp->int_name[mp_default_color_model]=xstrdup("defaultcolormodel");
5165 mp->int_name[mp_procset]=xstrdup("mpprocset");
5166 mp->int_name[mp_gtroffmode]=xstrdup("troffmode");
5167 mp->int_name[mp_restore_clip_color]=xstrdup("restoreclipcolor");
5168
5169 @ The following procedure, which is called just before \MP\ initializes its
5170 input and output, establishes the initial values of the date and time.
5171 @^system dependencies@>
5172
5173 Note that the values are |scaled| integers. Hence \MP\ can no longer
5174 be used after the year 32767.
5175
5176 @c 
5177 void mp_fix_date_and_time (MP mp) { 
5178   time_t clock = time ((time_t *) 0);
5179   struct tm *tmptr = localtime (&clock);
5180   mp->internal[mp_time]=
5181       (tmptr->tm_hour*60+tmptr->tm_min)*unity; /* minutes since midnight */
5182   mp->internal[mp_day]=(tmptr->tm_mday)*unity; /* fourth day of the month */
5183   mp->internal[mp_month]=(tmptr->tm_mon+1)*unity; /* seventh month of the year */
5184   mp->internal[mp_year]=(tmptr->tm_year+1900)*unity; /* Anno Domini */
5185 }
5186
5187 @ @<Declarations@>=
5188 void mp_fix_date_and_time (MP mp) ;
5189
5190 @ \MP\ is occasionally supposed to print diagnostic information that
5191 goes only into the transcript file, unless |mp_tracing_online| is positive.
5192 Now that we have defined |mp_tracing_online| we can define
5193 two routines that adjust the destination of print commands:
5194
5195 @<Declarations@>=
5196 void mp_begin_diagnostic (MP mp) ;
5197 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line);
5198 void mp_print_diagnostic (MP mp, char *s, char *t, boolean nuline) ;
5199
5200 @ @<Basic printing...@>=
5201 @<Declare a function called |true_line|@>;
5202 void mp_begin_diagnostic (MP mp) { /* prepare to do some tracing */
5203   mp->old_setting=mp->selector;
5204   if ( mp->selector==ps_file_only ) mp->selector=mp->non_ps_setting;
5205   if ((mp->internal[mp_tracing_online]<=0)&&(mp->selector==term_and_log)){ 
5206     decr(mp->selector);
5207     if ( mp->history==mp_spotless ) mp->history=mp_warning_issued;
5208   }
5209 }
5210 @#
5211 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line) {
5212   /* restore proper conditions after tracing */
5213   mp_print_nl(mp, "");
5214   if ( blank_line ) mp_print_ln(mp);
5215   mp->selector=mp->old_setting;
5216 }
5217
5218 @ The global variable |non_ps_setting| is initialized when it is time to print
5219 on |ps_file|.
5220
5221 @<Glob...@>=
5222 unsigned int old_setting;
5223 unsigned int non_ps_setting;
5224
5225 @ We will occasionally use |begin_diagnostic| in connection with line-number
5226 printing, as follows. (The parameter |s| is typically |"Path"| or
5227 |"Cycle spec"|, etc.)
5228
5229 @<Basic printing...@>=
5230 void mp_print_diagnostic (MP mp, char *s, char *t, boolean nuline) { 
5231   mp_begin_diagnostic(mp);
5232   if ( nuline ) mp_print_nl(mp, s); else mp_print(mp, s);
5233   mp_print(mp, " at line "); 
5234   mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
5235   mp_print(mp, t); mp_print_char(mp, ':');
5236 }
5237
5238 @ The 256 |ASCII_code| characters are grouped into classes by means of
5239 the |char_class| table. Individual class numbers have no semantic
5240 or syntactic significance, except in a few instances defined here.
5241 There's also |max_class|, which can be used as a basis for additional
5242 class numbers in nonstandard extensions of \MP.
5243
5244 @d digit_class 0 /* the class number of \.{0123456789} */
5245 @d period_class 1 /* the class number of `\..' */
5246 @d space_class 2 /* the class number of spaces and nonstandard characters */
5247 @d percent_class 3 /* the class number of `\.\%' */
5248 @d string_class 4 /* the class number of `\."' */
5249 @d right_paren_class 8 /* the class number of `\.)' */
5250 @d isolated_classes 5: case 6: case 7: case 8 /* characters that make length-one tokens only */
5251 @d letter_class 9 /* letters and the underline character */
5252 @d left_bracket_class 17 /* `\.[' */
5253 @d right_bracket_class 18 /* `\.]' */
5254 @d invalid_class 20 /* bad character in the input */
5255 @d max_class 20 /* the largest class number */
5256
5257 @<Glob...@>=
5258 int char_class[256]; /* the class numbers */
5259
5260 @ If changes are made to accommodate non-ASCII character sets, they should
5261 follow the guidelines in Appendix~C of {\sl The {\logos METAFONT\/}book}.
5262 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
5263 @^system dependencies@>
5264
5265 @<Set initial ...@>=
5266 for (k='0';k<='9';k++) 
5267   mp->char_class[k]=digit_class;
5268 mp->char_class['.']=period_class;
5269 mp->char_class[' ']=space_class;
5270 mp->char_class['%']=percent_class;
5271 mp->char_class['"']=string_class;
5272 mp->char_class[',']=5;
5273 mp->char_class[';']=6;
5274 mp->char_class['(']=7;
5275 mp->char_class[')']=right_paren_class;
5276 for (k='A';k<= 'Z';k++ )
5277   mp->char_class[k]=letter_class;
5278 for (k='a';k<='z';k++) 
5279   mp->char_class[k]=letter_class;
5280 mp->char_class['_']=letter_class;
5281 mp->char_class['<']=10;
5282 mp->char_class['=']=10;
5283 mp->char_class['>']=10;
5284 mp->char_class[':']=10;
5285 mp->char_class['|']=10;
5286 mp->char_class['`']=11;
5287 mp->char_class['\'']=11;
5288 mp->char_class['+']=12;
5289 mp->char_class['-']=12;
5290 mp->char_class['/']=13;
5291 mp->char_class['*']=13;
5292 mp->char_class['\\']=13;
5293 mp->char_class['!']=14;
5294 mp->char_class['?']=14;
5295 mp->char_class['#']=15;
5296 mp->char_class['&']=15;
5297 mp->char_class['@@']=15;
5298 mp->char_class['$']=15;
5299 mp->char_class['^']=16;
5300 mp->char_class['~']=16;
5301 mp->char_class['[']=left_bracket_class;
5302 mp->char_class[']']=right_bracket_class;
5303 mp->char_class['{']=19;
5304 mp->char_class['}']=19;
5305 for (k=0;k<' ';k++)
5306   mp->char_class[k]=invalid_class;
5307 mp->char_class['\t']=space_class;
5308 mp->char_class['\f']=space_class;
5309 for (k=127;k<=255;k++)
5310   mp->char_class[k]=invalid_class;
5311
5312 @* \[13] The hash table.
5313 Symbolic tokens are stored and retrieved by means of a fairly standard hash
5314 table algorithm called the method of ``coalescing lists'' (cf.\ Algorithm 6.4C
5315 in {\sl The Art of Computer Programming\/}). Once a symbolic token enters the
5316 table, it is never removed.
5317
5318 The actual sequence of characters forming a symbolic token is
5319 stored in the |str_pool| array together with all the other strings. An
5320 auxiliary array |hash| consists of items with two halfword fields per
5321 word. The first of these, called |next(p)|, points to the next identifier
5322 belonging to the same coalesced list as the identifier corresponding to~|p|;
5323 and the other, called |text(p)|, points to the |str_start| entry for
5324 |p|'s identifier. If position~|p| of the hash table is empty, we have
5325 |text(p)=0|; if position |p| is either empty or the end of a coalesced
5326 hash list, we have |next(p)=0|.
5327
5328 An auxiliary pointer variable called |hash_used| is maintained in such a
5329 way that all locations |p>=hash_used| are nonempty. The global variable
5330 |st_count| tells how many symbolic tokens have been defined, if statistics
5331 are being kept.
5332
5333 The first 256 locations of |hash| are reserved for symbols of length one.
5334
5335 There's a parallel array called |eqtb| that contains the current equivalent
5336 values of each symbolic token. The entries of this array consist of
5337 two halfwords called |eq_type| (a command code) and |equiv| (a secondary
5338 piece of information that qualifies the |eq_type|).
5339
5340 @d next(A)   mp->hash[(A)].lh /* link for coalesced lists */
5341 @d text(A)   mp->hash[(A)].rh /* string number for symbolic token name */
5342 @d eq_type(A)   mp->eqtb[(A)].lh /* the current ``meaning'' of a symbolic token */
5343 @d equiv(A)   mp->eqtb[(A)].rh /* parametric part of a token's meaning */
5344 @d hash_base 257 /* hashing actually starts here */
5345 @d hash_is_full   (mp->hash_used==hash_base) /* are all positions occupied? */
5346
5347 @<Glob...@>=
5348 pointer hash_used; /* allocation pointer for |hash| */
5349 integer st_count; /* total number of known identifiers */
5350
5351 @ Certain entries in the hash table are ``frozen'' and not redefinable,
5352 since they are used in error recovery.
5353
5354 @d hash_top (hash_base+mp->hash_size) /* the first location of the frozen area */
5355 @d frozen_inaccessible hash_top /* |hash| location to protect the frozen area */
5356 @d frozen_repeat_loop (hash_top+1) /* |hash| location of a loop-repeat token */
5357 @d frozen_right_delimiter (hash_top+2) /* |hash| location of a permanent `\.)' */
5358 @d frozen_left_bracket (hash_top+3) /* |hash| location of a permanent `\.[' */
5359 @d frozen_slash (hash_top+4) /* |hash| location of a permanent `\./' */
5360 @d frozen_colon (hash_top+5) /* |hash| location of a permanent `\.:' */
5361 @d frozen_semicolon (hash_top+6) /* |hash| location of a permanent `\.;' */
5362 @d frozen_end_for (hash_top+7) /* |hash| location of a permanent \&{endfor} */
5363 @d frozen_end_def (hash_top+8) /* |hash| location of a permanent \&{enddef} */
5364 @d frozen_fi (hash_top+9) /* |hash| location of a permanent \&{fi} */
5365 @d frozen_end_group (hash_top+10) /* |hash| location of a permanent `\.{endgroup}' */
5366 @d frozen_etex (hash_top+11) /* |hash| location of a permanent \&{etex} */
5367 @d frozen_mpx_break (hash_top+12) /* |hash| location of a permanent \&{mpxbreak} */
5368 @d frozen_bad_vardef (hash_top+13) /* |hash| location of `\.{a bad variable}' */
5369 @d frozen_undefined (hash_top+14) /* |hash| location that never gets defined */
5370 @d hash_end (hash_top+14) /* the actual size of the |hash| and |eqtb| arrays */
5371
5372 @<Glob...@>=
5373 two_halves *hash; /* the hash table */
5374 two_halves *eqtb; /* the equivalents */
5375
5376 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5377 mp->hash = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5378 mp->eqtb = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5379
5380 @ @<Dealloc variables@>=
5381 xfree(mp->hash);
5382 xfree(mp->eqtb);
5383
5384 @ @<Set init...@>=
5385 next(1)=0; text(1)=0; eq_type(1)=tag_token; equiv(1)=null;
5386 for (k=2;k<=hash_end;k++)  { 
5387   mp->hash[k]=mp->hash[1]; mp->eqtb[k]=mp->eqtb[1];
5388 }
5389
5390 @ @<Initialize table entries...@>=
5391 mp->hash_used=frozen_inaccessible; /* nothing is used */
5392 mp->st_count=0;
5393 text(frozen_bad_vardef)=intern("a bad variable");
5394 text(frozen_etex)=intern("etex");
5395 text(frozen_mpx_break)=intern("mpxbreak");
5396 text(frozen_fi)=intern("fi");
5397 text(frozen_end_group)=intern("endgroup");
5398 text(frozen_end_def)=intern("enddef");
5399 text(frozen_end_for)=intern("endfor");
5400 text(frozen_semicolon)=intern(";");
5401 text(frozen_colon)=intern(":");
5402 text(frozen_slash)=intern("/");
5403 text(frozen_left_bracket)=intern("[");
5404 text(frozen_right_delimiter)=intern(")");
5405 text(frozen_inaccessible)=intern(" INACCESSIBLE");
5406 eq_type(frozen_right_delimiter)=right_delimiter;
5407
5408 @ @<Check the ``constant'' values...@>=
5409 if ( hash_end+mp->max_internal>max_halfword ) mp->bad=17;
5410
5411 @ Here is the subroutine that searches the hash table for an identifier
5412 that matches a given string of length~|l| appearing in |buffer[j..
5413 (j+l-1)]|. If the identifier is not found, it is inserted; hence it
5414 will always be found, and the corresponding hash table address
5415 will be returned.
5416
5417 @c 
5418 pointer mp_id_lookup (MP mp,integer j, integer l) { /* search the hash table */
5419   integer h; /* hash code */
5420   pointer p; /* index in |hash| array */
5421   pointer k; /* index in |buffer| array */
5422   if (l==1) {
5423     @<Treat special case of length 1 and |break|@>;
5424   }
5425   @<Compute the hash code |h|@>;
5426   p=h+hash_base; /* we start searching here; note that |0<=h<hash_prime| */
5427   while (true)  { 
5428         if (text(p)>0 && length(text(p))==l && mp_str_eq_buf(mp, text(p),j)) 
5429       break;
5430     if ( next(p)==0 ) {
5431       @<Insert a new symbolic token after |p|, then
5432         make |p| point to it and |break|@>;
5433     }
5434     p=next(p);
5435   }
5436   return p;
5437 };
5438
5439 @ @<Treat special case of length 1...@>=
5440  p=mp->buffer[j]+1; text(p)=p-1; return p;
5441
5442
5443 @ @<Insert a new symbolic...@>=
5444 {
5445 if ( text(p)>0 ) { 
5446   do {  
5447     if ( hash_is_full )
5448       mp_overflow(mp, "hash size",mp->hash_size);
5449 @:MetaPost capacity exceeded hash size}{\quad hash size@>
5450     decr(mp->hash_used);
5451   } while (text(mp->hash_used)!=0); /* search for an empty location in |hash| */
5452   next(p)=mp->hash_used; 
5453   p=mp->hash_used;
5454 }
5455 str_room(l);
5456 for (k=j;k<=j+l-1;k++) {
5457   append_char(mp->buffer[k]);
5458 }
5459 text(p)=mp_make_string(mp); 
5460 mp->str_ref[text(p)]=max_str_ref;
5461 incr(mp->st_count);
5462 break;
5463 }
5464
5465
5466 @ The value of |hash_prime| should be roughly 85\pct! of |hash_size|, and it
5467 should be a prime number.  The theory of hashing tells us to expect fewer
5468 than two table probes, on the average, when the search is successful.
5469 [See J.~S. Vitter, {\sl Journal of the ACM\/ \bf30} (1983), 231--258.]
5470 @^Vitter, Jeffrey Scott@>
5471
5472 @<Compute the hash code |h|@>=
5473 h=mp->buffer[j];
5474 for (k=j+1;k<=j+l-1;k++){ 
5475   h=h+h+mp->buffer[k];
5476   while ( h>=mp->hash_prime ) h=h-mp->hash_prime;
5477 }
5478
5479 @ @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>=
5480 for (q=1;q<=hash_end;q++) { 
5481   if ( equiv(q)==p ) { 
5482     mp_print_nl(mp, "EQUIV("); 
5483     mp_print_int(mp, q); 
5484     mp_print_char(mp, ')');
5485   }
5486 }
5487
5488 @ We need to put \MP's ``primitive'' symbolic tokens into the hash
5489 table, together with their command code (which will be the |eq_type|)
5490 and an operand (which will be the |equiv|). The |primitive| procedure
5491 does this, in a way that no \MP\ user can. The global value |cur_sym|
5492 contains the new |eqtb| pointer after |primitive| has acted.
5493
5494 @c 
5495 void mp_primitive (MP mp, char *ss, halfword c, halfword o) {
5496   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
5497   small_number j; /* index into |buffer| */
5498   small_number l; /* length of the string */
5499   str_number s;
5500   s = intern(ss);
5501   k=mp->str_start[s]; l=str_stop(s)-k;
5502   /* we will move |s| into the (empty) |buffer| */
5503   for (j=0;j<=l-1;j++) {
5504     mp->buffer[j]=mp->str_pool[k+j];
5505   }
5506   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, 0,l);
5507   if ( s>=256 ) { /* we don't want to have the string twice */
5508     mp_flush_string(mp, text(mp->cur_sym)); text(mp->cur_sym)=s;
5509   };
5510   eq_type(mp->cur_sym)=c; 
5511   equiv(mp->cur_sym)=o;
5512 }
5513
5514
5515 @ Many of \MP's primitives need no |equiv|, since they are identifiable
5516 by their |eq_type| alone. These primitives are loaded into the hash table
5517 as follows:
5518
5519 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5520 mp_primitive(mp, "..",path_join,0);
5521 @:.._}{\.{..} primitive@>
5522 mp_primitive(mp, "[",left_bracket,0); mp->eqtb[frozen_left_bracket]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5523 @:[ }{\.{[} primitive@>
5524 mp_primitive(mp, "]",right_bracket,0);
5525 @:] }{\.{]} primitive@>
5526 mp_primitive(mp, "}",right_brace,0);
5527 @:]]}{\.{\char`\}} primitive@>
5528 mp_primitive(mp, "{",left_brace,0);
5529 @:][}{\.{\char`\{} primitive@>
5530 mp_primitive(mp, ":",colon,0); mp->eqtb[frozen_colon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5531 @:: }{\.{:} primitive@>
5532 mp_primitive(mp, "::",double_colon,0);
5533 @::: }{\.{::} primitive@>
5534 mp_primitive(mp, "||:",bchar_label,0);
5535 @:::: }{\.{\char'174\char'174:} primitive@>
5536 mp_primitive(mp, ":=",assignment,0);
5537 @::=_}{\.{:=} primitive@>
5538 mp_primitive(mp, ",",comma,0);
5539 @:, }{\., primitive@>
5540 mp_primitive(mp, ";",semicolon,0); mp->eqtb[frozen_semicolon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5541 @:; }{\.; primitive@>
5542 mp_primitive(mp, "\\",relax,0);
5543 @:]]\\}{\.{\char`\\} primitive@>
5544 @#
5545 mp_primitive(mp, "addto",add_to_command,0);
5546 @:add_to_}{\&{addto} primitive@>
5547 mp_primitive(mp, "atleast",at_least,0);
5548 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
5549 mp_primitive(mp, "begingroup",begin_group,0); mp->bg_loc=mp->cur_sym;
5550 @:begin_group_}{\&{begingroup} primitive@>
5551 mp_primitive(mp, "controls",controls,0);
5552 @:controls_}{\&{controls} primitive@>
5553 mp_primitive(mp, "curl",curl_command,0);
5554 @:curl_}{\&{curl} primitive@>
5555 mp_primitive(mp, "delimiters",delimiters,0);
5556 @:delimiters_}{\&{delimiters} primitive@>
5557 mp_primitive(mp, "endgroup",end_group,0);
5558  mp->eqtb[frozen_end_group]=mp->eqtb[mp->cur_sym]; mp->eg_loc=mp->cur_sym;
5559 @:endgroup_}{\&{endgroup} primitive@>
5560 mp_primitive(mp, "everyjob",every_job_command,0);
5561 @:every_job_}{\&{everyjob} primitive@>
5562 mp_primitive(mp, "exitif",exit_test,0);
5563 @:exit_if_}{\&{exitif} primitive@>
5564 mp_primitive(mp, "expandafter",expand_after,0);
5565 @:expand_after_}{\&{expandafter} primitive@>
5566 mp_primitive(mp, "interim",interim_command,0);
5567 @:interim_}{\&{interim} primitive@>
5568 mp_primitive(mp, "let",let_command,0);
5569 @:let_}{\&{let} primitive@>
5570 mp_primitive(mp, "newinternal",new_internal,0);
5571 @:new_internal_}{\&{newinternal} primitive@>
5572 mp_primitive(mp, "of",of_token,0);
5573 @:of_}{\&{of} primitive@>
5574 mp_primitive(mp, "randomseed",random_seed,0);
5575 @:random_seed_}{\&{randomseed} primitive@>
5576 mp_primitive(mp, "save",save_command,0);
5577 @:save_}{\&{save} primitive@>
5578 mp_primitive(mp, "scantokens",scan_tokens,0);
5579 @:scan_tokens_}{\&{scantokens} primitive@>
5580 mp_primitive(mp, "shipout",ship_out_command,0);
5581 @:ship_out_}{\&{shipout} primitive@>
5582 mp_primitive(mp, "skipto",skip_to,0);
5583 @:skip_to_}{\&{skipto} primitive@>
5584 mp_primitive(mp, "special",special_command,0);
5585 @:special}{\&{special} primitive@>
5586 mp_primitive(mp, "fontmapfile",special_command,1);
5587 @:fontmapfile}{\&{fontmapfile} primitive@>
5588 mp_primitive(mp, "fontmapline",special_command,2);
5589 @:fontmapline}{\&{fontmapline} primitive@>
5590 mp_primitive(mp, "step",step_token,0);
5591 @:step_}{\&{step} primitive@>
5592 mp_primitive(mp, "str",str_op,0);
5593 @:str_}{\&{str} primitive@>
5594 mp_primitive(mp, "tension",tension,0);
5595 @:tension_}{\&{tension} primitive@>
5596 mp_primitive(mp, "to",to_token,0);
5597 @:to_}{\&{to} primitive@>
5598 mp_primitive(mp, "until",until_token,0);
5599 @:until_}{\&{until} primitive@>
5600 mp_primitive(mp, "within",within_token,0);
5601 @:within_}{\&{within} primitive@>
5602 mp_primitive(mp, "write",write_command,0);
5603 @:write_}{\&{write} primitive@>
5604
5605 @ Each primitive has a corresponding inverse, so that it is possible to
5606 display the cryptic numeric contents of |eqtb| in symbolic form.
5607 Every call of |primitive| in this program is therefore accompanied by some
5608 straightforward code that forms part of the |print_cmd_mod| routine
5609 explained below.
5610
5611 @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>=
5612 case add_to_command:mp_print(mp, "addto"); break;
5613 case assignment:mp_print(mp, ":="); break;
5614 case at_least:mp_print(mp, "atleast"); break;
5615 case bchar_label:mp_print(mp, "||:"); break;
5616 case begin_group:mp_print(mp, "begingroup"); break;
5617 case colon:mp_print(mp, ":"); break;
5618 case comma:mp_print(mp, ","); break;
5619 case controls:mp_print(mp, "controls"); break;
5620 case curl_command:mp_print(mp, "curl"); break;
5621 case delimiters:mp_print(mp, "delimiters"); break;
5622 case double_colon:mp_print(mp, "::"); break;
5623 case end_group:mp_print(mp, "endgroup"); break;
5624 case every_job_command:mp_print(mp, "everyjob"); break;
5625 case exit_test:mp_print(mp, "exitif"); break;
5626 case expand_after:mp_print(mp, "expandafter"); break;
5627 case interim_command:mp_print(mp, "interim"); break;
5628 case left_brace:mp_print(mp, "{"); break;
5629 case left_bracket:mp_print(mp, "["); break;
5630 case let_command:mp_print(mp, "let"); break;
5631 case new_internal:mp_print(mp, "newinternal"); break;
5632 case of_token:mp_print(mp, "of"); break;
5633 case path_join:mp_print(mp, ".."); break;
5634 case random_seed:mp_print(mp, "randomseed"); break;
5635 case relax:mp_print_char(mp, '\\'); break;
5636 case right_brace:mp_print(mp, "}"); break;
5637 case right_bracket:mp_print(mp, "]"); break;
5638 case save_command:mp_print(mp, "save"); break;
5639 case scan_tokens:mp_print(mp, "scantokens"); break;
5640 case semicolon:mp_print(mp, ";"); break;
5641 case ship_out_command:mp_print(mp, "shipout"); break;
5642 case skip_to:mp_print(mp, "skipto"); break;
5643 case special_command: if ( m==2 ) mp_print(mp, "fontmapline"); else
5644                  if ( m==1 ) mp_print(mp, "fontmapfile"); else
5645                  mp_print(mp, "special"); break;
5646 case step_token:mp_print(mp, "step"); break;
5647 case str_op:mp_print(mp, "str"); break;
5648 case tension:mp_print(mp, "tension"); break;
5649 case to_token:mp_print(mp, "to"); break;
5650 case until_token:mp_print(mp, "until"); break;
5651 case within_token:mp_print(mp, "within"); break;
5652 case write_command:mp_print(mp, "write"); break;
5653
5654 @ We will deal with the other primitives later, at some point in the program
5655 where their |eq_type| and |equiv| values are more meaningful.  For example,
5656 the primitives for macro definitions will be loaded when we consider the
5657 routines that define macros.
5658 It is easy to find where each particular
5659 primitive was treated by looking in the index at the end; for example, the
5660 section where |"def"| entered |eqtb| is listed under `\&{def} primitive'.
5661
5662 @* \[14] Token lists.
5663 A \MP\ token is either symbolic or numeric or a string, or it denotes
5664 a macro parameter or capsule; so there are five corresponding ways to encode it
5665 @^token@>
5666 internally: (1)~A symbolic token whose hash code is~|p|
5667 is represented by the number |p|, in the |info| field of a single-word
5668 node in~|mem|. (2)~A numeric token whose |scaled| value is~|v| is
5669 represented in a two-word node of~|mem|; the |type| field is |known|,
5670 the |name_type| field is |token|, and the |value| field holds~|v|.
5671 The fact that this token appears in a two-word node rather than a
5672 one-word node is, of course, clear from the node address.
5673 (3)~A string token is also represented in a two-word node; the |type|
5674 field is |mp_string_type|, the |name_type| field is |token|, and the
5675 |value| field holds the corresponding |str_number|.  (4)~Capsules have
5676 |name_type=capsule|, and their |type| and |value| fields represent
5677 arbitrary values (in ways to be explained later).  (5)~Macro parameters
5678 are like symbolic tokens in that they appear in |info| fields of
5679 one-word nodes. The $k$th parameter is represented by |expr_base+k| if it
5680 is of type \&{expr}, or by |suffix_base+k| if it is of type \&{suffix}, or
5681 by |text_base+k| if it is of type \&{text}.  (Here |0<=k<param_size|.)
5682 Actual values of these parameters are kept in a separate stack, as we will
5683 see later.  The constants |expr_base|, |suffix_base|, and |text_base| are,
5684 of course, chosen so that there will be no confusion between symbolic
5685 tokens and parameters of various types.
5686
5687 Note that
5688 the `\\{type}' field of a node has nothing to do with ``type'' in a
5689 printer's sense. It's curious that the same word is used in such different ways.
5690
5691 @d type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* identifies what kind of value this is */
5692 @d name_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* a clue to the name of this value */
5693 @d token_node_size 2 /* the number of words in a large token node */
5694 @d value_loc(A) ((A)+1) /* the word that contains the |value| field */
5695 @d value(A) mp->mem[value_loc((A))].cint /* the value stored in a large token node */
5696 @d expr_base (hash_end+1) /* code for the zeroth \&{expr} parameter */
5697 @d suffix_base (expr_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{suffix} parameter */
5698 @d text_base (suffix_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{text} parameter */
5699
5700 @<Check the ``constant''...@>=
5701 if ( text_base+mp->param_size>max_halfword ) mp->bad=18;
5702
5703 @ We have set aside a two word node beginning at |null| so that we can have
5704 |value(null)=0|.  We will make use of this coincidence later.
5705
5706 @<Initialize table entries...@>=
5707 link(null)=null; value(null)=0;
5708
5709 @ A numeric token is created by the following trivial routine.
5710
5711 @c 
5712 pointer mp_new_num_tok (MP mp,scaled v) {
5713   pointer p; /* the new node */
5714   p=mp_get_node(mp, token_node_size); value(p)=v;
5715   type(p)=mp_known; name_type(p)=mp_token; 
5716   return p;
5717 }
5718
5719 @ A token list is a singly linked list of nodes in |mem|, where
5720 each node contains a token and a link.  Here's a subroutine that gets rid
5721 of a token list when it is no longer needed.
5722
5723 @<Declarations@>=
5724 void mp_token_recycle (MP mp);
5725
5726
5727 @c void mp_flush_token_list (MP mp,pointer p) {
5728   pointer q; /* the node being recycled */
5729   while ( p!=null ) { 
5730     q=p; p=link(p);
5731     if ( q>=mp->hi_mem_min ) {
5732      free_avail(q);
5733     } else { 
5734       switch (type(q)) {
5735       case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
5736         break;
5737       case mp_string_type:
5738         delete_str_ref(value(q));
5739         break;
5740       case unknown_types: case mp_pen_type: case mp_path_type: 
5741       case mp_picture_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
5742       case mp_cmykcolor_type: case mp_transform_type: case mp_dependent:
5743       case mp_proto_dependent: case mp_independent:
5744         mp->g_pointer=q; mp_token_recycle(mp);
5745         break;
5746       default: mp_confusion(mp, "token");
5747 @:this can't happen token}{\quad token@>
5748       }
5749       mp_free_node(mp, q,token_node_size);
5750     }
5751   }
5752 }
5753
5754 @ The procedure |show_token_list|, which prints a symbolic form of
5755 the token list that starts at a given node |p|, illustrates these
5756 conventions. The token list being displayed should not begin with a reference
5757 count. However, the procedure is intended to be fairly robust, so that if the
5758 memory links are awry or if |p| is not really a pointer to a token list,
5759 almost nothing catastrophic can happen.
5760
5761 An additional parameter |q| is also given; this parameter is either null
5762 or it points to a node in the token list where a certain magic computation
5763 takes place that will be explained later. (Basically, |q| is non-null when
5764 we are printing the two-line context information at the time of an error
5765 message; |q| marks the place corresponding to where the second line
5766 should begin.)
5767
5768 The generation will stop, and `\.{\char`\ ETC.}' will be printed, if the length
5769 of printing exceeds a given limit~|l|; the length of printing upon entry is
5770 assumed to be a given amount called |null_tally|. (Note that
5771 |show_token_list| sometimes uses itself recursively to print
5772 variable names within a capsule.)
5773 @^recursion@>
5774
5775 Unusual entries are printed in the form of all-caps tokens
5776 preceded by a space, e.g., `\.{\char`\ BAD}'.
5777
5778 @<Declarations@>=
5779 void mp_print_capsule (MP mp);
5780
5781 @ @<Declare the procedure called |show_token_list|@>=
5782 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5783                          integer null_tally) ;
5784
5785 @ @c
5786 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5787                          integer null_tally) {
5788   small_number class,c; /* the |char_class| of previous and new tokens */
5789   integer r,v; /* temporary registers */
5790   class=percent_class;
5791   mp->tally=null_tally;
5792   while ( (p!=null) && (mp->tally<l) ) { 
5793     if ( p==q ) 
5794       @<Do magic computation@>;
5795     @<Display token |p| and set |c| to its class;
5796       but |return| if there are problems@>;
5797     class=c; p=link(p);
5798   }
5799   if ( p!=null ) 
5800      mp_print(mp, " ETC.");
5801 @.ETC@>
5802   return;
5803 };
5804
5805 @ @<Display token |p| and set |c| to its class...@>=
5806 c=letter_class; /* the default */
5807 if ( (p<0)||(p>mp->mem_end) ) { 
5808   mp_print(mp, " CLOBBERED"); return;
5809 @.CLOBBERED@>
5810 }
5811 if ( p<mp->hi_mem_min ) { 
5812   @<Display two-word token@>;
5813 } else { 
5814   r=info(p);
5815   if ( r>=expr_base ) {
5816      @<Display a parameter token@>;
5817   } else {
5818     if ( r<1 ) {
5819       if ( r==0 ) { 
5820         @<Display a collective subscript@>
5821       } else {
5822         mp_print(mp, " IMPOSSIBLE");
5823 @.IMPOSSIBLE@>
5824       }
5825     } else { 
5826       r=text(r);
5827       if ( (r<0)||(r>mp->max_str_ptr) ) {
5828         mp_print(mp, " NONEXISTENT");
5829 @.NONEXISTENT@>
5830       } else {
5831        @<Print string |r| as a symbolic token
5832         and set |c| to its class@>;
5833       }
5834     }
5835   }
5836 }
5837
5838 @ @<Display two-word token@>=
5839 if ( name_type(p)==mp_token ) {
5840   if ( type(p)==mp_known ) {
5841     @<Display a numeric token@>;
5842   } else if ( type(p)!=mp_string_type ) {
5843     mp_print(mp, " BAD");
5844 @.BAD@>
5845   } else { 
5846     mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp, value(p)); mp_print_char(mp, '"');
5847     c=string_class;
5848   }
5849 } else if ((name_type(p)!=mp_capsule)||(type(p)<mp_vacuous)||(type(p)>mp_independent) ) {
5850   mp_print(mp, " BAD");
5851 } else { 
5852   mp->g_pointer=p; mp_print_capsule(mp); c=right_paren_class;
5853 }
5854
5855 @ @<Display a numeric token@>=
5856 if ( class==digit_class ) 
5857   mp_print_char(mp, ' ');
5858 v=value(p);
5859 if ( v<0 ){ 
5860   if ( class==left_bracket_class ) 
5861     mp_print_char(mp, ' ');
5862   mp_print_char(mp, '['); mp_print_scaled(mp, v); mp_print_char(mp, ']');
5863   c=right_bracket_class;
5864 } else { 
5865   mp_print_scaled(mp, v); c=digit_class;
5866 }
5867
5868
5869 @ Strictly speaking, a genuine token will never have |info(p)=0|.
5870 But we will see later (in the |print_variable_name| routine) that
5871 it is convenient to let |info(p)=0| stand for `\.{[]}'.
5872
5873 @<Display a collective subscript@>=
5874 {
5875 if ( class==left_bracket_class ) 
5876   mp_print_char(mp, ' ');
5877 mp_print(mp, "[]"); c=right_bracket_class;
5878 }
5879
5880 @ @<Display a parameter token@>=
5881 {
5882 if ( r<suffix_base ) { 
5883   mp_print(mp, "(EXPR"); r=r-(expr_base);
5884 @.EXPR@>
5885 } else if ( r<text_base ) { 
5886   mp_print(mp, "(SUFFIX"); r=r-(suffix_base);
5887 @.SUFFIX@>
5888 } else { 
5889   mp_print(mp, "(TEXT"); r=r-(text_base);
5890 @.TEXT@>
5891 }
5892 mp_print_int(mp, r); mp_print_char(mp, ')'); c=right_paren_class;
5893 }
5894
5895
5896 @ @<Print string |r| as a symbolic token...@>=
5897
5898 c=mp->char_class[mp->str_pool[mp->str_start[r]]];
5899 if ( c==class ) {
5900   switch (c) {
5901   case letter_class:mp_print_char(mp, '.'); break;
5902   case isolated_classes: break;
5903   default: mp_print_char(mp, ' '); break;
5904   }
5905 }
5906 mp_print_str(mp, r);
5907 }
5908
5909 @ The following procedures have been declared |forward| with no parameters,
5910 because the author dislikes \PASCAL's convention about |forward| procedures
5911 with parameters. It was necessary to do something, because |show_token_list|
5912 is recursive (although the recursion is limited to one level), and because
5913 |flush_token_list| is syntactically (but not semantically) recursive.
5914 @^recursion@>
5915
5916 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>=
5917 void mp_print_capsule (MP mp) { 
5918   mp_print_char(mp, '('); mp_print_exp(mp, mp->g_pointer,0); mp_print_char(mp, ')');
5919 };
5920 @#
5921 void mp_token_recycle (MP mp) { 
5922   mp_recycle_value(mp, mp->g_pointer);
5923 };
5924
5925 @ @<Glob...@>=
5926 pointer g_pointer; /* (global) parameter to the |forward| procedures */
5927
5928 @ Macro definitions are kept in \MP's memory in the form of token lists
5929 that have a few extra one-word nodes at the beginning.
5930
5931 The first node contains a reference count that is used to tell when the
5932 list is no longer needed. To emphasize the fact that a reference count is
5933 present, we shall refer to the |info| field of this special node as the
5934 |ref_count| field.
5935 @^reference counts@>
5936
5937 The next node or nodes after the reference count serve to describe the
5938 formal parameters. They either contain a code word that specifies all
5939 of the parameters, or they contain zero or more parameter tokens followed
5940 by the code `|general_macro|'.
5941
5942 @d ref_count info
5943   /* reference count preceding a macro definition or picture header */
5944 @d add_mac_ref(A) incr(ref_count((A))) /* make a new reference to a macro list */
5945 @d general_macro 0 /* preface to a macro defined with a parameter list */
5946 @d primary_macro 1 /* preface to a macro with a \&{primary} parameter */
5947 @d secondary_macro 2 /* preface to a macro with a \&{secondary} parameter */
5948 @d tertiary_macro 3 /* preface to a macro with a \&{tertiary} parameter */
5949 @d expr_macro 4 /* preface to a macro with an undelimited \&{expr} parameter */
5950 @d of_macro 5 /* preface to a macro with
5951   undelimited `\&{expr} |x| \&{of}~|y|' parameters */
5952 @d suffix_macro 6 /* preface to a macro with an undelimited \&{suffix} parameter */
5953 @d text_macro 7 /* preface to a macro with an undelimited \&{text} parameter */
5954
5955 @c 
5956 void mp_delete_mac_ref (MP mp,pointer p) {
5957   /* |p| points to the reference count of a macro list that is
5958     losing one reference */
5959   if ( ref_count(p)==null ) mp_flush_token_list(mp, p);
5960   else decr(ref_count(p));
5961 }
5962
5963 @ The following subroutine displays a macro, given a pointer to its
5964 reference count.
5965
5966 @c 
5967 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>;
5968 void mp_show_macro (MP mp, pointer p, integer q, integer l) {
5969   pointer r; /* temporary storage */
5970   p=link(p); /* bypass the reference count */
5971   while ( info(p)>text_macro ){ 
5972     r=link(p); link(p)=null;
5973     mp_show_token_list(mp, p,null,l,0); link(p)=r; p=r;
5974     if ( l>0 ) l=l-mp->tally; else return;
5975   } /* control printing of `\.{ETC.}' */
5976 @.ETC@>
5977   mp->tally=0;
5978   switch(info(p)) {
5979   case general_macro:mp_print(mp, "->"); break;
5980 @.->@>
5981   case primary_macro: case secondary_macro: case tertiary_macro:
5982     mp_print_char(mp, '<');
5983     mp_print_cmd_mod(mp, param_type,info(p)); 
5984     mp_print(mp, ">->");
5985     break;
5986   case expr_macro:mp_print(mp, "<expr>->"); break;
5987   case of_macro:mp_print(mp, "<expr>of<primary>->"); break;
5988   case suffix_macro:mp_print(mp, "<suffix>->"); break;
5989   case text_macro:mp_print(mp, "<text>->"); break;
5990   } /* there are no other cases */
5991   mp_show_token_list(mp, link(p),q,l-mp->tally,0);
5992 }
5993
5994 @* \[15] Data structures for variables.
5995 The variables of \MP\ programs can be simple, like `\.x', or they can
5996 combine the structural properties of arrays and records, like `\.{x20a.b}'.
5997 A \MP\ user assigns a type to a variable like \.{x20a.b} by saying, for
5998 example, `\.{boolean} \.{x20a.b}'. It's time for us to study how such
5999 things are represented inside of the computer.
6000
6001 Each variable value occupies two consecutive words, either in a two-word
6002 node called a value node, or as a two-word subfield of a larger node.  One
6003 of those two words is called the |value| field; it is an integer,
6004 containing either a |scaled| numeric value or the representation of some
6005 other type of quantity. (It might also be subdivided into halfwords, in
6006 which case it is referred to by other names instead of |value|.) The other
6007 word is broken into subfields called |type|, |name_type|, and |link|.  The
6008 |type| field is a quarterword that specifies the variable's type, and
6009 |name_type| is a quarterword from which \MP\ can reconstruct the
6010 variable's name (sometimes by using the |link| field as well).  Thus, only
6011 1.25 words are actually devoted to the value itself; the other
6012 three-quarters of a word are overhead, but they aren't wasted because they
6013 allow \MP\ to deal with sparse arrays and to provide meaningful diagnostics.
6014
6015 In this section we shall be concerned only with the structural aspects of
6016 variables, not their values. Later parts of the program will change the
6017 |type| and |value| fields, but we shall treat those fields as black boxes
6018 whose contents should not be touched.
6019
6020 However, if the |type| field is |mp_structured|, there is no |value| field,
6021 and the second word is broken into two pointer fields called |attr_head|
6022 and |subscr_head|. Those fields point to additional nodes that
6023 contain structural information, as we shall see.
6024
6025 @d subscr_head_loc(A)   (A)+1 /* where |value|, |subscr_head| and |attr_head| are */
6026 @d attr_head(A)   info(subscr_head_loc((A))) /* pointer to attribute info */
6027 @d subscr_head(A)   link(subscr_head_loc((A))) /* pointer to subscript info */
6028 @d value_node_size 2 /* the number of words in a value node */
6029
6030 @ An attribute node is three words long. Two of these words contain |type|
6031 and |value| fields as described above, and the third word contains
6032 additional information:  There is an |attr_loc| field, which contains the
6033 hash address of the token that names this attribute; and there's also a
6034 |parent| field, which points to the value node of |mp_structured| type at the
6035 next higher level (i.e., at the level to which this attribute is
6036 subsidiary).  The |name_type| in an attribute node is `|attr|'.  The
6037 |link| field points to the next attribute with the same parent; these are
6038 arranged in increasing order, so that |attr_loc(link(p))>attr_loc(p)|. The
6039 final attribute node links to the constant |end_attr|, whose |attr_loc|
6040 field is greater than any legal hash address. The |attr_head| in the
6041 parent points to a node whose |name_type| is |mp_structured_root|; this
6042 node represents the null attribute, i.e., the variable that is relevant
6043 when no attributes are attached to the parent. The |attr_head| node is either
6044 a value node, a subscript node, or an attribute node, depending on what
6045 the parent would be if it were not structured; but the subscript and
6046 attribute fields are ignored, so it effectively contains only the data of
6047 a value node. The |link| field in this special node points to an attribute
6048 node whose |attr_loc| field is zero; the latter node represents a collective
6049 subscript `\.{[]}' attached to the parent, and its |link| field points to
6050 the first non-special attribute node (or to |end_attr| if there are none).
6051
6052 A subscript node likewise occupies three words, with |type| and |value| fields
6053 plus extra information; its |name_type| is |subscr|. In this case the
6054 third word is called the |subscript| field, which is a |scaled| integer.
6055 The |link| field points to the subscript node with the next larger
6056 subscript, if any; otherwise the |link| points to the attribute node
6057 for collective subscripts at this level. We have seen that the latter node
6058 contains an upward pointer, so that the parent can be deduced.
6059
6060 The |name_type| in a parent-less value node is |root|, and the |link|
6061 is the hash address of the token that names this value.
6062
6063 In other words, variables have a hierarchical structure that includes
6064 enough threads running around so that the program is able to move easily
6065 between siblings, parents, and children. An example should be helpful:
6066 (The reader is advised to draw a picture while reading the following
6067 description, since that will help to firm up the ideas.)
6068 Suppose that `\.x' and `\.{x.a}' and `\.{x[]b}' and `\.{x5}'
6069 and `\.{x20b}' have been mentioned in a user's program, where
6070 \.{x[]b} has been declared to be of \&{boolean} type. Let |h(x)|, |h(a)|,
6071 and |h(b)| be the hash addresses of \.x, \.a, and~\.b. Then
6072 |eq_type(h(x))=name| and |equiv(h(x))=p|, where |p|~is a two-word value
6073 node with |name_type(p)=root| and |link(p)=h(x)|. We have |type(p)=mp_structured|,
6074 |attr_head(p)=q|, and |subscr_head(p)=r|, where |q| points to a value
6075 node and |r| to a subscript node. (Are you still following this? Use
6076 a pencil to draw a diagram.) The lone variable `\.x' is represented by
6077 |type(q)| and |value(q)|; furthermore
6078 |name_type(q)=mp_structured_root| and |link(q)=q1|, where |q1| points
6079 to an attribute node representing `\.{x[]}'. Thus |name_type(q1)=attr|,
6080 |attr_loc(q1)=collective_subscript=0|, |parent(q1)=p|,
6081 |type(q1)=mp_structured|, |attr_head(q1)=qq|, and |subscr_head(q1)=qq1|;
6082 |qq| is a value node with |type(qq)=mp_numeric_type| (assuming that \.{x5} is
6083 numeric, because |qq| represents `\.{x[]}' with no further attributes),
6084 |name_type(qq)=mp_structured_root|, and
6085 |link(qq)=qq1|. (Now pay attention to the next part.) Node |qq1| is
6086 an attribute node representing `\.{x[][]}', which has never yet
6087 occurred; its |type| field is |undefined|, and its |value| field is
6088 undefined. We have |name_type(qq1)=attr|, |attr_loc(qq1)=collective_subscript|,
6089 |parent(qq1)=q1|, and |link(qq1)=qq2|. Since |qq2| represents
6090 `\.{x[]b}', |type(qq2)=mp_unknown_boolean|; also |attr_loc(qq2)=h(b)|,
6091 |parent(qq2)=q1|, |name_type(qq2)=attr|, |link(qq2)=end_attr|.
6092 (Maybe colored lines will help untangle your picture.)
6093  Node |r| is a subscript node with |type| and |value|
6094 representing `\.{x5}'; |name_type(r)=subscr|, |subscript(r)=5.0|,
6095 and |link(r)=r1| is another subscript node. To complete the picture,
6096 see if you can guess what |link(r1)| is; give up? It's~|q1|.
6097 Furthermore |subscript(r1)=20.0|, |name_type(r1)=subscr|,
6098 |type(r1)=mp_structured|, |attr_head(r1)=qqq|, |subscr_head(r1)=qqq1|,
6099 and we finish things off with three more nodes
6100 |qqq|, |qqq1|, and |qqq2| hung onto~|r1|. (Perhaps you should start again
6101 with a larger sheet of paper.) The value of variable \.{x20b}
6102 appears in node~|qqq2|, as you can well imagine.
6103
6104 If the example in the previous paragraph doesn't make things crystal
6105 clear, a glance at some of the simpler subroutines below will reveal how
6106 things work out in practice.
6107
6108 The only really unusual thing about these conventions is the use of
6109 collective subscript attributes. The idea is to avoid repeating a lot of
6110 type information when many elements of an array are identical macros
6111 (for which distinct values need not be stored) or when they don't have
6112 all of the possible attributes. Branches of the structure below collective
6113 subscript attributes do not carry actual values except for macro identifiers;
6114 branches of the structure below subscript nodes do not carry significant
6115 information in their collective subscript attributes.
6116
6117 @d attr_loc_loc(A) ((A)+2) /* where the |attr_loc| and |parent| fields are */
6118 @d attr_loc(A) info(attr_loc_loc((A))) /* hash address of this attribute */
6119 @d parent(A) link(attr_loc_loc((A))) /* pointer to |mp_structured| variable */
6120 @d subscript_loc(A) ((A)+2) /* where the |subscript| field lives */
6121 @d subscript(A) mp->mem[subscript_loc((A))].sc /* subscript of this variable */
6122 @d attr_node_size 3 /* the number of words in an attribute node */
6123 @d subscr_node_size 3 /* the number of words in a subscript node */
6124 @d collective_subscript 0 /* code for the attribute `\.{[]}' */
6125
6126 @<Initialize table...@>=
6127 attr_loc(end_attr)=hash_end+1; parent(end_attr)=null;
6128
6129 @ Variables of type \&{pair} will have values that point to four-word
6130 nodes containing two numeric values. The first of these values has
6131 |name_type=mp_x_part_sector| and the second has |name_type=mp_y_part_sector|;
6132 the |link| in the first points back to the node whose |value| points
6133 to this four-word node.
6134
6135 Variables of type \&{transform} are similar, but in this case their
6136 |value| points to a 12-word node containing six values, identified by
6137 |x_part_sector|, |y_part_sector|, |mp_xx_part_sector|, |mp_xy_part_sector|,
6138 |mp_yx_part_sector|, and |mp_yy_part_sector|.
6139 Finally, variables of type \&{color} have three values in six words
6140 identified by |mp_red_part_sector|, |mp_green_part_sector|, and |mp_blue_part_sector|.
6141
6142 When an entire structured variable is saved, the |root| indication
6143 is temporarily replaced by |saved_root|.
6144
6145 Some variables have no name; they just are used for temporary storage
6146 while expressions are being evaluated. We call them {\sl capsules}.
6147
6148 @d x_part_loc(A) (A) /* where the \&{xpart} is found in a pair or transform node */
6149 @d y_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{ypart} is found in a pair or transform node */
6150 @d xx_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{xxpart} is found in a transform node */
6151 @d xy_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{xypart} is found in a transform node */
6152 @d yx_part_loc(A) ((A)+8) /* where the \&{yxpart} is found in a transform node */
6153 @d yy_part_loc(A) ((A)+10) /* where the \&{yypart} is found in a transform node */
6154 @d red_part_loc(A) (A) /* where the \&{redpart} is found in a color node */
6155 @d green_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{greenpart} is found in a color node */
6156 @d blue_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{bluepart} is found in a color node */
6157 @d cyan_part_loc(A) (A) /* where the \&{cyanpart} is found in a color node */
6158 @d magenta_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{magentapart} is found in a color node */
6159 @d yellow_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{yellowpart} is found in a color node */
6160 @d black_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{blackpart} is found in a color node */
6161 @d grey_part_loc(A) (A) /* where the \&{greypart} is found in a color node */
6162 @#
6163 @d pair_node_size 4 /* the number of words in a pair node */
6164 @d transform_node_size 12 /* the number of words in a transform node */
6165 @d color_node_size 6 /* the number of words in a color node */
6166 @d cmykcolor_node_size 8 /* the number of words in a color node */
6167
6168 @<Glob...@>=
6169 small_number big_node_size[mp_pair_type+1];
6170 small_number sector0[mp_pair_type+1];
6171 small_number sector_offset[mp_black_part_sector+1];
6172
6173 @ The |sector0| array gives for each big node type, |name_type| values
6174 for its first subfield; the |sector_offset| array gives for each
6175 |name_type| value, the offset from the first subfield in words;
6176 and the |big_node_size| array gives the size in words for each type of
6177 big node.
6178
6179 @<Set init...@>=
6180 mp->big_node_size[mp_transform_type]=transform_node_size;
6181 mp->big_node_size[mp_pair_type]=pair_node_size;
6182 mp->big_node_size[mp_color_type]=color_node_size;
6183 mp->big_node_size[mp_cmykcolor_type]=cmykcolor_node_size;
6184 mp->sector0[mp_transform_type]=mp_x_part_sector;
6185 mp->sector0[mp_pair_type]=mp_x_part_sector;
6186 mp->sector0[mp_color_type]=mp_red_part_sector;
6187 mp->sector0[mp_cmykcolor_type]=mp_cyan_part_sector;
6188 for (k=mp_x_part_sector;k<= mp_yy_part_sector;k++ ) {
6189   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_x_part_sector);
6190 }
6191 for (k=mp_red_part_sector;k<= mp_blue_part_sector ; k++) {
6192   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_red_part_sector);
6193 }
6194 for (k=mp_cyan_part_sector;k<= mp_black_part_sector;k++ ) {
6195   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_cyan_part_sector);
6196 }
6197
6198 @ If |type(p)=mp_pair_type| or |mp_transform_type| and if |value(p)=null|, the
6199 procedure call |init_big_node(p)| will allocate a pair or transform node
6200 for~|p|.  The individual parts of such nodes are initially of type
6201 |mp_independent|.
6202
6203 @c 
6204 void mp_init_big_node (MP mp,pointer p) {
6205   pointer q; /* the new node */
6206   small_number s; /* its size */
6207   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=mp_get_node(mp, s);
6208   do {  
6209     s=s-2; 
6210     @<Make variable |q+s| newly independent@>;
6211     name_type(q+s)=halfp(s)+mp->sector0[type(p)]; 
6212     link(q+s)=null;
6213   } while (s!=0);
6214   link(q)=p; value(p)=q;
6215 }
6216
6217 @ The |id_transform| function creates a capsule for the
6218 identity transformation.
6219
6220 @c 
6221 pointer mp_id_transform (MP mp) {
6222   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
6223   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=mp_transform_type;
6224   name_type(p)=mp_capsule; value(p)=null; mp_init_big_node(mp, p); q=value(p);
6225   r=q+transform_node_size;
6226   do {  
6227     r=r-2;
6228     type(r)=mp_known; value(r)=0;
6229   } while (r!=q);
6230   value(xx_part_loc(q))=unity; 
6231   value(yy_part_loc(q))=unity;
6232   return p;
6233 }
6234
6235 @ Tokens are of type |tag_token| when they first appear, but they point
6236 to |null| until they are first used as the root of a variable.
6237 The following subroutine establishes the root node on such grand occasions.
6238
6239 @c 
6240 void mp_new_root (MP mp,pointer x) {
6241   pointer p; /* the new node */
6242   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=undefined; name_type(p)=mp_root;
6243   link(p)=x; equiv(x)=p;
6244 }
6245
6246 @ These conventions for variable representation are illustrated by the
6247 |print_variable_name| routine, which displays the full name of a
6248 variable given only a pointer to its two-word value packet.
6249
6250 @<Declarations@>=
6251 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p);
6252
6253 @ @c 
6254 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p) {
6255   pointer q; /* a token list that will name the variable's suffix */
6256   pointer r; /* temporary for token list creation */
6257   while ( name_type(p)>=mp_x_part_sector ) {
6258     @<Preface the output with a part specifier; |return| in the
6259       case of a capsule@>;
6260   }
6261   q=null;
6262   while ( name_type(p)>mp_saved_root ) {
6263     @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|
6264      and replacing |p| by its parent@>;
6265   }
6266   r=mp_get_avail(mp); info(r)=link(p); link(r)=q;
6267   if ( name_type(p)==mp_saved_root ) mp_print(mp, "(SAVED)");
6268 @.SAVED@>
6269   mp_show_token_list(mp, r,null,el_gordo,mp->tally); 
6270   mp_flush_token_list(mp, r);
6271 }
6272
6273 @ @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|...@>=
6274
6275   if ( name_type(p)==mp_subscr ) { 
6276     r=mp_new_num_tok(mp, subscript(p));
6277     do {  
6278       p=link(p);
6279     } while (name_type(p)!=mp_attr);
6280   } else if ( name_type(p)==mp_structured_root ) {
6281     p=link(p); goto FOUND;
6282   } else { 
6283     if ( name_type(p)!=mp_attr ) mp_confusion(mp, "var");
6284 @:this can't happen var}{\quad var@>
6285     r=mp_get_avail(mp); info(r)=attr_loc(p);
6286   }
6287   link(r)=q; q=r;
6288 FOUND:  
6289   p=parent(p);
6290 }
6291
6292 @ @<Preface the output with a part specifier...@>=
6293 { switch (name_type(p)) {
6294   case mp_x_part_sector: mp_print_char(mp, 'x'); break;
6295   case mp_y_part_sector: mp_print_char(mp, 'y'); break;
6296   case mp_xx_part_sector: mp_print(mp, "xx"); break;
6297   case mp_xy_part_sector: mp_print(mp, "xy"); break;
6298   case mp_yx_part_sector: mp_print(mp, "yx"); break;
6299   case mp_yy_part_sector: mp_print(mp, "yy"); break;
6300   case mp_red_part_sector: mp_print(mp, "red"); break;
6301   case mp_green_part_sector: mp_print(mp, "green"); break;
6302   case mp_blue_part_sector: mp_print(mp, "blue"); break;
6303   case mp_cyan_part_sector: mp_print(mp, "cyan"); break;
6304   case mp_magenta_part_sector: mp_print(mp, "magenta"); break;
6305   case mp_yellow_part_sector: mp_print(mp, "yellow"); break;
6306   case mp_black_part_sector: mp_print(mp, "black"); break;
6307   case mp_grey_part_sector: mp_print(mp, "grey"); break;
6308   case mp_capsule: 
6309     mp_print(mp, "%CAPSULE"); mp_print_int(mp, p-null); return;
6310     break;
6311 @.CAPSULE@>
6312   } /* there are no other cases */
6313   mp_print(mp, "part "); 
6314   p=link(p-mp->sector_offset[name_type(p)]);
6315 }
6316
6317 @ The |interesting| function returns |true| if a given variable is not
6318 in a capsule, or if the user wants to trace capsules.
6319
6320 @c 
6321 boolean mp_interesting (MP mp,pointer p) {
6322   small_number t; /* a |name_type| */
6323   if ( mp->internal[mp_tracing_capsules]>0 ) {
6324     return true;
6325   } else { 
6326     t=name_type(p);
6327     if ( t>=mp_x_part_sector ) if ( t!=mp_capsule )
6328       t=name_type(link(p-mp->sector_offset[t]));
6329     return (t!=mp_capsule);
6330   }
6331 }
6332
6333 @ Now here is a subroutine that converts an unstructured type into an
6334 equivalent structured type, by inserting a |mp_structured| node that is
6335 capable of growing. This operation is done only when |name_type(p)=root|,
6336 |subscr|, or |attr|.
6337
6338 The procedure returns a pointer to the new node that has taken node~|p|'s
6339 place in the structure. Node~|p| itself does not move, nor are its
6340 |value| or |type| fields changed in any way.
6341
6342 @c 
6343 pointer mp_new_structure (MP mp,pointer p) {
6344   pointer q,r=0; /* list manipulation registers */
6345   switch (name_type(p)) {
6346   case mp_root: 
6347     q=link(p); r=mp_get_node(mp, value_node_size); equiv(q)=r;
6348     break;
6349   case mp_subscr: 
6350     @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>;
6351     break;
6352   case mp_attr: 
6353     @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>;
6354     break;
6355   default: 
6356     mp_confusion(mp, "struct");
6357 @:this can't happen struct}{\quad struct@>
6358     break;
6359   }
6360   link(r)=link(p); type(r)=mp_structured; name_type(r)=name_type(p);
6361   attr_head(r)=p; name_type(p)=mp_structured_root;
6362   q=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(p)=q; subscr_head(r)=q;
6363   parent(q)=r; type(q)=undefined; name_type(q)=mp_attr; link(q)=end_attr;
6364   attr_loc(q)=collective_subscript; 
6365   return r;
6366 };
6367
6368 @ @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>=
6369
6370   q=p;
6371   do {  
6372     q=link(q);
6373   } while (name_type(q)!=mp_attr);
6374   q=parent(q); r=subscr_head_loc(q); /* |link(r)=subscr_head(q)| */
6375   do {  
6376     q=r; r=link(r);
6377   } while (r!=p);
6378   r=mp_get_node(mp, subscr_node_size);
6379   link(q)=r; subscript(r)=subscript(p);
6380 }
6381
6382 @ If the attribute is |collective_subscript|, there are two pointers to
6383 node~|p|, so we must change both of them.
6384
6385 @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>=
6386
6387   q=parent(p); r=attr_head(q);
6388   do {  
6389     q=r; r=link(r);
6390   } while (r!=p);
6391   r=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(q)=r;
6392   mp->mem[attr_loc_loc(r)]=mp->mem[attr_loc_loc(p)]; /* copy |attr_loc| and |parent| */
6393   if ( attr_loc(p)==collective_subscript ) { 
6394     q=subscr_head_loc(parent(p));
6395     while ( link(q)!=p ) q=link(q);
6396     link(q)=r;
6397   }
6398 }
6399
6400 @ The |find_variable| routine is given a pointer~|t| to a nonempty token
6401 list of suffixes; it returns a pointer to the corresponding two-word
6402 value. For example, if |t| points to token \.x followed by a numeric
6403 token containing the value~7, |find_variable| finds where the value of
6404 \.{x7} is stored in memory. This may seem a simple task, and it
6405 usually is, except when \.{x7} has never been referenced before.
6406 Indeed, \.x may never have even been subscripted before; complexities
6407 arise with respect to updating the collective subscript information.
6408
6409 If a macro type is detected anywhere along path~|t|, or if the first
6410 item on |t| isn't a |tag_token|, the value |null| is returned.
6411 Otherwise |p| will be a non-null pointer to a node such that
6412 |undefined<type(p)<mp_structured|.
6413
6414 @d abort_find { return null; }
6415
6416 @c 
6417 pointer mp_find_variable (MP mp,pointer t) {
6418   pointer p,q,r,s; /* nodes in the ``value'' line */
6419   pointer pp,qq,rr,ss; /* nodes in the ``collective'' line */
6420   integer n; /* subscript or attribute */
6421   memory_word save_word; /* temporary storage for a word of |mem| */
6422 @^inner loop@>
6423   p=info(t); t=link(t);
6424   if ( (eq_type(p) % outer_tag) != tag_token ) abort_find;
6425   if ( equiv(p)==null ) mp_new_root(mp, p);
6426   p=equiv(p); pp=p;
6427   while ( t!=null ) { 
6428     @<Make sure that both nodes |p| and |pp| are of |mp_structured| type@>;
6429     if ( t<mp->hi_mem_min ) {
6430       @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>
6431     } else {
6432       @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>;
6433     }
6434     t=link(t);
6435   }
6436   if ( type(pp)>=mp_structured ) {
6437     if ( type(pp)==mp_structured ) pp=attr_head(pp); else abort_find;
6438   }
6439   if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6440   if ( type(p)==undefined ) { 
6441     if ( type(pp)==undefined ) { type(pp)=mp_numeric_type; value(pp)=null; };
6442     type(p)=type(pp); value(p)=null;
6443   };
6444   return p;
6445 }
6446
6447 @ Although |pp| and |p| begin together, they diverge when a subscript occurs;
6448 |pp|~stays in the collective line while |p|~goes through actual subscript
6449 values.
6450
6451 @<Make sure that both nodes |p| and |pp|...@>=
6452 if ( type(pp)!=mp_structured ) { 
6453   if ( type(pp)>mp_structured ) abort_find;
6454   ss=mp_new_structure(mp, pp);
6455   if ( p==pp ) p=ss;
6456   pp=ss;
6457 }; /* now |type(pp)=mp_structured| */
6458 if ( type(p)!=mp_structured ) /* it cannot be |>mp_structured| */
6459   p=mp_new_structure(mp, p) /* now |type(p)=mp_structured| */
6460
6461 @ We want this part of the program to be reasonably fast, in case there are
6462 @^inner loop@>
6463 lots of subscripts at the same level of the data structure. Therefore
6464 we store an ``infinite'' value in the word that appears at the end of the
6465 subscript list, even though that word isn't part of a subscript node.
6466
6467 @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>=
6468
6469   n=value(t);
6470   pp=link(attr_head(pp)); /* now |attr_loc(pp)=collective_subscript| */
6471   q=link(attr_head(p)); save_word=mp->mem[subscript_loc(q)];
6472   subscript(q)=el_gordo; s=subscr_head_loc(p); /* |link(s)=subscr_head(p)| */
6473   do {  
6474     r=s; s=link(s);
6475   } while (n>subscript(s));
6476   if ( n==subscript(s) ) {
6477     p=s;
6478   } else { 
6479     p=mp_get_node(mp, subscr_node_size); link(r)=p; link(p)=s;
6480     subscript(p)=n; name_type(p)=mp_subscr; type(p)=undefined;
6481   }
6482   mp->mem[subscript_loc(q)]=save_word;
6483 }
6484
6485 @ @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>=
6486
6487   n=info(t);
6488   ss=attr_head(pp);
6489   do {  
6490     rr=ss; ss=link(ss);
6491   } while (n>attr_loc(ss));
6492   if ( n<attr_loc(ss) ) { 
6493     qq=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(rr)=qq; link(qq)=ss;
6494     attr_loc(qq)=n; name_type(qq)=mp_attr; type(qq)=undefined;
6495     parent(qq)=pp; ss=qq;
6496   }
6497   if ( p==pp ) { 
6498     p=ss; pp=ss;
6499   } else { 
6500     pp=ss; s=attr_head(p);
6501     do {  
6502       r=s; s=link(s);
6503     } while (n>attr_loc(s));
6504     if ( n==attr_loc(s) ) {
6505       p=s;
6506     } else { 
6507       q=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(r)=q; link(q)=s;
6508       attr_loc(q)=n; name_type(q)=mp_attr; type(q)=undefined;
6509       parent(q)=p; p=q;
6510     }
6511   }
6512 }
6513
6514 @ Variables lose their former values when they appear in a type declaration,
6515 or when they are defined to be macros or \&{let} equal to something else.
6516 A subroutine will be defined later that recycles the storage associated
6517 with any particular |type| or |value|; our goal now is to study a higher
6518 level process called |flush_variable|, which selectively frees parts of a
6519 variable structure.
6520
6521 This routine has some complexity because of examples such as
6522 `\hbox{\tt numeric x[]a[]b}'
6523 which recycles all variables of the form \.{x[i]a[j]b} (and no others), while
6524 `\hbox{\tt vardef x[]a[]=...}'
6525 discards all variables of the form \.{x[i]a[j]} followed by an arbitrary
6526 suffix, except for the collective node \.{x[]a[]} itself. The obvious way
6527 to handle such examples is to use recursion; so that's what we~do.
6528 @^recursion@>
6529
6530 Parameter |p| points to the root information of the variable;
6531 parameter |t| points to a list of one-word nodes that represent
6532 suffixes, with |info=collective_subscript| for subscripts.
6533
6534 @<Declarations@>=
6535 @<Declare subroutines for printing expressions@>
6536 @<Declare basic dependency-list subroutines@>
6537 @<Declare the recycling subroutines@>
6538 void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) ;
6539 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>
6540
6541 @ @c 
6542 void mp_flush_variable (MP mp,pointer p, pointer t, boolean discard_suffixes) {
6543   pointer q,r; /* list manipulation */
6544   halfword n; /* attribute to match */
6545   while ( t!=null ) { 
6546     if ( type(p)!=mp_structured ) return;
6547     n=info(t); t=link(t);
6548     if ( n==collective_subscript ) { 
6549       r=subscr_head_loc(p); q=link(r); /* |q=subscr_head(p)| */
6550       while ( name_type(q)==mp_subscr ){ 
6551         mp_flush_variable(mp, q,t,discard_suffixes);
6552         if ( t==null ) {
6553           if ( type(q)==mp_structured ) r=q;
6554           else  { link(r)=link(q); mp_free_node(mp, q,subscr_node_size);   }
6555         } else {
6556           r=q;
6557         }
6558         q=link(r);
6559       }
6560     }
6561     p=attr_head(p);
6562     do {  
6563       r=p; p=link(p);
6564     } while (attr_loc(p)<n);
6565     if ( attr_loc(p)!=n ) return;
6566   }
6567   if ( discard_suffixes ) {
6568     mp_flush_below_variable(mp, p);
6569   } else { 
6570     if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6571     mp_recycle_value(mp, p);
6572   }
6573 }
6574
6575 @ The next procedure is simpler; it wipes out everything but |p| itself,
6576 which becomes undefined.
6577
6578 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>=
6579 void mp_flush_below_variable (MP mp, pointer p);
6580
6581 @ @c
6582 void mp_flush_below_variable (MP mp,pointer p) {
6583    pointer q,r; /* list manipulation registers */
6584   if ( type(p)!=mp_structured ) {
6585     mp_recycle_value(mp, p); /* this sets |type(p)=undefined| */
6586   } else { 
6587     q=subscr_head(p);
6588     while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
6589       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=link(q);
6590       mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6591     }
6592     r=attr_head(p); q=link(r); mp_recycle_value(mp, r);
6593     if ( name_type(p)<=mp_saved_root ) mp_free_node(mp, r,value_node_size);
6594     else mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6595     /* we assume that |subscr_node_size=attr_node_size| */
6596     do {  
6597       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=link(q); mp_free_node(mp, r,attr_node_size);
6598     } while (q!=end_attr);
6599     type(p)=undefined;
6600   }
6601 }
6602
6603 @ Just before assigning a new value to a variable, we will recycle the
6604 old value and make the old value undefined. The |und_type| routine
6605 determines what type of undefined value should be given, based on
6606 the current type before recycling.
6607
6608 @c 
6609 small_number mp_und_type (MP mp,pointer p) { 
6610   switch (type(p)) {
6611   case undefined: case mp_vacuous:
6612     return undefined;
6613   case mp_boolean_type: case mp_unknown_boolean:
6614     return mp_unknown_boolean;
6615   case mp_string_type: case mp_unknown_string:
6616     return mp_unknown_string;
6617   case mp_pen_type: case mp_unknown_pen:
6618     return mp_unknown_pen;
6619   case mp_path_type: case mp_unknown_path:
6620     return mp_unknown_path;
6621   case mp_picture_type: case mp_unknown_picture:
6622     return mp_unknown_picture;
6623   case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
6624   case mp_pair_type: case mp_numeric_type: 
6625     return type(p);
6626   case mp_known: case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent:
6627     return mp_numeric_type;
6628   } /* there are no other cases */
6629   return 0;
6630 }
6631
6632 @ The |clear_symbol| routine is used when we want to redefine the equivalent
6633 of a symbolic token. It must remove any variable structure or macro
6634 definition that is currently attached to that symbol. If the |saving|
6635 parameter is true, a subsidiary structure is saved instead of destroyed.
6636
6637 @c 
6638 void mp_clear_symbol (MP mp,pointer p, boolean saving) {
6639   pointer q; /* |equiv(p)| */
6640   q=equiv(p);
6641   switch (eq_type(p) % outer_tag)  {
6642   case defined_macro:
6643   case secondary_primary_macro:
6644   case tertiary_secondary_macro:
6645   case expression_tertiary_macro: 
6646     if ( ! saving ) mp_delete_mac_ref(mp, q);
6647     break;
6648   case tag_token:
6649     if ( q!=null ) {
6650       if ( saving ) {
6651         name_type(q)=mp_saved_root;
6652       } else { 
6653         mp_flush_below_variable(mp, q); mp_free_node(mp,q,value_node_size); 
6654       }
6655     }
6656     break;
6657   default:
6658     break;
6659   }
6660   mp->eqtb[p]=mp->eqtb[frozen_undefined];
6661 };
6662
6663 @* \[16] Saving and restoring equivalents.
6664 The nested structure given by \&{begingroup} and \&{endgroup}
6665 allows |eqtb| entries to be saved and restored, so that temporary changes
6666 can be made without difficulty.  When the user requests a current value to
6667 be saved, \MP\ puts that value into its ``save stack.'' An appearance of
6668 \&{endgroup} ultimately causes the old values to be removed from the save
6669 stack and put back in their former places.
6670
6671 The save stack is a linked list containing three kinds of entries,
6672 distinguished by their |info| fields. If |p| points to a saved item,
6673 then
6674
6675 \smallskip\hang
6676 |info(p)=0| stands for a group boundary; each \&{begingroup} contributes
6677 such an item to the save stack and each \&{endgroup} cuts back the stack
6678 until the most recent such entry has been removed.
6679
6680 \smallskip\hang
6681 |info(p)=q|, where |1<=q<=hash_end|, means that |mem[p+1]| holds the former
6682 contents of |eqtb[q]|. Such save stack entries are generated by \&{save}
6683 commands or suitable \&{interim} commands.
6684
6685 \smallskip\hang
6686 |info(p)=hash_end+q|, where |q>0|, means that |value(p)| is a |scaled|
6687 integer to be restored to internal parameter number~|q|. Such entries
6688 are generated by \&{interim} commands.
6689
6690 \smallskip\noindent
6691 The global variable |save_ptr| points to the top item on the save stack.
6692
6693 @d save_node_size 2 /* number of words per non-boundary save-stack node */
6694 @d saved_equiv(A) mp->mem[(A)+1].hh /* where an |eqtb| entry gets saved */
6695 @d save_boundary_item(A) { (A)=mp_get_avail(mp); info((A))=0;
6696   link((A))=mp->save_ptr; mp->save_ptr=(A);
6697   }
6698
6699 @<Glob...@>=
6700 pointer save_ptr; /* the most recently saved item */
6701
6702 @ @<Set init...@>=mp->save_ptr=null;
6703
6704 @ The |save_variable| routine is given a hash address |q|; it salts this
6705 address in the save stack, together with its current equivalent,
6706 then makes token~|q| behave as though it were brand new.
6707
6708 Nothing is stacked when |save_ptr=null|, however; there's no way to remove
6709 things from the stack when the program is not inside a group, so there's
6710 no point in wasting the space.
6711
6712 @c void mp_save_variable (MP mp,pointer q) {
6713   pointer p; /* temporary register */
6714   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6715     p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=q; link(p)=mp->save_ptr;
6716     saved_equiv(p)=mp->eqtb[q]; mp->save_ptr=p;
6717   }
6718   mp_clear_symbol(mp, q,(mp->save_ptr!=null));
6719 }
6720
6721 @ Similarly, |save_internal| is given the location |q| of an internal
6722 quantity like |mp_tracing_pens|. It creates a save stack entry of the
6723 third kind.
6724
6725 @c void mp_save_internal (MP mp,halfword q) {
6726   pointer p; /* new item for the save stack */
6727   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6728      p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=hash_end+q;
6729     link(p)=mp->save_ptr; value(p)=mp->internal[q]; mp->save_ptr=p;
6730   }
6731 }
6732
6733 @ At the end of a group, the |unsave| routine restores all of the saved
6734 equivalents in reverse order. This routine will be called only when there
6735 is at least one boundary item on the save stack.
6736
6737 @c 
6738 void mp_unsave (MP mp) {
6739   pointer q; /* index to saved item */
6740   pointer p; /* temporary register */
6741   while ( info(mp->save_ptr)!=0 ) {
6742     q=info(mp->save_ptr);
6743     if ( q>hash_end ) {
6744       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6745         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6746         mp_print(mp, mp->int_name[q-(hash_end)]); mp_print_char(mp, '=');
6747         mp_print_scaled(mp, value(mp->save_ptr)); mp_print_char(mp, '}');
6748         mp_end_diagnostic(mp, false);
6749       }
6750       mp->internal[q-(hash_end)]=value(mp->save_ptr);
6751     } else { 
6752       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6753         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6754         mp_print_text(q); mp_print_char(mp, '}');
6755         mp_end_diagnostic(mp, false);
6756       }
6757       mp_clear_symbol(mp, q,false);
6758       mp->eqtb[q]=saved_equiv(mp->save_ptr);
6759       if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
6760         p=equiv(q);
6761         if ( p!=null ) name_type(p)=mp_root;
6762       }
6763     }
6764     p=link(mp->save_ptr); 
6765     mp_free_node(mp, mp->save_ptr,save_node_size); mp->save_ptr=p;
6766   }
6767   p=link(mp->save_ptr); free_avail(mp->save_ptr); mp->save_ptr=p;
6768 }
6769
6770 @* \[17] Data structures for paths.
6771 When a \MP\ user specifies a path, \MP\ will create a list of knots
6772 and control points for the associated cubic spline curves. If the
6773 knots are $z_0$, $z_1$, \dots, $z_n$, there are control points
6774 $z_k^+$ and $z_{k+1}^-$ such that the cubic splines between knots
6775 $z_k$ and $z_{k+1}$ are defined by B\'ezier's formula
6776 @:Bezier}{B\'ezier, Pierre Etienne@>
6777 $$\eqalign{z(t)&=B(z_k,z_k^+,z_{k+1}^-,z_{k+1};t)\cr
6778 &=(1-t)^3z_k+3(1-t)^2tz_k^++3(1-t)t^2z_{k+1}^-+t^3z_{k+1}\cr}$$
6779 for |0<=t<=1|.
6780
6781 There is a 8-word node for each knot $z_k$, containing one word of
6782 control information and six words for the |x| and |y| coordinates of
6783 $z_k^-$ and $z_k$ and~$z_k^+$. The control information appears in the
6784 |left_type| and |right_type| fields, which each occupy a quarter of
6785 the first word in the node; they specify properties of the curve as it
6786 enters and leaves the knot. There's also a halfword |link| field,
6787 which points to the following knot, and a final supplementary word (of
6788 which only a quarter is used).
6789
6790 If the path is a closed contour, knots 0 and |n| are identical;
6791 i.e., the |link| in knot |n-1| points to knot~0. But if the path
6792 is not closed, the |left_type| of knot~0 and the |right_type| of knot~|n|
6793 are equal to |endpoint|. In the latter case the |link| in knot~|n| points
6794 to knot~0, and the control points $z_0^-$ and $z_n^+$ are not used.
6795
6796 @d left_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* characterizes the path entering this knot */
6797 @d right_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* characterizes the path leaving this knot */
6798 @d x_coord(A)   mp->mem[(A)+1].sc /* the |x| coordinate of this knot */
6799 @d y_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc /* the |y| coordinate of this knot */
6800 @d left_x(A)   mp->mem[(A)+3].sc /* the |x| coordinate of previous control point */
6801 @d left_y(A)   mp->mem[(A)+4].sc /* the |y| coordinate of previous control point */
6802 @d right_x(A)   mp->mem[(A)+5].sc /* the |x| coordinate of next control point */
6803 @d right_y(A)   mp->mem[(A)+6].sc /* the |y| coordinate of next control point */
6804 @d x_loc(A)   ((A)+1) /* where the |x| coordinate is stored in a knot */
6805 @d y_loc(A)   ((A)+2) /* where the |y| coordinate is stored in a knot */
6806 @d knot_coord(A)   mp->mem[(A)].sc /* |x| or |y| coordinate given |x_loc| or |y_loc| */
6807 @d left_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc
6808   /* coordinate of previous control point given |x_loc| or |y_loc| */
6809 @d right_coord(A)   mp->mem[(A)+4].sc
6810   /* coordinate of next control point given |x_loc| or |y_loc| */
6811 @d knot_node_size 8 /* number of words in a knot node */
6812
6813 @<Types...@>=
6814 enum mp_knot_type {
6815  mp_endpoint=0, /* |left_type| at path beginning and |right_type| at path end */
6816  mp_explicit, /* |left_type| or |right_type| when control points are known */
6817  mp_given, /* |left_type| or |right_type| when a direction is given */
6818  mp_curl, /* |left_type| or |right_type| when a curl is desired */
6819  mp_open, /* |left_type| or |right_type| when \MP\ should choose the direction */
6820  mp_end_cycle
6821 } ;
6822
6823 @ Before the B\'ezier control points have been calculated, the memory
6824 space they will ultimately occupy is taken up by information that can be
6825 used to compute them. There are four cases:
6826
6827 \yskip
6828 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_open|, the curve should leave
6829 the knot in the same direction it entered; \MP\ will figure out a
6830 suitable direction.
6831
6832 \yskip
6833 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_curl|, the curve should leave the
6834 knot in a direction depending on the angle at which it enters the next
6835 knot and on the curl parameter stored in |right_curl|.
6836
6837 \yskip
6838 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_given|, the curve should leave the
6839 knot in a nonzero direction stored as an |angle| in |right_given|.
6840
6841 \yskip
6842 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_explicit|, the B\'ezier control
6843 point for leaving this knot has already been computed; it is in the
6844 |right_x| and |right_y| fields.
6845
6846 \yskip\noindent
6847 The rules for |left_type| are similar, but they refer to the curve entering
6848 the knot, and to \\{left} fields instead of \\{right} fields.
6849
6850 Non-|explicit| control points will be chosen based on ``tension'' parameters
6851 in the |left_tension| and |right_tension| fields. The
6852 `\&{atleast}' option is represented by negative tension values.
6853 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
6854
6855 For example, the \MP\ path specification
6856 $$\.{z0..z1..tension atleast 1..\{curl 2\}z2..z3\{-1,-2\}..tension
6857   3 and 4..p},$$
6858 where \.p is the path `\.{z4..controls z45 and z54..z5}', will be represented
6859 by the six knots
6860 \def\lodash{\hbox to 1.1em{\thinspace\hrulefill\thinspace}}
6861 $$\vbox{\halign{#\hfil&&\qquad#\hfil\cr
6862 |left_type|&\\{left} info&|x_coord,y_coord|&|right_type|&\\{right} info\cr
6863 \noalign{\yskip}
6864 |endpoint|&\lodash$,\,$\lodash&$x_0,y_0$&|curl|&$1.0,1.0$\cr
6865 |open|&\lodash$,1.0$&$x_1,y_1$&|open|&\lodash$,-1.0$\cr
6866 |curl|&$2.0,-1.0$&$x_2,y_2$&|curl|&$2.0,1.0$\cr
6867 |given|&$d,1.0$&$x_3,y_3$&|given|&$d,3.0$\cr
6868 |open|&\lodash$,4.0$&$x_4,y_4$&|explicit|&$x_{45},y_{45}$\cr
6869 |explicit|&$x_{54},y_{54}$&$x_5,y_5$&|endpoint|&\lodash$,\,$\lodash\cr}}$$
6870 Here |d| is the |angle| obtained by calling |n_arg(-unity,-two)|.
6871 Of course, this example is more complicated than anything a normal user
6872 would ever write.
6873
6874 These types must satisfy certain restrictions because of the form of \MP's
6875 path syntax:
6876 (i)~|open| type never appears in the same node together with |endpoint|,
6877 |given|, or |curl|.
6878 (ii)~The |right_type| of a node is |explicit| if and only if the
6879 |left_type| of the following node is |explicit|.
6880 (iii)~|endpoint| types occur only at the ends, as mentioned above.
6881
6882 @d left_curl left_x /* curl information when entering this knot */
6883 @d left_given left_x /* given direction when entering this knot */
6884 @d left_tension left_y /* tension information when entering this knot */
6885 @d right_curl right_x /* curl information when leaving this knot */
6886 @d right_given right_x /* given direction when leaving this knot */
6887 @d right_tension right_y /* tension information when leaving this knot */
6888
6889 @ Knots can be user-supplied, or they can be created by program code,
6890 like the |split_cubic| function, or |copy_path|. The distinction is
6891 needed for the cleanup routine that runs after |split_cubic|, because
6892 it should only delete knots it has previously inserted, and never
6893 anything that was user-supplied. In order to be able to differentiate
6894 one knot from another, we will set |originator(p):=mp_metapost_user| when
6895 it appeared in the actual metapost program, and
6896 |originator(p):=mp_program_code| in all other cases.
6897
6898 @d originator(A)   mp->mem[(A)+7].hh.b0 /* the creator of this knot */
6899
6900 @<Types...@>=
6901 enum {
6902   mp_program_code=0, /* not created by a user */
6903   mp_metapost_user, /* created by a user */
6904 };
6905
6906 @ Here is a routine that prints a given knot list
6907 in symbolic form. It illustrates the conventions discussed above,
6908 and checks for anomalies that might arise while \MP\ is being debugged.
6909
6910 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
6911 void mp_pr_path (MP mp,pointer h);
6912
6913 @ @c
6914 void mp_pr_path (MP mp,pointer h) {
6915   pointer p,q; /* for list traversal */
6916   p=h;
6917   do {  
6918     q=link(p);
6919     if ( (p==null)||(q==null) ) { 
6920       mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
6921 @.???@>
6922     }
6923     @<Print information for adjacent knots |p| and |q|@>;
6924   DONE1:
6925     p=q;
6926     if ( (p!=h)||(left_type(h)!=mp_endpoint) ) {
6927       @<Print two dots, followed by |given| or |curl| if present@>;
6928     }
6929   } while (p!=h);
6930   if ( left_type(h)!=mp_endpoint ) 
6931     mp_print(mp, "cycle");
6932 }
6933
6934 @ @<Print information for adjacent knots...@>=
6935 mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
6936 switch (right_type(p)) {
6937 case mp_endpoint: 
6938   if ( left_type(p)==mp_open ) mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
6939 @.open?@>
6940   if ( (left_type(q)!=mp_endpoint)||(q!=h) ) q=null; /* force an error */
6941   goto DONE1;
6942   break;
6943 case mp_explicit: 
6944   @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>;
6945   break;
6946 case mp_open: 
6947   @<Print information for a curve that begins |open|@>;
6948   break;
6949 case mp_curl:
6950 case mp_given: 
6951   @<Print information for a curve that begins |curl| or |given|@>;
6952   break;
6953 default:
6954   mp_print(mp, "???"); /* can't happen */
6955 @.???@>
6956   break;
6957 }
6958 if ( left_type(q)<=mp_explicit ) {
6959   mp_print(mp, "..control?"); /* can't happen */
6960 @.control?@>
6961 } else if ( (right_tension(p)!=unity)||(left_tension(q)!=unity) ) {
6962   @<Print tension between |p| and |q|@>;
6963 }
6964
6965 @ Since |n_sin_cos| produces |fraction| results, which we will print as if they
6966 were |scaled|, the magnitude of a |given| direction vector will be~4096.
6967
6968 @<Print two dots...@>=
6969
6970   mp_print_nl(mp, " ..");
6971   if ( left_type(p)==mp_given ) { 
6972     mp_n_sin_cos(mp, left_given(p)); mp_print_char(mp, '{');
6973     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, ',');
6974     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin); mp_print_char(mp, '}');
6975   } else if ( left_type(p)==mp_curl ){ 
6976     mp_print(mp, "{curl "); 
6977     mp_print_scaled(mp, left_curl(p)); mp_print_char(mp, '}');
6978   }
6979 }
6980
6981 @ @<Print tension between |p| and |q|@>=
6982
6983   mp_print(mp, "..tension ");
6984   if ( right_tension(p)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
6985   mp_print_scaled(mp, abs(right_tension(p)));
6986   if ( right_tension(p)!=left_tension(q) ){ 
6987     mp_print(mp, " and ");
6988     if ( left_tension(q)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
6989     mp_print_scaled(mp, abs(left_tension(q)));
6990   }
6991 }
6992
6993 @ @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>=
6994
6995   mp_print(mp, "..controls "); 
6996   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p)); 
6997   mp_print(mp, " and ");
6998   if ( left_type(q)!=mp_explicit ) { 
6999     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7000 @.??@>
7001   } else {
7002     mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
7003   }
7004   goto DONE1;
7005 }
7006
7007 @ @<Print information for a curve that begins |open|@>=
7008 if ( (left_type(p)!=mp_explicit)&&(left_type(p)!=mp_open) ) {
7009   mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7010 @.open?@>
7011 }
7012
7013 @ A curl of 1 is shown explicitly, so that the user sees clearly that
7014 \MP's default curl is present.
7015
7016 The code here uses the fact that |left_curl==left_given| and
7017 |right_curl==right_given|.
7018
7019 @<Print information for a curve that begins |curl|...@>=
7020
7021   if ( left_type(p)==mp_open )  
7022     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7023 @.??@>
7024   if ( right_type(p)==mp_curl ) { 
7025     mp_print(mp, "{curl "); mp_print_scaled(mp, right_curl(p));
7026   } else { 
7027     mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)); mp_print_char(mp, '{');
7028     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, ','); 
7029     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin);
7030   }
7031   mp_print_char(mp, '}');
7032 }
7033
7034 @ It is convenient to have another version of |pr_path| that prints the path
7035 as a diagnostic message.
7036
7037 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
7038 void mp_print_path (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) { 
7039   mp_print_diagnostic(mp, "Path", s, nuline); mp_print_ln(mp);
7040 @.Path at line...@>
7041   mp_pr_path(mp, h);
7042   mp_end_diagnostic(mp, true);
7043 }
7044
7045 @ If we want to duplicate a knot node, we can say |copy_knot|:
7046
7047 @c 
7048 pointer mp_copy_knot (MP mp,pointer p) {
7049   pointer q; /* the copy */
7050   int k; /* runs through the words of a knot node */
7051   q=mp_get_node(mp, knot_node_size);
7052   for (k=0;k<knot_node_size;k++) {
7053     mp->mem[q+k]=mp->mem[p+k];
7054   }
7055   originator(q)=originator(p);
7056   return q;
7057 }
7058
7059 @ The |copy_path| routine makes a clone of a given path.
7060
7061 @c 
7062 pointer mp_copy_path (MP mp, pointer p) {
7063   pointer q,pp,qq; /* for list manipulation */
7064   q=mp_copy_knot(mp, p);
7065   qq=q; pp=link(p);
7066   while ( pp!=p ) { 
7067     link(qq)=mp_copy_knot(mp, pp);
7068     qq=link(qq);
7069     pp=link(pp);
7070   }
7071   link(qq)=q;
7072   return q;
7073 }
7074
7075
7076 @ Just before |ship_out|, knot lists are exported for printing.
7077
7078 @d gr_left_type(A)  (A)->left_type_field 
7079 @d gr_right_type(A) (A)->right_type_field
7080 @d gr_x_coord(A)    (A)->x_coord_field   
7081 @d gr_y_coord(A)    (A)->y_coord_field   
7082 @d gr_left_x(A)     (A)->left_x_field    
7083 @d gr_left_y(A)     (A)->left_y_field    
7084 @d gr_right_x(A)    (A)->right_x_field   
7085 @d gr_right_y(A)    (A)->right_y_field   
7086 @d gr_next_knot(A)  (A)->next_field
7087 @d gr_originator(A) (A)->originator_field
7088
7089 @c 
7090 struct mp_knot *mp_export_knot (MP mp,pointer p) {
7091   struct mp_knot *q; /* the copy */
7092   if (p==null)
7093      return NULL;
7094   q = mp_xmalloc(mp, 1, sizeof (struct mp_knot));
7095   memset(q,0,sizeof (struct mp_knot));
7096   gr_left_type(q)  = left_type(p);
7097   gr_right_type(q) = right_type(p);
7098   gr_x_coord(q)    = x_coord(p);
7099   gr_y_coord(q)    = y_coord(p);
7100   gr_left_x(q)     = left_x(p);
7101   gr_left_y(q)     = left_y(p);
7102   gr_right_x(q)    = right_x(p);
7103   gr_right_y(q)    = right_y(p);
7104   gr_originator(q) = originator(p);
7105   return q;
7106 }
7107
7108 @ The |export_knot_list| routine therefore also makes a clone 
7109 of a given path.
7110
7111 @c 
7112 struct mp_knot *mp_export_knot_list (MP mp, pointer p) {
7113   struct mp_knot *q, *qq; /* for list manipulation */
7114   pointer pp; /* for list manipulation */
7115   if (p==null)
7116      return NULL;
7117   q=mp_export_knot(mp, p);
7118   qq=q; pp=link(p);
7119   while ( pp!=p ) { 
7120     gr_next_knot(qq)=mp_export_knot(mp, pp);
7121     qq=gr_next_knot(qq);
7122     pp=link(pp);
7123   }
7124   gr_next_knot(qq)=q;
7125   return q;
7126 }
7127
7128
7129 @ Similarly, there's a way to copy the {\sl reverse\/} of a path. This procedure
7130 returns a pointer to the first node of the copy, if the path is a cycle,
7131 but to the final node of a non-cyclic copy. The global
7132 variable |path_tail| will point to the final node of the original path;
7133 this trick makes it easier to implement `\&{doublepath}'.
7134
7135 All node types are assumed to be |endpoint| or |explicit| only.
7136
7137 @c 
7138 pointer mp_htap_ypoc (MP mp,pointer p) {
7139   pointer q,pp,qq,rr; /* for list manipulation */
7140   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); /* this will correspond to |p| */
7141   qq=q; pp=p;
7142   while (1) { 
7143     right_type(qq)=left_type(pp); left_type(qq)=right_type(pp);
7144     x_coord(qq)=x_coord(pp); y_coord(qq)=y_coord(pp);
7145     right_x(qq)=left_x(pp); right_y(qq)=left_y(pp);
7146     left_x(qq)=right_x(pp); left_y(qq)=right_y(pp);
7147     originator(qq)=originator(pp);
7148     if ( link(pp)==p ) { 
7149       link(q)=qq; mp->path_tail=pp; return q;
7150     }
7151     rr=mp_get_node(mp, knot_node_size); link(rr)=qq; qq=rr; pp=link(pp);
7152   }
7153 }
7154
7155 @ @<Glob...@>=
7156 pointer path_tail; /* the node that links to the beginning of a path */
7157
7158 @ When a cyclic list of knot nodes is no longer needed, it can be recycled by
7159 calling the following subroutine.
7160
7161 @<Declare the recycling subroutines@>=
7162 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) ;
7163
7164 @ @c
7165 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) {
7166   pointer q; /* the node being freed */
7167   pointer r; /* the next node */
7168   q=p;
7169   do {  
7170     r=link(q); 
7171     mp_free_node(mp, q,knot_node_size); q=r;
7172   } while (q!=p);
7173 }
7174
7175 @* \[18] Choosing control points.
7176 Now we must actually delve into one of \MP's more difficult routines,
7177 the |make_choices| procedure that chooses angles and control points for
7178 the splines of a curve when the user has not specified them explicitly.
7179 The parameter to |make_choices| points to a list of knots and
7180 path information, as described above.
7181
7182 A path decomposes into independent segments at ``breakpoint'' knots,
7183 which are knots whose left and right angles are both prespecified in
7184 some way (i.e., their |left_type| and |right_type| aren't both open).
7185
7186 @c 
7187 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>;
7188 void mp_make_choices (MP mp,pointer knots) {
7189   pointer h; /* the first breakpoint */
7190   pointer p,q; /* consecutive breakpoints being processed */
7191   @<Other local variables for |make_choices|@>;
7192   check_arith; /* make sure that |arith_error=false| */
7193   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7194     mp_print_path(mp, knots,", before choices",true);
7195   @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>;
7196   @<Find the first breakpoint, |h|, on the path;
7197     insert an artificial breakpoint if the path is an unbroken cycle@>;
7198   p=h;
7199   do {  
7200     @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint,
7201       then advance |p| to that breakpoint@>;
7202   } while (p!=h);
7203   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7204     mp_print_path(mp, knots,", after choices",true);
7205   if ( mp->arith_error ) {
7206     @<Report an unexpected problem during the choice-making@>;
7207   }
7208 }
7209
7210 @ @<Report an unexpected problem during the choice...@>=
7211
7212   print_err("Some number got too big");
7213 @.Some number got too big@>
7214   help2("The path that I just computed is out of range.")
7215        ("So it will probably look funny. Proceed, for a laugh.");
7216   mp_put_get_error(mp); mp->arith_error=false;
7217 }
7218
7219 @ Two knots in a row with the same coordinates will always be joined
7220 by an explicit ``curve'' whose control points are identical with the
7221 knots.
7222
7223 @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>=
7224 p=knots;
7225 do {  
7226   q=link(p);
7227   if ( x_coord(p)==x_coord(q) && y_coord(p)==y_coord(q) && right_type(p)>mp_explicit ) { 
7228     right_type(p)=mp_explicit;
7229     if ( left_type(p)==mp_open ) { 
7230       left_type(p)=mp_curl; left_curl(p)=unity;
7231     }
7232     left_type(q)=mp_explicit;
7233     if ( right_type(q)==mp_open ) { 
7234       right_type(q)=mp_curl; right_curl(q)=unity;
7235     }
7236     right_x(p)=x_coord(p); left_x(q)=x_coord(p);
7237     right_y(p)=y_coord(p); left_y(q)=y_coord(p);
7238   }
7239   p=q;
7240 } while (p!=knots)
7241
7242 @ If there are no breakpoints, it is necessary to compute the direction
7243 angles around an entire cycle. In this case the |left_type| of the first
7244 node is temporarily changed to |end_cycle|.
7245
7246 @<Find the first breakpoint, |h|, on the path...@>=
7247 h=knots;
7248 while (1) { 
7249   if ( left_type(h)!=mp_open ) break;
7250   if ( right_type(h)!=mp_open ) break;
7251   h=link(h);
7252   if ( h==knots ) { 
7253     left_type(h)=mp_end_cycle; break;
7254   }
7255 }
7256
7257 @ If |right_type(p)<given| and |q=link(p)|, we must have
7258 |right_type(p)=left_type(q)=mp_explicit| or |endpoint|.
7259
7260 @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint...@>=
7261 q=link(p);
7262 if ( right_type(p)>=mp_given ) { 
7263   while ( (left_type(q)==mp_open)&&(right_type(q)==mp_open) ) q=link(q);
7264   @<Fill in the control information between
7265     consecutive breakpoints |p| and |q|@>;
7266 } else if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
7267   @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>;
7268 }
7269 p=q
7270
7271 @ This step makes it possible to transform an explicitly computed path without
7272 checking the |left_type| and |right_type| fields.
7273
7274 @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>=
7275
7276   right_x(p)=x_coord(p); right_y(p)=y_coord(p);
7277   left_x(q)=x_coord(q); left_y(q)=y_coord(q);
7278 }
7279
7280 @ Before we can go further into the way choices are made, we need to
7281 consider the underlying theory. The basic ideas implemented in |make_choices|
7282 are due to John Hobby, who introduced the notion of ``mock curvature''
7283 @^Hobby, John Douglas@>
7284 at a knot. Angles are chosen so that they preserve mock curvature when
7285 a knot is passed, and this has been found to produce excellent results.
7286
7287 It is convenient to introduce some notations that simplify the necessary
7288 formulas. Let $d_{k,k+1}=\vert z\k-z_k\vert$ be the (nonzero) distance
7289 between knots |k| and |k+1|; and let
7290 $${z\k-z_k\over z_k-z_{k-1}}={d_{k,k+1}\over d_{k-1,k}}e^{i\psi_k}$$
7291 so that a polygonal line from $z_{k-1}$ to $z_k$ to $z\k$ turns left
7292 through an angle of~$\psi_k$. We assume that $\vert\psi_k\vert\L180^\circ$.
7293 The control points for the spline from $z_k$ to $z\k$ will be denoted by
7294 $$\eqalign{z_k^+&=z_k+
7295   \textstyle{1\over3}\rho_k e^{i\theta_k}(z\k-z_k),\cr
7296  z\k^-&=z\k-
7297   \textstyle{1\over3}\sigma\k e^{-i\phi\k}(z\k-z_k),\cr}$$
7298 where $\rho_k$ and $\sigma\k$ are nonnegative ``velocity ratios'' at the
7299 beginning and end of the curve, while $\theta_k$ and $\phi\k$ are the
7300 corresponding ``offset angles.'' These angles satisfy the condition
7301 $$\theta_k+\phi_k+\psi_k=0,\eqno(*)$$
7302 whenever the curve leaves an intermediate knot~|k| in the direction that
7303 it enters.
7304
7305 @ Let $\alpha_k$ and $\beta\k$ be the reciprocals of the ``tension'' of
7306 the curve at its beginning and ending points. This means that
7307 $\rho_k=\alpha_k f(\theta_k,\phi\k)$ and $\sigma\k=\beta\k f(\phi\k,\theta_k)$,
7308 where $f(\theta,\phi)$ is \MP's standard velocity function defined in
7309 the |velocity| subroutine. The cubic spline $B(z_k^{\phantom+},z_k^+,
7310 z\k^-,z\k^{\phantom+};t)$
7311 has curvature
7312 @^curvature@>
7313 $${2\sigma\k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\theta_k\over\rho_k^2d_{k,k+1}}
7314 \qquad{\rm and}\qquad
7315 {2\rho_k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\phi\k\over\sigma\k^2d_{k,k+1}}$$
7316 at |t=0| and |t=1|, respectively. The mock curvature is the linear
7317 @^mock curvature@>
7318 approximation to this true curvature that arises in the limit for
7319 small $\theta_k$ and~$\phi\k$, if second-order terms are discarded.
7320 The standard velocity function satisfies
7321 $$f(\theta,\phi)=1+O(\theta^2+\theta\phi+\phi^2);$$
7322 hence the mock curvatures are respectively
7323 $${2\beta\k(\theta_k+\phi\k)-6\theta_k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}
7324 \qquad{\rm and}\qquad
7325 {2\alpha_k(\theta_k+\phi\k)-6\phi\k\over\beta\k^2d_{k,k+1}}.\eqno(**)$$
7326
7327 @ The turning angles $\psi_k$ are given, and equation $(*)$ above
7328 determines $\phi_k$ when $\theta_k$ is known, so the task of
7329 angle selection is essentially to choose appropriate values for each
7330 $\theta_k$. When equation~$(*)$ is used to eliminate $\phi$~variables
7331 from $(**)$, we obtain a system of linear equations of the form
7332 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7333 where
7334 $$A_k={\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7335 \qquad B_k={3-\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7336 \qquad C_k={3-\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}},
7337 \qquad D_k={\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}.$$
7338 The tensions are always $3\over4$ or more, hence each $\alpha$ and~$\beta$
7339 will be at most $4\over3$. It follows that $B_k\G{5\over4}A_k$ and
7340 $C_k\G{5\over4}D_k$; hence the equations are diagonally dominant;
7341 hence they have a unique solution. Moreover, in most cases the tensions
7342 are equal to~1, so that $B_k=2A_k$ and $C_k=2D_k$. This makes the
7343 solution numerically stable, and there is an exponential damping
7344 effect: The data at knot $k\pm j$ affects the angle at knot~$k$ by
7345 a factor of~$O(2^{-j})$.
7346
7347 @ However, we still must consider the angles at the starting and ending
7348 knots of a non-cyclic path. These angles might be given explicitly, or
7349 they might be specified implicitly in terms of an amount of ``curl.''
7350
7351 Let's assume that angles need to be determined for a non-cyclic path
7352 starting at $z_0$ and ending at~$z_n$. Then equations of the form
7353 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta_{k+1}=R_k$$
7354 have been given for $0<k<n$, and it will be convenient to introduce
7355 equations of the same form for $k=0$ and $k=n$, where
7356 $$A_0=B_0=C_n=D_n=0.$$
7357 If $\theta_0$ is supposed to have a given value $E_0$, we simply
7358 define $C_0=0$, $D_0=0$, and $R_0=E_0$. Otherwise a curl
7359 parameter, $\gamma_0$, has been specified at~$z_0$; this means
7360 that the mock curvature at $z_0$ should be $\gamma_0$ times the
7361 mock curvature at $z_1$; i.e.,
7362 $${2\beta_1(\theta_0+\phi_1)-6\theta_0\over\alpha_0^2d_{01}}
7363 =\gamma_0{2\alpha_0(\theta_0+\phi_1)-6\phi_1\over\beta_1^2d_{01}}.$$
7364 This equation simplifies to
7365 $$(\alpha_0\chi_0+3-\beta_1)\theta_0+
7366  \bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\theta_1=
7367  -\bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\psi_1,$$
7368 where $\chi_0=\alpha_0^2\gamma_0/\beta_1^2$; so we can set $C_0=
7369 \chi_0\alpha_0+3-\beta_1$, $D_0=(3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1$, $R_0=-D_0\psi_1$.
7370 It can be shown that $C_0>0$ and $C_0B_1-A_1D_0>0$ when $\gamma_0\G0$,
7371 hence the linear equations remain nonsingular.
7372
7373 Similar considerations apply at the right end, when the final angle $\phi_n$
7374 may or may not need to be determined. It is convenient to let $\psi_n=0$,
7375 hence $\theta_n=-\phi_n$. We either have an explicit equation $\theta_n=E_n$,
7376 or we have
7377 $$\bigl((3-\beta_n)\chi_n+\alpha_{n-1}\bigr)\theta_{n-1}+
7378 (\beta_n\chi_n+3-\alpha_{n-1})\theta_n=0,\qquad
7379   \chi_n={\beta_n^2\gamma_n\over\alpha_{n-1}^2}.$$
7380
7381 When |make_choices| chooses angles, it must compute the coefficients of
7382 these linear equations, then solve the equations. To compute the coefficients,
7383 it is necessary to compute arctangents of the given turning angles~$\psi_k$.
7384 When the equations are solved, the chosen directions $\theta_k$ are put
7385 back into the form of control points by essentially computing sines and
7386 cosines.
7387
7388 @ OK, we are ready to make the hard choices of |make_choices|.
7389 Most of the work is relegated to an auxiliary procedure
7390 called |solve_choices|, which has been introduced to keep
7391 |make_choices| from being extremely long.
7392
7393 @<Fill in the control information between...@>=
7394 @<Calculate the turning angles $\psi_k$ and the distances $d_{k,k+1}$;
7395   set $n$ to the length of the path@>;
7396 @<Remove |open| types at the breakpoints@>;
7397 mp_solve_choices(mp, p,q,n)
7398
7399 @ It's convenient to precompute quantities that will be needed several
7400 times later. The values of |delta_x[k]| and |delta_y[k]| will be the
7401 coordinates of $z\k-z_k$, and the magnitude of this vector will be
7402 |delta[k]=@t$d_{k,k+1}$@>|. The path angle $\psi_k$ between $z_k-z_{k-1}$
7403 and $z\k-z_k$ will be stored in |psi[k]|.
7404
7405 @<Glob...@>=
7406 int path_size; /* maximum number of knots between breakpoints of a path */
7407 scaled *delta_x;
7408 scaled *delta_y;
7409 scaled *delta; /* knot differences */
7410 angle  *psi; /* turning angles */
7411
7412 @ @<Allocate or initialize ...@>=
7413 mp->delta_x = NULL;
7414 mp->delta_y = NULL;
7415 mp->delta = NULL;
7416 mp->psi = NULL;
7417
7418 @ @<Dealloc variables@>=
7419 xfree(mp->delta_x);
7420 xfree(mp->delta_y);
7421 xfree(mp->delta);
7422 xfree(mp->psi);
7423
7424 @ @<Other local variables for |make_choices|@>=
7425   int k,n; /* current and final knot numbers */
7426   pointer s,t; /* registers for list traversal */
7427   scaled delx,dely; /* directions where |open| meets |explicit| */
7428   fraction sine,cosine; /* trig functions of various angles */
7429
7430 @ @<Calculate the turning angles...@>=
7431 {
7432 RESTART:
7433   k=0; s=p; n=mp->path_size;
7434   do {  
7435     t=link(s);
7436     mp->delta_x[k]=x_coord(t)-x_coord(s);
7437     mp->delta_y[k]=y_coord(t)-y_coord(s);
7438     mp->delta[k]=mp_pyth_add(mp, mp->delta_x[k],mp->delta_y[k]);
7439     if ( k>0 ) { 
7440       sine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_y[k-1],mp->delta[k-1]);
7441       cosine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_x[k-1],mp->delta[k-1]);
7442       mp->psi[k]=mp_n_arg(mp, mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],cosine)+
7443         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],sine),
7444         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],cosine)-
7445           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],sine));
7446     }
7447     incr(k); s=t;
7448     if ( k==mp->path_size ) {
7449       mp_reallocate_paths(mp, mp->path_size+(mp->path_size>>2));
7450       goto RESTART; /* retry, loop size has changed */
7451     }
7452     if ( s==q ) n=k;
7453   } while (!((k>=n)&&(left_type(s)!=mp_end_cycle)));
7454   if ( k==n ) mp->psi[n]=0; else mp->psi[k]=mp->psi[1];
7455 }
7456
7457 @ When we get to this point of the code, |right_type(p)| is either
7458 |given| or |curl| or |open|. If it is |open|, we must have
7459 |left_type(p)=mp_end_cycle| or |left_type(p)=mp_explicit|. In the latter
7460 case, the |open| type is converted to |given|; however, if the
7461 velocity coming into this knot is zero, the |open| type is
7462 converted to a |curl|, since we don't know the incoming direction.
7463
7464 Similarly, |left_type(q)| is either |given| or |curl| or |open| or
7465 |mp_end_cycle|. The |open| possibility is reduced either to |given| or to |curl|.
7466
7467 @<Remove |open| types at the breakpoints@>=
7468 if ( left_type(q)==mp_open ) { 
7469   delx=right_x(q)-x_coord(q); dely=right_y(q)-y_coord(q);
7470   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7471     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
7472   } else { 
7473     left_type(q)=mp_given; left_given(q)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7474   }
7475 }
7476 if ( (right_type(p)==mp_open)&&(left_type(p)==mp_explicit) ) { 
7477   delx=x_coord(p)-left_x(p); dely=y_coord(p)-left_y(p);
7478   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7479     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
7480   } else { 
7481     right_type(p)=mp_given; right_given(p)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7482   }
7483 }
7484
7485 @ Linear equations need to be solved whenever |n>1|; and also when |n=1|
7486 and exactly one of the breakpoints involves a curl. The simplest case occurs
7487 when |n=1| and there is a curl at both breakpoints; then we simply draw
7488 a straight line.
7489
7490 But before coding up the simple cases, we might as well face the general case,
7491 since we must deal with it sooner or later, and since the general case
7492 is likely to give some insight into the way simple cases can be handled best.
7493
7494 When there is no cycle, the linear equations to be solved form a tridiagonal
7495 system, and we can apply the standard technique of Gaussian elimination
7496 to convert that system to a sequence of equations of the form
7497 $$\theta_0+u_0\theta_1=v_0,\quad
7498 \theta_1+u_1\theta_2=v_1,\quad\ldots,\quad
7499 \theta_{n-1}+u_{n-1}\theta_n=v_{n-1},\quad
7500 \theta_n=v_n.$$
7501 It is possible to do this diagonalization while generating the equations.
7502 Once $\theta_n$ is known, it is easy to determine $\theta_{n-1}$, \dots,
7503 $\theta_1$, $\theta_0$; thus, the equations will be solved.
7504
7505 The procedure is slightly more complex when there is a cycle, but the
7506 basic idea will be nearly the same. In the cyclic case the right-hand
7507 sides will be $v_k+w_k\theta_0$ instead of simply $v_k$, and we will start
7508 the process off with $u_0=v_0=0$, $w_0=1$. The final equation will be not
7509 $\theta_n=v_n$ but $\theta_n+u_n\theta_1=v_n+w_n\theta_0$; an appropriate
7510 ending routine will take account of the fact that $\theta_n=\theta_0$ and
7511 eliminate the $w$'s from the system, after which the solution can be
7512 obtained as before.
7513
7514 When $u_k$, $v_k$, and $w_k$ are being computed, the three pointer
7515 variables |r|, |s|,~|t| will point respectively to knots |k-1|, |k|,
7516 and~|k+1|. The $u$'s and $w$'s are scaled by $2^{28}$, i.e., they are
7517 of type |fraction|; the $\theta$'s and $v$'s are of type |angle|.
7518
7519 @<Glob...@>=
7520 angle *theta; /* values of $\theta_k$ */
7521 fraction *uu; /* values of $u_k$ */
7522 angle *vv; /* values of $v_k$ */
7523 fraction *ww; /* values of $w_k$ */
7524
7525 @ @<Allocate or initialize ...@>=
7526 mp->theta = NULL;
7527 mp->uu = NULL;
7528 mp->vv = NULL;
7529 mp->ww = NULL;
7530
7531 @ @<Dealloc variables@>=
7532 xfree(mp->theta);
7533 xfree(mp->uu);
7534 xfree(mp->vv);
7535 xfree(mp->ww);
7536
7537 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
7538 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l);
7539
7540 @ @c
7541 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l) {
7542   XREALLOC (mp->delta_x, l, scaled);
7543   XREALLOC (mp->delta_y, l, scaled);
7544   XREALLOC (mp->delta,   l, scaled);
7545   XREALLOC (mp->psi,     l, angle);
7546   XREALLOC (mp->theta,   l, angle);
7547   XREALLOC (mp->uu,      l, fraction);
7548   XREALLOC (mp->vv,      l, angle);
7549   XREALLOC (mp->ww,      l, fraction);
7550   mp->path_size = l;
7551 }
7552
7553 @ Our immediate problem is to get the ball rolling by setting up the
7554 first equation or by realizing that no equations are needed, and to fit
7555 this initialization into a framework suitable for the overall computation.
7556
7557 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>=
7558 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>;
7559 void mp_solve_choices (MP mp,pointer p, pointer q, halfword n) {
7560   int k; /* current knot number */
7561   pointer r,s,t; /* registers for list traversal */
7562   @<Other local variables for |solve_choices|@>;
7563   k=0; s=p; r=0;
7564   while (1) { 
7565     t=link(s);
7566     if ( k==0 ) {
7567       @<Get the linear equations started; or |return|
7568         with the control points in place, if linear equations
7569         needn't be solved@>
7570     } else  { 
7571       switch (left_type(s)) {
7572       case mp_end_cycle: case mp_open:
7573         @<Set up equation to match mock curvatures
7574           at $z_k$; then |goto found| with $\theta_n$
7575           adjusted to equal $\theta_0$, if a cycle has ended@>;
7576         break;
7577       case mp_curl:
7578         @<Set up equation for a curl at $\theta_n$
7579           and |goto found|@>;
7580         break;
7581       case mp_given:
7582         @<Calculate the given value of $\theta_n$
7583           and |goto found|@>;
7584         break;
7585       } /* there are no other cases */
7586     }
7587     r=s; s=t; incr(k);
7588   }
7589 FOUND:
7590   @<Finish choosing angles and assigning control points@>;
7591 }
7592
7593 @ On the first time through the loop, we have |k=0| and |r| is not yet
7594 defined. The first linear equation, if any, will have $A_0=B_0=0$.
7595
7596 @<Get the linear equations started...@>=
7597 switch (right_type(s)) {
7598 case mp_given: 
7599   if ( left_type(t)==mp_given ) {
7600     @<Reduce to simple case of two givens  and |return|@>
7601   } else {
7602     @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>;
7603   }
7604   break;
7605 case mp_curl: 
7606   if ( left_type(t)==mp_curl ) {
7607     @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>
7608   } else {
7609     @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>;
7610   }
7611   break;
7612 case mp_open: 
7613   mp->uu[0]=0; mp->vv[0]=0; mp->ww[0]=fraction_one;
7614   /* this begins a cycle */
7615   break;
7616 } /* there are no other cases */
7617
7618 @ The general equation that specifies equality of mock curvature at $z_k$ is
7619 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7620 as derived above. We want to combine this with the already-derived equation
7621 $\theta_{k-1}+u_{k-1}\theta_k=v_{k-1}+w_{k-1}\theta_0$ in order to obtain
7622 a new equation
7623 $\theta_k+u_k\theta\k=v_k+w_k\theta_0$. This can be done by dividing the
7624 equation
7625 $$(B_k-u_{k-1}A_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k-A_kv_{k-1}
7626     -A_kw_{k-1}\theta_0$$
7627 by $B_k-u_{k-1}A_k+C_k$. The trick is to do this carefully with
7628 fixed-point arithmetic, avoiding the chance of overflow while retaining
7629 suitable precision.
7630
7631 The calculations will be performed in several registers that
7632 provide temporary storage for intermediate quantities.
7633
7634 @<Other local variables for |solve_choices|@>=
7635 fraction aa,bb,cc,ff,acc; /* temporary registers */
7636 scaled dd,ee; /* likewise, but |scaled| */
7637 scaled lt,rt; /* tension values */
7638
7639 @ @<Set up equation to match mock curvatures...@>=
7640 { @<Calculate the values $\\{aa}=A_k/B_k$, $\\{bb}=D_k/C_k$,
7641     $\\{dd}=(3-\alpha_{k-1})d_{k,k+1}$, $\\{ee}=(3-\beta\k)d_{k-1,k}$,
7642     and $\\{cc}=(B_k-u_{k-1}A_k)/B_k$@>;
7643   @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>;
7644   mp->uu[k]=mp_take_fraction(mp, ff,bb);
7645   @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>;
7646   if ( left_type(s)==mp_end_cycle ) {
7647     @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>;
7648   }
7649 }
7650
7651 @ Since tension values are never less than 3/4, the values |aa| and
7652 |bb| computed here are never more than 4/5.
7653
7654 @<Calculate the values $\\{aa}=...@>=
7655 if ( abs(right_tension(r))==unity) { 
7656   aa=fraction_half; dd=2*mp->delta[k];
7657 } else { 
7658   aa=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(right_tension(r))-unity);
7659   dd=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k],
7660     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(right_tension(r))));
7661 }
7662 if ( abs(left_tension(t))==unity ){ 
7663   bb=fraction_half; ee=2*mp->delta[k-1];
7664 } else { 
7665   bb=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(left_tension(t))-unity);
7666   ee=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k-1],
7667     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(left_tension(t))));
7668 }
7669 cc=fraction_one-mp_take_fraction(mp, mp->uu[k-1],aa)
7670
7671 @ The ratio to be calculated in this step can be written in the form
7672 $$\beta_k^2\cdot\\{ee}\over\beta_k^2\cdot\\{ee}+\alpha_k^2\cdot
7673   \\{cc}\cdot\\{dd},$$
7674 because of the quantities just calculated. The values of |dd| and |ee|
7675 will not be needed after this step has been performed.
7676
7677 @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>=
7678 dd=mp_take_fraction(mp, dd,cc); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(s));
7679 if ( lt!=rt ) { /* $\beta_k^{-1}\ne\alpha_k^{-1}$ */
7680   if ( lt<rt ) { 
7681     ff=mp_make_fraction(mp, lt,rt);
7682     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\alpha_k^2/\beta_k^2$ */
7683     dd=mp_take_fraction(mp, dd,ff);
7684   } else { 
7685     ff=mp_make_fraction(mp, rt,lt);
7686     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\beta_k^2/\alpha_k^2$ */
7687     ee=mp_take_fraction(mp, ee,ff);
7688   }
7689 }
7690 ff=mp_make_fraction(mp, ee,ee+dd)
7691
7692 @ The value of $u_{k-1}$ will be |<=1| except when $k=1$ and the previous
7693 equation was specified by a curl. In that case we must use a special
7694 method of computation to prevent overflow.
7695
7696 Fortunately, the calculations turn out to be even simpler in this ``hard''
7697 case. The curl equation makes $w_0=0$ and $v_0=-u_0\psi_1$, hence
7698 $-B_1\psi_1-A_1v_0=-(B_1-u_0A_1)\psi_1=-\\{cc}\cdot B_1\psi_1$.
7699
7700 @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>=
7701 acc=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k+1],mp->uu[k]);
7702 if ( right_type(r)==mp_curl ) { 
7703   mp->ww[k]=0;
7704   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],fraction_one-ff);
7705 } else { 
7706   ff=mp_make_fraction(mp, fraction_one-ff,cc); /* this is
7707     $B_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)<5$ */
7708   acc=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k],ff);
7709   ff=mp_take_fraction(mp, ff,aa); /* this is $A_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$ */
7710   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->vv[k-1],ff);
7711   if ( mp->ww[k-1]==0 ) mp->ww[k]=0;
7712   else mp->ww[k]=-mp_take_fraction(mp, mp->ww[k-1],ff);
7713 }
7714
7715 @ When a complete cycle has been traversed, we have $\theta_k+u_k\theta\k=
7716 v_k+w_k\theta_0$, for |1<=k<=n|. We would like to determine the value of
7717 $\theta_n$ and reduce the system to the form $\theta_k+u_k\theta\k=v_k$
7718 for |0<=k<n|, so that the cyclic case can be finished up just as if there
7719 were no cycle.
7720
7721 The idea in the following code is to observe that
7722 $$\eqalign{\theta_n&=v_n+w_n\theta_0-u_n\theta_1=\cdots\cr
7723 &=v_n+w_n\theta_0-u_n\bigl(v_1+w_1\theta_0-u_1(v_2+\cdots
7724   -u_{n-2}(v_{n-1}+w_{n-1}\theta_0-u_{n-1}\theta_0))\bigr),\cr}$$
7725 so we can solve for $\theta_n=\theta_0$.
7726
7727 @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>=
7728
7729 aa=0; bb=fraction_one; /* we have |k=n| */
7730 do {  decr(k);
7731 if ( k==0 ) k=n;
7732   aa=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp, aa,mp->uu[k]);
7733   bb=mp->ww[k]-mp_take_fraction(mp, bb,mp->uu[k]);
7734 } while (k!=n); /* now $\theta_n=\\{aa}+\\{bb}\cdot\theta_n$ */
7735 aa=mp_make_fraction(mp, aa,fraction_one-bb);
7736 mp->theta[n]=aa; mp->vv[0]=aa;
7737 for (k=1;k<=n-1;k++) {
7738   mp->vv[k]=mp->vv[k]+mp_take_fraction(mp, aa,mp->ww[k]);
7739 }
7740 goto FOUND;
7741 }
7742
7743 @ @d reduce_angle(A) if ( abs((A))>one_eighty_deg ) {
7744   if ( (A)>0 ) (A)=(A)-three_sixty_deg; else (A)=(A)+three_sixty_deg; }
7745
7746 @<Calculate the given value of $\theta_n$...@>=
7747
7748   mp->theta[n]=left_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[n-1],mp->delta_y[n-1]);
7749   reduce_angle(mp->theta[n]);
7750   goto FOUND;
7751 }
7752
7753 @ @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>=
7754
7755   mp->vv[0]=right_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7756   reduce_angle(mp->vv[0]);
7757   mp->uu[0]=0; mp->ww[0]=0;
7758 }
7759
7760 @ @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>=
7761 { cc=right_curl(s); lt=abs(left_tension(t)); rt=abs(right_tension(s));
7762   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7763     mp->uu[0]=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7764   else 
7765     mp->uu[0]=mp_curl_ratio(mp, cc,rt,lt);
7766   mp->vv[0]=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],mp->uu[0]); mp->ww[0]=0;
7767 }
7768
7769 @ @<Set up equation for a curl at $\theta_n$...@>=
7770 { cc=left_curl(s); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(r));
7771   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7772     ff=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7773   else 
7774     ff=mp_curl_ratio(mp, cc,lt,rt);
7775   mp->theta[n]=-mp_make_fraction(mp, mp_take_fraction(mp, mp->vv[n-1],ff),
7776     fraction_one-mp_take_fraction(mp, ff,mp->uu[n-1]));
7777   goto FOUND;
7778 }
7779
7780 @ The |curl_ratio| subroutine has three arguments, which our previous notation
7781 encourages us to call $\gamma$, $\alpha^{-1}$, and $\beta^{-1}$. It is
7782 a somewhat tedious program to calculate
7783 $${(3-\alpha)\alpha^2\gamma+\beta^3\over
7784   \alpha^3\gamma+(3-\beta)\beta^2},$$
7785 with the result reduced to 4 if it exceeds 4. (This reduction of curl
7786 is necessary only if the curl and tension are both large.)
7787 The values of $\alpha$ and $\beta$ will be at most~4/3.
7788
7789 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7790 fraction mp_curl_ratio (MP mp,scaled gamma, scaled a_tension, 
7791                         scaled b_tension) {
7792   fraction alpha,beta,num,denom,ff; /* registers */
7793   alpha=mp_make_fraction(mp, unity,a_tension);
7794   beta=mp_make_fraction(mp, unity,b_tension);
7795   if ( alpha<=beta ) {
7796     ff=mp_make_fraction(mp, alpha,beta); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7797     gamma=mp_take_fraction(mp, gamma,ff);
7798     beta=beta / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7799     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+three-beta;
7800     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7801   } else { 
7802     ff=mp_make_fraction(mp, beta,alpha); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7803     beta=mp_take_fraction(mp, beta,ff) / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7804     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+(ff / 1365)-beta;
7805       /* $1365\approx 2^{12}/3$ */
7806     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7807   }
7808   if ( num>=denom+denom+denom+denom ) return fraction_four;
7809   else return mp_make_fraction(mp, num,denom);
7810 }
7811
7812 @ We're in the home stretch now.
7813
7814 @<Finish choosing angles and assigning control points@>=
7815 for (k=n-1;k>=0;k--) {
7816   mp->theta[k]=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp,mp->theta[k+1],mp->uu[k]);
7817 }
7818 s=p; k=0;
7819 do {  
7820   t=link(s);
7821   mp_n_sin_cos(mp, mp->theta[k]); mp->st=mp->n_sin; mp->ct=mp->n_cos;
7822   mp_n_sin_cos(mp, -mp->psi[k+1]-mp->theta[k+1]); mp->sf=mp->n_sin; mp->cf=mp->n_cos;
7823   mp_set_controls(mp, s,t,k);
7824   incr(k); s=t;
7825 } while (k!=n)
7826
7827 @ The |set_controls| routine actually puts the control points into
7828 a pair of consecutive nodes |p| and~|q|. Global variables are used to
7829 record the values of $\sin\theta$, $\cos\theta$, $\sin\phi$, and
7830 $\cos\phi$ needed in this calculation.
7831
7832 @<Glob...@>=
7833 fraction st;
7834 fraction ct;
7835 fraction sf;
7836 fraction cf; /* sines and cosines */
7837
7838 @ @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7839 void mp_set_controls (MP mp,pointer p, pointer q, integer k) {
7840   fraction rr,ss; /* velocities, divided by thrice the tension */
7841   scaled lt,rt; /* tensions */
7842   fraction sine; /* $\sin(\theta+\phi)$ */
7843   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7844   rr=mp_velocity(mp, mp->st,mp->ct,mp->sf,mp->cf,rt);
7845   ss=mp_velocity(mp, mp->sf,mp->cf,mp->st,mp->ct,lt);
7846   if ( (right_tension(p)<0)||(left_tension(q)<0) ) {
7847     @<Decrease the velocities,
7848       if necessary, to stay inside the bounding triangle@>;
7849   }
7850   right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7851                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->ct)-
7852                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->st),rr);
7853   right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7854                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->ct)+
7855                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->st),rr);
7856   left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7857                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->cf)+
7858                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->sf),ss);
7859   left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7860                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->cf)-
7861                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->sf),ss);
7862   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7863 }
7864
7865 @ The boundedness conditions $\\{rr}\L\sin\phi\,/\sin(\theta+\phi)$ and
7866 $\\{ss}\L\sin\theta\,/\sin(\theta+\phi)$ are to be enforced if $\sin\theta$,
7867 $\sin\phi$, and $\sin(\theta+\phi)$ all have the same sign. Otherwise
7868 there is no ``bounding triangle.''
7869 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
7870
7871 @<Decrease the velocities, if necessary...@>=
7872 if (((mp->st>=0)&&(mp->sf>=0))||((mp->st<=0)&&(mp->sf<=0)) ) {
7873   sine=mp_take_fraction(mp, abs(mp->st),mp->cf)+
7874                             mp_take_fraction(mp, abs(mp->sf),mp->ct);
7875   if ( sine>0 ) {
7876     sine=mp_take_fraction(mp, sine,fraction_one+unity); /* safety factor */
7877     if ( right_tension(p)<0 )
7878      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->sf),fraction_one,rr,sine)<0 )
7879       rr=mp_make_fraction(mp, abs(mp->sf),sine);
7880     if ( left_tension(q)<0 )
7881      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->st),fraction_one,ss,sine)<0 )
7882       ss=mp_make_fraction(mp, abs(mp->st),sine);
7883   }
7884 }
7885
7886 @ Only the simple cases remain to be handled.
7887
7888 @<Reduce to simple case of two givens and |return|@>=
7889
7890   aa=mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7891   mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)-aa); mp->ct=mp->n_cos; mp->st=mp->n_sin;
7892   mp_n_sin_cos(mp, left_given(q)-aa); mp->cf=mp->n_cos; mp->sf=-mp->n_sin;
7893   mp_set_controls(mp, p,q,0); return;
7894 }
7895
7896 @ @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>=
7897
7898   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7899   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7900   if ( rt==unity ) {
7901     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7902     else right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7903     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7904     else right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7905   } else { 
7906     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*rt); /* $\alpha/3$ */
7907     right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7908     right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7909   }
7910   if ( lt==unity ) {
7911     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7912     else left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7913     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7914     else left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7915   } else  { 
7916     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*lt); /* $\beta/3$ */
7917     left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7918     left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7919   }
7920   return;
7921 }
7922
7923 @* \[19] Measuring paths.
7924 \MP's \&{llcorner}, \&{lrcorner}, \&{ulcorner}, and \&{urcorner} operators
7925 allow the user to measure the bounding box of anything that can go into a
7926 picture.  It's easy to get rough bounds on the $x$ and $y$ extent of a path
7927 by just finding the bounding box of the knots and the control points. We
7928 need a more accurate version of the bounding box, but we can still use the
7929 easy estimate to save time by focusing on the interesting parts of the path.
7930
7931 @ Computing an accurate bounding box involves a theme that will come up again
7932 and again. Given a Bernshte{\u\i}n polynomial
7933 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
7934 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=\sum_k{n\choose k}t^k(1-t)^{n-k}z_k,$$
7935 we can conveniently bisect its range as follows:
7936
7937 \smallskip
7938 \textindent{1)} Let $z_k^{(0)}=z_k$, for |0<=k<=n|.
7939
7940 \smallskip
7941 \textindent{2)} Let $z_k^{(j+1)}={1\over2}(z_k^{(j)}+z\k^{(j)})$, for
7942 |0<=k<n-j|, for |0<=j<n|.
7943
7944 \smallskip\noindent
7945 Then
7946 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=B(z_0^{(0)},z_0^{(1)},\ldots,z_0^{(n)};2t)
7947  =B(z_0^{(n)},z_1^{(n-1)},\ldots,z_n^{(0)};2t-1).$$
7948 This formula gives us the coefficients of polynomials to use over the ranges
7949 $0\L t\L{1\over2}$ and ${1\over2}\L t\L1$.
7950
7951 @ Now here's a subroutine that's handy for all sorts of path computations:
7952 Given a quadratic polynomial $B(a,b,c;t)$, the |crossing_point| function
7953 returns the unique |fraction| value |t| between 0 and~1 at which
7954 $B(a,b,c;t)$ changes from positive to negative, or returns
7955 |t=fraction_one+1| if no such value exists. If |a<0| (so that $B(a,b,c;t)$
7956 is already negative at |t=0|), |crossing_point| returns the value zero.
7957
7958 @d no_crossing {  return (fraction_one+1); }
7959 @d one_crossing { return fraction_one; }
7960 @d zero_crossing { return 0; }
7961 @d mp_crossing_point(M,A,B,C) mp_do_crossing_point(A,B,C)
7962
7963 @c fraction mp_do_crossing_point (integer a, integer b, integer c) {
7964   integer d; /* recursive counter */
7965   integer x,xx,x0,x1,x2; /* temporary registers for bisection */
7966   if ( a<0 ) zero_crossing;
7967   if ( c>=0 ) { 
7968     if ( b>=0 ) {
7969       if ( c>0 ) { no_crossing; }
7970       else if ( (a==0)&&(b==0) ) { no_crossing;} 
7971       else { one_crossing; } 
7972     }
7973     if ( a==0 ) zero_crossing;
7974   } else if ( a==0 ) {
7975     if ( b<=0 ) zero_crossing;
7976   }
7977   @<Use bisection to find the crossing point, if one exists@>;
7978 }
7979
7980 @ The general bisection method is quite simple when $n=2$, hence
7981 |crossing_point| does not take much time. At each stage in the
7982 recursion we have a subinterval defined by |l| and~|j| such that
7983 $B(a,b,c;2^{-l}(j+t))=B(x_0,x_1,x_2;t)$, and we want to ``zero in'' on
7984 the subinterval where $x_0\G0$ and $\min(x_1,x_2)<0$.
7985
7986 It is convenient for purposes of calculation to combine the values
7987 of |l| and~|j| in a single variable $d=2^l+j$, because the operation
7988 of bisection then corresponds simply to doubling $d$ and possibly
7989 adding~1. Furthermore it proves to be convenient to modify
7990 our previous conventions for bisection slightly, maintaining the
7991 variables $X_0=2^lx_0$, $X_1=2^l(x_0-x_1)$, and $X_2=2^l(x_1-x_2)$.
7992 With these variables the conditions $x_0\ge0$ and $\min(x_1,x_2)<0$ are
7993 equivalent to $\max(X_1,X_1+X_2)>X_0\ge0$.
7994
7995 The following code maintains the invariant relations
7996 $0\L|x0|<\max(|x1|,|x1|+|x2|)$,
7997 $\vert|x1|\vert<2^{30}$, $\vert|x2|\vert<2^{30}$;
7998 it has been constructed in such a way that no arithmetic overflow
7999 will occur if the inputs satisfy
8000 $a<2^{30}$, $\vert a-b\vert<2^{30}$, and $\vert b-c\vert<2^{30}$.
8001
8002 @<Use bisection to find the crossing point...@>=
8003 d=1; x0=a; x1=a-b; x2=b-c;
8004 do {  
8005   x=half(x1+x2);
8006   if ( x1-x0>x0 ) { 
8007     x2=x; x0+=x0; d+=d;  
8008   } else { 
8009     xx=x1+x-x0;
8010     if ( xx>x0 ) { 
8011       x2=x; x0+=x0; d+=d;
8012     }  else { 
8013       x0=x0-xx;
8014       if ( x<=x0 ) { if ( x+x2<=x0 ) no_crossing; }
8015       x1=x; d=d+d+1;
8016     }
8017   }
8018 } while (d<fraction_one);
8019 return (d-fraction_one)
8020
8021 @ Here is a routine that computes the $x$ or $y$ coordinate of the point on
8022 a cubic corresponding to the |fraction| value~|t|.
8023
8024 It is convenient to define a \.{WEB} macro |t_of_the_way| such that
8025 |t_of_the_way(a,b)| expands to |a-(a-b)*t|, i.e., to |t[a,b]|.
8026
8027 @d t_of_the_way(A,B) ((A)-mp_take_fraction(mp,((A)-(B)),t))
8028
8029 @c scaled mp_eval_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, fraction t) {
8030   scaled x1,x2,x3; /* intermediate values */
8031   x1=t_of_the_way(knot_coord(p),right_coord(p));
8032   x2=t_of_the_way(right_coord(p),left_coord(q));
8033   x3=t_of_the_way(left_coord(q),knot_coord(q));
8034   x1=t_of_the_way(x1,x2);
8035   x2=t_of_the_way(x2,x3);
8036   return t_of_the_way(x1,x2);
8037 }
8038
8039 @ The actual bounding box information is stored in global variables.
8040 Since it is convenient to address the $x$ and $y$ information
8041 separately, we define arrays indexed by |x_code..y_code| and use
8042 macros to give them more convenient names.
8043
8044 @<Types...@>=
8045 enum mp_bb_code  {
8046   mp_x_code=0, /* index for |minx| and |maxx| */
8047   mp_y_code /* index for |miny| and |maxy| */
8048 } ;
8049
8050
8051 @d minx mp->bbmin[mp_x_code]
8052 @d maxx mp->bbmax[mp_x_code]
8053 @d miny mp->bbmin[mp_y_code]
8054 @d maxy mp->bbmax[mp_y_code]
8055
8056 @<Glob...@>=
8057 scaled bbmin[mp_y_code+1];
8058 scaled bbmax[mp_y_code+1]; 
8059 /* the result of procedures that compute bounding box information */
8060
8061 @ Now we're ready for the key part of the bounding box computation.
8062 The |bound_cubic| procedure updates |bbmin[c]| and |bbmax[c]| based on
8063 $$B(\hbox{|knot_coord(p)|}, \hbox{|right_coord(p)|},
8064     \hbox{|left_coord(q)|}, \hbox{|knot_coord(q)|};t)
8065 $$
8066 for $0<t\le1$.  In other words, the procedure adjusts the bounds to
8067 accommodate |knot_coord(q)| and any extremes over the range $0<t<1$.
8068 The |c| parameter is |x_code| or |y_code|.
8069
8070 @c void mp_bound_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, small_number c) {
8071   boolean wavy; /* whether we need to look for extremes */
8072   scaled del1,del2,del3,del,dmax; /* proportional to the control
8073      points of a quadratic derived from a cubic */
8074   fraction t,tt; /* where a quadratic crosses zero */
8075   scaled x; /* a value that |bbmin[c]| and |bbmax[c]| must accommodate */
8076   x=knot_coord(q);
8077   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8078   @<Check the control points against the bounding box and set |wavy:=true|
8079     if any of them lie outside@>;
8080   if ( wavy ) {
8081     del1=right_coord(p)-knot_coord(p);
8082     del2=left_coord(q)-right_coord(p);
8083     del3=knot_coord(q)-left_coord(q);
8084     @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy;
8085       also set |del| to the first nonzero element of |(del1,del2,del3)|@>;
8086     if ( del<0 ) {
8087       negate(del1); negate(del2); negate(del3);
8088     };
8089     t=mp_crossing_point(mp, del1,del2,del3);
8090     if ( t<fraction_one ) {
8091       @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>;
8092     }
8093   }
8094 }
8095
8096 @ @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>=
8097 if ( x<mp->bbmin[c] ) mp->bbmin[c]=x;
8098 if ( x>mp->bbmax[c] ) mp->bbmax[c]=x
8099
8100 @ @<Check the control points against the bounding box and set...@>=
8101 wavy=true;
8102 if ( mp->bbmin[c]<=right_coord(p) )
8103   if ( right_coord(p)<=mp->bbmax[c] )
8104     if ( mp->bbmin[c]<=left_coord(q) )
8105       if ( left_coord(q)<=mp->bbmax[c] )
8106         wavy=false
8107
8108 @ If |del1=del2=del3=0|, it's impossible to obey the title of this
8109 section. We just set |del=0| in that case.
8110
8111 @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy...@>=
8112 if ( del1!=0 ) del=del1;
8113 else if ( del2!=0 ) del=del2;
8114 else del=del3;
8115 if ( del!=0 ) {
8116   dmax=abs(del1);
8117   if ( abs(del2)>dmax ) dmax=abs(del2);
8118   if ( abs(del3)>dmax ) dmax=abs(del3);
8119   while ( dmax<fraction_half ) {
8120     dmax+=dmax; del1+=del1; del2+=del2; del3+=del3;
8121   }
8122 }
8123
8124 @ Since |crossing_point| has tried to choose |t| so that
8125 $B(|del1|,|del2|,|del3|;\tau)$ crosses zero at $\tau=|t|$ with negative
8126 slope, the value of |del2| computed below should not be positive.
8127 But rounding error could make it slightly positive in which case we
8128 must cut it to zero to avoid confusion.
8129
8130 @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>=
8131
8132   x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t);
8133   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8134   del2=t_of_the_way(del2,del3);
8135     /* now |0,del2,del3| represent the derivative on the remaining interval */
8136   if ( del2>0 ) del2=0;
8137   tt=mp_crossing_point(mp, 0,-del2,-del3);
8138   if ( tt<fraction_one ) {
8139     @<Test the second extreme against the bounding box@>;
8140   }
8141 }
8142
8143 @ @<Test the second extreme against the bounding box@>=
8144 {
8145    x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t_of_the_way(tt,fraction_one));
8146   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8147 }
8148
8149 @ Finding the bounding box of a path is basically a matter of applying
8150 |bound_cubic| twice for each pair of adjacent knots.
8151
8152 @c void mp_path_bbox (MP mp,pointer h) {
8153   pointer p,q; /* a pair of adjacent knots */
8154    minx=x_coord(h); miny=y_coord(h);
8155   maxx=minx; maxy=miny;
8156   p=h;
8157   do {  
8158     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) return;
8159     q=link(p);
8160     mp_bound_cubic(mp, x_loc(p),x_loc(q),mp_x_code);
8161     mp_bound_cubic(mp, y_loc(p),y_loc(q),mp_y_code);
8162     p=q;
8163   } while (p!=h);
8164 }
8165
8166 @ Another important way to measure a path is to find its arc length.  This
8167 is best done by using the general bisection algorithm to subdivide the path
8168 until obtaining ``well behaved'' subpaths whose arc lengths can be approximated
8169 by simple means.
8170
8171 Since the arc length is the integral with respect to time of the magnitude of
8172 the velocity, it is natural to use Simpson's rule for the approximation.
8173 @^Simpson's rule@>
8174 If $\dot B(t)$ is the spline velocity, Simpson's rule gives
8175 $$ \vb\dot B(0)\vb + 4\vb\dot B({1\over2})\vb + \vb\dot B(1)\vb \over 6 $$
8176 for the arc length of a path of length~1.  For a cubic spline
8177 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$, the time derivative $\dot B(t)$ is
8178 $3B(dz_0,dz_1,dz_2;t)$, where $dz_i=z_{i+1}-z_i$.  Hence the arc length
8179 approximation is
8180 $$ {\vb dz_0\vb \over 2} + 2\vb dz_{02}\vb + {\vb dz_2\vb \over 2}, $$
8181 where
8182 $$ dz_{02}={1\over2}\left({dz_0+dz_1\over 2}+{dz_1+dz_2\over 2}\right)$$
8183 is the result of the bisection algorithm.
8184
8185 @ The remaining problem is how to decide when a subpath is ``well behaved.''
8186 This could be done via the theoretical error bound for Simpson's rule,
8187 @^Simpson's rule@>
8188 but this is impractical because it requires an estimate of the fourth
8189 derivative of the quantity being integrated.  It is much easier to just perform
8190 a bisection step and see how much the arc length estimate changes.  Since the
8191 error for Simpson's rule is proportional to the fourth power of the sample
8192 spacing, the remaining error is typically about $1\over16$ of the amount of
8193 the change.  We say ``typically'' because the error has a pseudo-random behavior
8194 that could cause the two estimates to agree when each contain large errors.
8195
8196 To protect against disasters such as undetected cusps, the bisection process
8197 should always continue until all the $dz_i$ vectors belong to a single
8198 $90^\circ$ sector.  This ensures that no point on the spline can have velocity
8199 less than 70\% of the minimum of $\vb dz_0\vb$, $\vb dz_1\vb$ and $\vb dz_2\vb$.
8200 If such a spline happens to produce an erroneous arc length estimate that
8201 is little changed by bisection, the amount of the error is likely to be fairly
8202 small.  We will try to arrange things so that freak accidents of this type do
8203 not destroy the inverse relationship between the \&{arclength} and
8204 \&{arctime} operations.
8205 @:arclength_}{\&{arclength} primitive@>
8206 @:arctime_}{\&{arctime} primitive@>
8207
8208 @ The \&{arclength} and \&{arctime} operations are both based on a recursive
8209 @^recursion@>
8210 function that finds the arc length of a cubic spline given $dz_0$, $dz_1$,
8211 $dz_2$. This |arc_test| routine also takes an arc length goal |a_goal| and
8212 returns the time when the arc length reaches |a_goal| if there is such a time.
8213 Thus the return value is either an arc length less than |a_goal| or, if the
8214 arc length would be at least |a_goal|, it returns a time value decreased by
8215 |two|.  This allows the caller to use the sign of the result to distinguish
8216 between arc lengths and time values.  On certain types of overflow, it is
8217 possible for |a_goal| and the result of |arc_test| both to be |el_gordo|.
8218 Otherwise, the result is always less than |a_goal|.
8219
8220 Rather than halving the control point coordinates on each recursive call to
8221 |arc_test|, it is better to keep them proportional to velocity on the original
8222 curve and halve the results instead.  This means that recursive calls can
8223 potentially use larger error tolerances in their arc length estimates.  How
8224 much larger depends on to what extent the errors behave as though they are
8225 independent of each other.  To save computing time, we use optimistic assumptions
8226 and increase the tolerance by a factor of about $\sqrt2$ for each recursive
8227 call.
8228
8229 In addition to the tolerance parameter, |arc_test| should also have parameters
8230 for ${1\over3}\vb\dot B(0)\vb$, ${2\over3}\vb\dot B({1\over2})\vb$, and
8231 ${1\over3}\vb\dot B(1)\vb$.  These quantities are relatively expensive to compute
8232 and they are needed in different instances of |arc_test|.
8233
8234 @c @t\4@>@<Declare subroutines needed by |arc_test|@>;
8235 scaled mp_arc_test (MP mp, scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, scaled dy1, 
8236                     scaled dx2, scaled dy2, scaled  v0, scaled v02, 
8237                     scaled v2, scaled a_goal, scaled tol) {
8238   boolean simple; /* are the control points confined to a $90^\circ$ sector? */
8239   scaled dx01, dy01, dx12, dy12, dx02, dy02;  /* bisection results */
8240   scaled v002, v022;
8241     /* twice the velocity magnitudes at $t={1\over4}$ and $t={3\over4}$ */
8242   scaled arc; /* best arc length estimate before recursion */
8243   @<Other local variables in |arc_test|@>;
8244   @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,
8245     |dx2|, |dy2|@>;
8246   @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|; if it overflows
8247     set |arc_test| and |return|@>;
8248   @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating them
8249     $45^\circ$ would put them in one quadrant.  Then set |simple| appropriately@>;
8250   if ( simple && (abs(arc-v02-halfp(v0+v2)) <= tol) ) {
8251     if ( arc < a_goal ) {
8252       return arc;
8253     } else {
8254        @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to
8255          that time minus |two|@>;
8256     }
8257   } else {
8258     @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>;
8259   }
8260 }
8261
8262 @ The |tol| value should by multiplied by $\sqrt 2$ before making recursive
8263 calls, but $1.5$ is an adequate approximation.  It is best to avoid using
8264 |make_fraction| in this inner loop.
8265 @^inner loop@>
8266
8267 @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>=
8268
8269   @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is as
8270     large as possible@>;
8271   tol = tol + halfp(tol);
8272   a = mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx01,dy01, dx02,dy02, v0, v002, 
8273                   halfp(v02), a_new, tol);
8274   if ( a<0 )  {
8275      return (-halfp(two-a));
8276   } else { 
8277     @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>;
8278     b = mp_arc_test(mp, dx02,dy02, dx12,dy12, dx2,dy2,
8279                     halfp(v02), v022, v2, a_new, tol);
8280     if ( b<0 )  
8281       return (-halfp(-b) - half_unit);
8282     else  
8283       return (a + half(b-a));
8284   }
8285 }
8286
8287 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8288 scaled a,b; /* results of recursive calls */
8289 scaled a_new,a_aux; /* the sum of these gives the |a_goal| */
8290
8291 @ @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is...@>=
8292 a_aux = el_gordo - a_goal;
8293 if ( a_goal > a_aux ) {
8294   a_aux = a_goal - a_aux;
8295   a_new = el_gordo;
8296 } else { 
8297   a_new = a_goal + a_goal;
8298   a_aux = 0;
8299 }
8300
8301 @ There is no need to maintain |a_aux| at this point so we use it as a temporary
8302 to force the additions and subtractions to be done in an order that avoids
8303 overflow.
8304
8305 @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>=
8306 if ( a > a_aux ) {
8307   a_aux = a_aux - a;
8308   a_new = a_new + a_aux;
8309 }
8310
8311 @ This code assumes all {\it dx} and {\it dy} variables have magnitude less than
8312 |fraction_four|.  To simplify the rest of the |arc_test| routine, we strengthen
8313 this assumption by requiring the norm of each $({\it dx},{\it dy})$ pair to obey
8314 this bound.  Note that recursive calls will maintain this invariant.
8315
8316 @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,...@>=
8317 dx01 = half(dx0 + dx1);
8318 dx12 = half(dx1 + dx2);
8319 dx02 = half(dx01 + dx12);
8320 dy01 = half(dy0 + dy1);
8321 dy12 = half(dy1 + dy2);
8322 dy02 = half(dy01 + dy12)
8323
8324 @ We should be careful to keep |arc<el_gordo| so that calling |arc_test| with
8325 |a_goal=el_gordo| is guaranteed to yield the arc length.
8326
8327 @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|;...@>=
8328 v002 = mp_pyth_add(mp, dx01+half(dx0+dx02), dy01+half(dy0+dy02));
8329 v022 = mp_pyth_add(mp, dx12+half(dx02+dx2), dy12+half(dy02+dy2));
8330 tmp = halfp(v02+2);
8331 arc1 = v002 + half(halfp(v0+tmp) - v002);
8332 arc = v022 + half(halfp(v2+tmp) - v022);
8333 if ( (arc < el_gordo-arc1) )  {
8334   arc = arc+arc1;
8335 } else { 
8336   mp->arith_error = true;
8337   if ( a_goal==el_gordo )  return (el_gordo);
8338   else return (-two);
8339 }
8340
8341 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8342 scaled tmp, tmp2; /* all purpose temporary registers */
8343 scaled arc1; /* arc length estimate for the first half */
8344
8345 @ @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating...@>=
8346 simple = ((dx0>=0) && (dx1>=0) && (dx2>=0)) ||
8347          ((dx0<=0) && (dx1<=0) && (dx2<=0));
8348 if ( simple )
8349   simple = ((dy0>=0) && (dy1>=0) && (dy2>=0)) ||
8350            ((dy0<=0) && (dy1<=0) && (dy2<=0));
8351 if ( ! simple ) {
8352   simple = ((dx0>=dy0) && (dx1>=dy1) && (dx2>=dy2)) ||
8353            ((dx0<=dy0) && (dx1<=dy1) && (dx2<=dy2));
8354   if ( simple ) 
8355     simple = ((-dx0>=dy0) && (-dx1>=dy1) && (-dx2>=dy2)) ||
8356              ((-dx0<=dy0) && (-dx1<=dy1) && (-dx2<=dy2));
8357 }
8358
8359 @ Since Simpson's rule is based on approximating the integrand by a parabola,
8360 @^Simpson's rule@>
8361 it is appropriate to use the same approximation to decide when the integral
8362 reaches the intermediate value |a_goal|.  At this point
8363 $$\eqalign{
8364     {\vb\dot B(0)\vb\over 3} &= \hbox{|v0|}, \qquad
8365     {\vb\dot B({1\over4})\vb\over 3} = {\hbox{|v002|}\over 2}, \qquad
8366     {\vb\dot B({1\over2})\vb\over 3} = {\hbox{|v02|}\over 2}, \cr
8367     {\vb\dot B({3\over4})\vb\over 3} &= {\hbox{|v022|}\over 2}, \qquad
8368     {\vb\dot B(1)\vb\over 3} = \hbox{|v2|} \cr
8369 }
8370 $$
8371 and
8372 $$ {\vb\dot B(t)\vb\over 3} \approx
8373   \cases{B\left(\hbox{|v0|},
8374       \hbox{|v002|}-{1\over 2}\hbox{|v0|}-{1\over 4}\hbox{|v02|},
8375       {1\over 2}\hbox{|v02|}; 2t \right)&
8376     if $t\le{1\over 2}$\cr
8377   B\left({1\over 2}\hbox{|v02|},
8378       \hbox{|v022|}-{1\over 4}\hbox{|v02|}-{1\over 2}\hbox{|v2|},
8379       \hbox{|v2|}; 2t-1 \right)&
8380     if $t\ge{1\over 2}$.\cr}
8381  \eqno (*)
8382 $$
8383 We can integrate $\vb\dot B(t)\vb$ by using
8384 $$\int 3B(a,b,c;\tau)\,dt =
8385   {B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) + {\rm constant} \over {d\tau\over dt}}.
8386 $$
8387
8388 This construction allows us to find the time when the arc length reaches
8389 |a_goal| by solving a cubic equation of the form
8390 $$ B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) = x, $$
8391 where $\tau$ is $2t$ or $2t+1$, $x$ is |a_goal| or |a_goal-arc1|, and $a$, $b$,
8392 and $c$ are the Bernshte{\u\i}n coefficients from $(*)$ divided by
8393 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
8394 $d\tau\over dt$.  We shall define a function |solve_rising_cubic| that finds
8395 $\tau$ given $a$, $b$, $c$, and $x$.
8396
8397 @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to...@>=
8398
8399   tmp = (v02 + 2) / 4;
8400   if ( a_goal<=arc1 ) {
8401     tmp2 = halfp(v0);
8402     return 
8403       (halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp2, arc1-tmp2-tmp, tmp, a_goal))- two);
8404   } else { 
8405     tmp2 = halfp(v2);
8406     return ((half_unit - two) +
8407       halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp, arc-arc1-tmp-tmp2, tmp2, a_goal-arc1)));
8408   }
8409 }
8410
8411 @ Here is the |solve_rising_cubic| routine that finds the time~$t$ when
8412 $$ B(0, a, a+b, a+b+c; t) = x. $$
8413 This routine is based on |crossing_point| but is simplified by the
8414 assumptions that $B(a,b,c;t)\ge0$ for $0\le t\le1$ and that |0<=x<=a+b+c|.
8415 If rounding error causes this condition to be violated slightly, we just ignore
8416 it and proceed with binary search.  This finds a time when the function value
8417 reaches |x| and the slope is positive.
8418
8419 @<Declare subroutines needed by |arc_test|@>=
8420 scaled mp_solve_rising_cubic (MP mp,scaled a, scaled b,  scaled c, scaled x) {
8421   scaled ab, bc, ac; /* bisection results */
8422   integer t; /* $2^k+q$ where unscaled answer is in $[q2^{-k},(q+1)2^{-k})$ */
8423   integer xx; /* temporary for updating |x| */
8424   if ( (a<0) || (c<0) ) mp_confusion(mp, "rising?");
8425 @:this can't happen rising?}{\quad rising?@>
8426   if ( x<=0 ) {
8427         return 0;
8428   } else if ( x >= a+b+c ) {
8429     return unity;
8430   } else { 
8431     t = 1;
8432     @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than
8433       |el_gordo div 3|@>;
8434     do {  
8435       t+=t;
8436       @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>;
8437       xx = x - a - ab - ac;
8438       if ( xx < -x ) { x+=x; b=ab; c=ac;  }
8439       else { x = x + xx;  a=ac; b=mp->bc; t = t+1; };
8440     } while (t < unity);
8441     return (t - unity);
8442   }
8443 }
8444
8445 @ @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>=
8446 ab = half(a+b);
8447 bc = half(b+c);
8448 ac = half(ab+bc)
8449
8450 @ @d one_third_el_gordo 05252525252 /* upper bound on |a|, |b|, and |c| */
8451
8452 @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than...@>=
8453 while ((a>one_third_el_gordo)||(b>one_third_el_gordo)||(c>one_third_el_gordo)) { 
8454   a = halfp(a);
8455   b = half(b);
8456   c = halfp(c);
8457   x = halfp(x);
8458 }
8459
8460 @ It is convenient to have a simpler interface to |arc_test| that requires no
8461 unnecessary arguments and ensures that each $({\it dx},{\it dy})$ pair has
8462 length less than |fraction_four|.
8463
8464 @d arc_tol   16  /* quit when change in arc length estimate reaches this */
8465
8466 @c scaled mp_do_arc_test (MP mp,scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, 
8467                           scaled dy1, scaled dx2, scaled dy2, scaled a_goal) {
8468   scaled v0,v1,v2; /* length of each $({\it dx},{\it dy})$ pair */
8469   scaled v02; /* twice the norm of the quadratic at $t={1\over2}$ */
8470   v0 = mp_pyth_add(mp, dx0,dy0);
8471   v1 = mp_pyth_add(mp, dx1,dy1);
8472   v2 = mp_pyth_add(mp, dx2,dy2);
8473   if ( (v0>=fraction_four) || (v1>=fraction_four) || (v2>=fraction_four) ) { 
8474     mp->arith_error = true;
8475     if ( a_goal==el_gordo )  return el_gordo;
8476     else return (-two);
8477   } else { 
8478     v02 = mp_pyth_add(mp, dx1+half(dx0+dx2), dy1+half(dy0+dy2));
8479     return (mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx1,dy1, dx2,dy2,
8480                                  v0, v02, v2, a_goal, arc_tol));
8481   }
8482 }
8483
8484 @ Now it is easy to find the arc length of an entire path.
8485
8486 @c scaled mp_get_arc_length (MP mp,pointer h) {
8487   pointer p,q; /* for traversing the path */
8488   scaled a,a_tot; /* current and total arc lengths */
8489   a_tot = 0;
8490   p = h;
8491   while ( right_type(p)!=mp_endpoint ){ 
8492     q = link(p);
8493     a = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8494       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8495       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), el_gordo);
8496     a_tot = mp_slow_add(mp, a, a_tot);
8497     if ( q==h ) break;  else p=q;
8498   }
8499   check_arith;
8500   return a_tot;
8501 }
8502
8503 @ The inverse operation of finding the time on a path~|h| when the arc length
8504 reaches some value |arc0| can also be accomplished via |do_arc_test|.  Some care
8505 is required to handle very large times or negative times on cyclic paths.  For
8506 non-cyclic paths, |arc0| values that are negative or too large cause
8507 |get_arc_time| to return 0 or the length of path~|h|.
8508
8509 If |arc0| is greater than the arc length of a cyclic path~|h|, the result is a
8510 time value greater than the length of the path.  Since it could be much greater,
8511 we must be prepared to compute the arc length of path~|h| and divide this into
8512 |arc0| to find how many multiples of the length of path~|h| to add.
8513
8514 @c scaled mp_get_arc_time (MP mp,pointer h, scaled  arc0) {
8515   pointer p,q; /* for traversing the path */
8516   scaled t_tot; /* accumulator for the result */
8517   scaled t; /* the result of |do_arc_test| */
8518   scaled arc; /* portion of |arc0| not used up so far */
8519   integer n; /* number of extra times to go around the cycle */
8520   if ( arc0<0 ) {
8521     @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>;
8522   }
8523   if ( arc0==el_gordo ) decr(arc0);
8524   t_tot = 0;
8525   arc = arc0;
8526   p = h;
8527   while ( (right_type(p)!=mp_endpoint) && (arc>0) ) {
8528     q = link(p);
8529     t = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8530       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8531       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), arc);
8532     @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>;
8533     if ( q==h ) {
8534       @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic
8535         path too many times but set |arith_error:=true| and |goto done| on
8536         overflow@>;
8537     }
8538     p = q;
8539   }
8540   check_arith;
8541   return t_tot;
8542 }
8543
8544 @ @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>=
8545 if ( t<0 ) { t_tot = t_tot + t + two;  arc = 0;  }
8546 else { t_tot = t_tot + unity;  arc = arc - t;  }
8547
8548 @ @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>=
8549
8550   if ( left_type(h)==mp_endpoint ) {
8551     t_tot=0;
8552   } else { 
8553     p = mp_htap_ypoc(mp, h);
8554     t_tot = -mp_get_arc_time(mp, p, -arc0);
8555     mp_toss_knot_list(mp, p);
8556   }
8557   check_arith;
8558   return t_tot;
8559 }
8560
8561 @ @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic...@>=
8562 if ( arc>0 ) { 
8563   n = arc / (arc0 - arc);
8564   arc = arc - n*(arc0 - arc);
8565   if ( t_tot > el_gordo / (n+1) ) { 
8566     mp->arith_error = true;
8567     t_tot = el_gordo;
8568     break;
8569   }
8570   t_tot = (n + 1)*t_tot;
8571 }
8572
8573 @* \[20] Data structures for pens.
8574 A Pen in \MP\ can be either elliptical or polygonal.  Elliptical pens result
8575 in \ps\ \&{stroke} commands, while anything drawn with a polygonal pen is
8576 @:stroke}{\&{stroke} command@>
8577 converted into an area fill as described in the next part of this program.
8578 The mathematics behind this process is based on simple aspects of the theory
8579 of tracings developed by Leo Guibas, Lyle Ramshaw, and Jorge Stolfi
8580 [``A kinematic framework for computational geometry,'' Proc.\ IEEE Symp.\
8581 Foundations of Computer Science {\bf 24} (1983), 100--111].
8582
8583 Polygonal pens are created from paths via \MP's \&{makepen} primitive.
8584 @:makepen_}{\&{makepen} primitive@>
8585 This path representation is almost sufficient for our purposes except that
8586 a pen path should always be a convex polygon with the vertices in
8587 counter-clockwise order.
8588 Since we will need to scan pen polygons both forward and backward, a pen
8589 should be represented as a doubly linked ring of knot nodes.  There is
8590 room for the extra back pointer because we do not need the
8591 |left_type| or |right_type| fields.  In fact, we don't need the |left_x|,
8592 |left_y|, |right_x|, or |right_y| fields either but we leave these alone
8593 so that certain procedures can operate on both pens and paths.  In particular,
8594 pens can be copied using |copy_path| and recycled using |toss_knot_list|.
8595
8596 @d knil info
8597   /* this replaces the |left_type| and |right_type| fields in a pen knot */
8598
8599 @ The |make_pen| procedure turns a path into a pen by initializing
8600 the |knil| pointers and making sure the knots form a convex polygon.
8601 Thus each cubic in the given path becomes a straight line and the control
8602 points are ignored.  If the path is not cyclic, the ends are connected by a
8603 straight line.
8604
8605 @d copy_pen(A) mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, (A)),false)
8606
8607 @c @<Declare a function called |convex_hull|@>;
8608 pointer mp_make_pen (MP mp,pointer h, boolean need_hull) {
8609   pointer p,q; /* two consecutive knots */
8610   q=h;
8611   do {  
8612     p=q; q=link(q);
8613     knil(q)=p;
8614   } while (q!=h);
8615   if ( need_hull ){ 
8616     h=mp_convex_hull(mp, h);
8617     @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>;
8618   }
8619   return h;
8620 }
8621
8622 @ The only information required about an elliptical pen is the overall
8623 transformation that has been applied to the original \&{pencircle}.
8624 @:pencircle_}{\&{pencircle} primitive@>
8625 Since it suffices to keep track of how the three points $(0,0)$, $(1,0)$,
8626 and $(0,1)$ are transformed, an elliptical pen can be stored in a single
8627 knot node and transformed as if it were a path.
8628
8629 @d pen_is_elliptical(A) ((A)==link((A)))
8630
8631 @c pointer mp_get_pen_circle (MP mp,scaled diam) {
8632   pointer h; /* the knot node to return */
8633   h=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8634   link(h)=h; knil(h)=h;
8635   originator(h)=mp_program_code;
8636   x_coord(h)=0; y_coord(h)=0;
8637   left_x(h)=diam; left_y(h)=0;
8638   right_x(h)=0; right_y(h)=diam;
8639   return h;
8640 }
8641
8642 @ If the polygon being returned by |make_pen| has only one vertex, it will
8643 be interpreted as an elliptical pen.  This is no problem since a degenerate
8644 polygon can equally well be thought of as a degenerate ellipse.  We need only
8645 initialize the |left_x|, |left_y|, |right_x|, and |right_y| fields.
8646
8647 @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>=
8648 if ( pen_is_elliptical( h) ){ 
8649   left_x(h)=x_coord(h); left_y(h)=y_coord(h);
8650   right_x(h)=x_coord(h); right_y(h)=y_coord(h);
8651 }
8652
8653 @ We have to cheat a little here but most operations on pens only use
8654 the first three words in each knot node.
8655 @^data structure assumptions@>
8656
8657 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>=
8658 x_coord(test_pen)=-half_unit;
8659 y_coord(test_pen)=0;
8660 x_coord(test_pen+3)=half_unit;
8661 y_coord(test_pen+3)=0;
8662 x_coord(test_pen+6)=0;
8663 y_coord(test_pen+6)=unity;
8664 link(test_pen)=test_pen+3;
8665 link(test_pen+3)=test_pen+6;
8666 link(test_pen+6)=test_pen;
8667 knil(test_pen)=test_pen+6;
8668 knil(test_pen+3)=test_pen;
8669 knil(test_pen+6)=test_pen+3
8670
8671 @ Printing a polygonal pen is very much like printing a path
8672
8673 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8674 void mp_pr_pen (MP mp,pointer h) {
8675   pointer p,q; /* for list traversal */
8676   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8677     @<Print the elliptical pen |h|@>;
8678   } else { 
8679     p=h;
8680     do {  
8681       mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
8682       mp_print_nl(mp, " .. ");
8683       @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is
8684         a problem@>;
8685      } while (p!=h);
8686      mp_print(mp, "cycle");
8687   }
8688 }
8689
8690 @ @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is...@>=
8691 q=link(p);
8692 if ( (q==null) || (knil(q)!=p) ) { 
8693   mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
8694 @.???@>
8695 }
8696 p=q
8697
8698 @ @<Print the elliptical pen |h|@>=
8699
8700 mp_print(mp, "pencircle transformed (");
8701 mp_print_scaled(mp, x_coord(h));
8702 mp_print_char(mp, ',');
8703 mp_print_scaled(mp, y_coord(h));
8704 mp_print_char(mp, ',');
8705 mp_print_scaled(mp, left_x(h)-x_coord(h));
8706 mp_print_char(mp, ',');
8707 mp_print_scaled(mp, right_x(h)-x_coord(h));
8708 mp_print_char(mp, ',');
8709 mp_print_scaled(mp, left_y(h)-y_coord(h));
8710 mp_print_char(mp, ',');
8711 mp_print_scaled(mp, right_y(h)-y_coord(h));
8712 mp_print_char(mp, ')');
8713 }
8714
8715 @ Here us another version of |pr_pen| that prints the pen as a diagnostic
8716 message.
8717
8718 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8719 void mp_print_pen (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) { 
8720   mp_print_diagnostic(mp, "Pen",s,nuline); mp_print_ln(mp);
8721 @.Pen at line...@>
8722   mp_pr_pen(mp, h);
8723   mp_end_diagnostic(mp, true);
8724 }
8725
8726 @ Making a polygonal pen into a path involves restoring the |left_type| and
8727 |right_type| fields and setting the control points so as to make a polygonal
8728 path.
8729
8730 @c 
8731 void mp_make_path (MP mp,pointer h) {
8732   pointer p; /* for traversing the knot list */
8733   small_number k; /* a loop counter */
8734   @<Other local variables in |make_path|@>;
8735   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8736     @<Make the elliptical pen |h| into a path@>;
8737   } else { 
8738     p=h;
8739     do {  
8740       left_type(p)=mp_explicit;
8741       right_type(p)=mp_explicit;
8742       @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>;
8743        p=link(p);
8744     } while (p!=h);
8745   }
8746 }
8747
8748 @ @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>=
8749 left_x(p)=x_coord(p);
8750 left_y(p)=y_coord(p);
8751 right_x(p)=x_coord(p);
8752 right_y(p)=y_coord(p)
8753
8754 @ We need an eight knot path to get a good approximation to an ellipse.
8755
8756 @<Make the elliptical pen |h| into a path@>=
8757
8758   @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>;
8759   p=h;
8760   for (k=0;k<=7;k++ ) { 
8761     @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,
8762       transforming it appropriately@>;
8763     if ( k==7 ) link(p)=h;  else link(p)=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8764     p=link(p);
8765   }
8766 }
8767
8768 @ @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>=
8769 center_x=x_coord(h);
8770 center_y=y_coord(h);
8771 width_x=left_x(h)-center_x;
8772 width_y=left_y(h)-center_y;
8773 height_x=right_x(h)-center_x;
8774 height_y=right_y(h)-center_y
8775
8776 @ @<Other local variables in |make_path|@>=
8777 scaled center_x,center_y; /* translation parameters for an elliptical pen */
8778 scaled width_x,width_y; /* the effect of a unit change in $x$ */
8779 scaled height_x,height_y; /* the effect of a unit change in $y$ */
8780 scaled dx,dy; /* the vector from knot |p| to its right control point */
8781 integer kk;
8782   /* |k| advanced $270^\circ$ around the ring (cf. $\sin\theta=\cos(\theta+270)$) */
8783
8784 @ The only tricky thing here are the tables |half_cos| and |d_cos| used to
8785 find the point $k/8$ of the way around the circle and the direction vector
8786 to use there.
8787
8788 @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,...@>=
8789 kk=(k+6)% 8;
8790 x_coord(p)=center_x+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_x)
8791            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_x);
8792 y_coord(p)=center_y+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_y)
8793            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_y);
8794 dx=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_x)
8795    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_x);
8796 dy=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_y)
8797    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_y);
8798 right_x(p)=x_coord(p)+dx;
8799 right_y(p)=y_coord(p)+dy;
8800 left_x(p)=x_coord(p)-dx;
8801 left_y(p)=y_coord(p)-dy;
8802 left_type(p)=mp_explicit;
8803 right_type(p)=mp_explicit;
8804 originator(p)=mp_program_code
8805
8806 @ @<Glob...@>=
8807 fraction half_cos[8]; /* ${1\over2}\cos(45k)$ */
8808 fraction d_cos[8]; /* a magic constant times $\cos(45k)$ */
8809
8810 @ The magic constant for |d_cos| is the distance between $({1\over2},0)$ and
8811 $({1\over4}\sqrt2,{1\over4}\sqrt2)$ times the result of the |velocity|
8812 function for $\theta=\phi=22.5^\circ$.  This comes out to be
8813 $$ d = {\sqrt{2-\sqrt2}\over 3+3\cos22.5^\circ}
8814   \approx 0.132608244919772.
8815 $$
8816
8817 @<Set init...@>=
8818 mp->half_cos[0]=fraction_half;
8819 mp->half_cos[1]=94906266; /* $2^{26}\sqrt2\approx94906265.62$ */
8820 mp->half_cos[2]=0;
8821 mp->d_cos[0]=35596755; /* $2^{28}d\approx35596754.69$ */
8822 mp->d_cos[1]=25170707; /* $2^{27}\sqrt2\,d\approx25170706.63$ */
8823 mp->d_cos[2]=0;
8824 for (k=3;k<= 4;k++ ) { 
8825   mp->half_cos[k]=-mp->half_cos[4-k];
8826   mp->d_cos[k]=-mp->d_cos[4-k];
8827 }
8828 for (k=5;k<= 7;k++ ) { 
8829   mp->half_cos[k]=mp->half_cos[8-k];
8830   mp->d_cos[k]=mp->d_cos[8-k];
8831 }
8832
8833 @ The |convex_hull| function forces a pen polygon to be convex when it is
8834 returned by |make_pen| and after any subsequent transformation where rounding
8835 error might allow the convexity to be lost.
8836 The convex hull algorithm used here is described by F.~P. Preparata and
8837 M.~I. Shamos [{\sl Computational Geometry}, Springer-Verlag, 1985].
8838
8839 @<Declare a function called |convex_hull|@>=
8840 @<Declare a procedure called |move_knot|@>;
8841 pointer mp_convex_hull (MP mp,pointer h) { /* Make a polygonal pen convex */
8842   pointer l,r; /* the leftmost and rightmost knots */
8843   pointer p,q; /* knots being scanned */
8844   pointer s; /* the starting point for an upcoming scan */
8845   scaled dx,dy; /* a temporary pointer */
8846   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8847      return h;
8848   } else { 
8849     @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>;
8850     @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>;
8851     if ( l!=r ) { 
8852       s=link(r);
8853       @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line and
8854         move them past~|r|@>;
8855       @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line and
8856         move them past~|l|@>;
8857       @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>;
8858       @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>;
8859     }
8860     if ( l!=link(l) ) {
8861       @<Do a Gramm scan and remove vertices where there is no left turn@>;
8862     }
8863     return l;
8864   }
8865 }
8866
8867 @ All comparisons are done primarily on $x$ and secondarily on $y$.
8868
8869 @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>=
8870 l=h;
8871 p=link(h);
8872 while ( p!=h ) { 
8873   if ( x_coord(p)<=x_coord(l) )
8874     if ( (x_coord(p)<x_coord(l)) || (y_coord(p)<y_coord(l)) )
8875       l=p;
8876   p=link(p);
8877 }
8878
8879 @ @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>=
8880 r=h;
8881 p=link(h);
8882 while ( p!=h ) { 
8883   if ( x_coord(p)>=x_coord(r) )
8884     if ( (x_coord(p)>x_coord(r)) || (y_coord(p)>y_coord(r)) )
8885       r=p;
8886   p=link(p);
8887 }
8888
8889 @ @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line...@>=
8890 dx=x_coord(r)-x_coord(l);
8891 dy=y_coord(r)-y_coord(l);
8892 p=link(l);
8893 while ( p!=r ) { 
8894   q=link(p);
8895   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))>0 )
8896     mp_move_knot(mp, p, r);
8897   p=q;
8898 }
8899
8900 @ The |move_knot| procedure removes |p| from a doubly linked list and inserts
8901 it after |q|.
8902
8903 @ @<Declare a procedure called |move_knot|@>=
8904 void mp_move_knot (MP mp,pointer p, pointer q) { 
8905   link(knil(p))=link(p);
8906   knil(link(p))=knil(p);
8907   knil(p)=q;
8908   link(p)=link(q);
8909   link(q)=p;
8910   knil(link(p))=p;
8911 }
8912
8913 @ @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line...@>=
8914 p=s;
8915 while ( p!=l ) { 
8916   q=link(p);
8917   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))<0 )
8918     mp_move_knot(mp, p,l);
8919   p=q;
8920 }
8921
8922 @ The list is likely to be in order already so we just do linear insertions.
8923 Secondary comparisons on $y$ ensure that the sort is consistent with the
8924 choice of |l| and |r|.
8925
8926 @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>=
8927 p=link(l);
8928 while ( p!=r ) { 
8929   q=knil(p);
8930   while ( x_coord(q)>x_coord(p) ) q=knil(q);
8931   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8932     if ( y_coord(q)>y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8933   }
8934   if ( q==knil(p) ) p=link(p);
8935   else { p=link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8936 }
8937
8938 @ @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>=
8939 p=link(r);
8940 while ( p!=l ){ 
8941   q=knil(p);
8942   while ( x_coord(q)<x_coord(p) ) q=knil(q);
8943   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8944     if ( y_coord(q)<y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8945   }
8946   if ( q==knil(p) ) p=link(p);
8947   else { p=link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8948 }
8949
8950 @ The condition involving |ab_vs_cd| tests if there is not a left turn
8951 at knot |q|.  There usually will be a left turn so we streamline the case
8952 where the |then| clause is not executed.
8953
8954 @<Do a Gramm scan and remove vertices where there...@>=
8955
8956 p=l; q=link(l);
8957 while (1) { 
8958   dx=x_coord(q)-x_coord(p);
8959   dy=y_coord(q)-y_coord(p);
8960   p=q; q=link(q);
8961   if ( p==l ) break;
8962   if ( p!=r )
8963     if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(q)-y_coord(p),dy,x_coord(q)-x_coord(p))<=0 ) {
8964       @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>;
8965     }
8966   }
8967 }
8968
8969 @ @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>=
8970
8971 s=knil(p);
8972 mp_free_node(mp, p,knot_node_size);
8973 link(s)=q; knil(q)=s;
8974 if ( s==l ) p=s;
8975 else { p=knil(s); q=s; };
8976 }
8977
8978 @ The |find_offset| procedure sets global variables |(cur_x,cur_y)| to the
8979 offset associated with the given direction |(x,y)|.  If two different offsets
8980 apply, it chooses one of them.
8981
8982 @c 
8983 void mp_find_offset (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
8984   pointer p,q; /* consecutive knots */
8985   scaled wx,wy,hx,hy;
8986   /* the transformation matrix for an elliptical pen */
8987   fraction xx,yy; /* untransformed offset for an elliptical pen */
8988   fraction d; /* a temporary register */
8989   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8990     @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>
8991   } else { 
8992     q=h;
8993     do {  
8994       p=q; q=link(q);
8995     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)>=0));
8996     do {  
8997       p=q; q=link(q);
8998     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)<=0));
8999     mp->cur_x=x_coord(p);
9000     mp->cur_y=y_coord(p);
9001   }
9002 }
9003
9004 @ @<Glob...@>=
9005 scaled cur_x;
9006 scaled cur_y; /* all-purpose return value registers */
9007
9008 @ @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>=
9009 if ( (x==0) && (y==0) ) {
9010   mp->cur_x=x_coord(h); mp->cur_y=y_coord(h);  
9011 } else { 
9012   @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>;
9013   while ( (abs(x)<fraction_half) && (abs(y)<fraction_half) ){ 
9014     x+=x; y+=y;  
9015   };
9016   @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the
9017     untransformed version of |(x,y)|@>;
9018   mp->cur_x=x_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wx)+mp_take_fraction(mp, yy,hx);
9019   mp->cur_y=y_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wy)+mp_take_fraction(mp, yy,hy);
9020 }
9021
9022 @ @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>=
9023 wx=left_x(h)-x_coord(h);
9024 wy=left_y(h)-y_coord(h);
9025 hx=right_x(h)-x_coord(h);
9026 hy=right_y(h)-y_coord(h)
9027
9028 @ @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the...@>=
9029 yy=-(mp_take_fraction(mp, x,hy)+mp_take_fraction(mp, y,-hx));
9030 xx=mp_take_fraction(mp, x,-wy)+mp_take_fraction(mp, y,wx);
9031 d=mp_pyth_add(mp, xx,yy);
9032 if ( d>0 ) { 
9033   xx=half(mp_make_fraction(mp, xx,d));
9034   yy=half(mp_make_fraction(mp, yy,d));
9035 }
9036
9037 @ Finding the bounding box of a pen is easy except if the pen is elliptical.
9038 But we can handle that case by just calling |find_offset| twice.  The answer
9039 is stored in the global variables |minx|, |maxx|, |miny|, and |maxy|.
9040
9041 @c 
9042 void mp_pen_bbox (MP mp,pointer h) {
9043   pointer p; /* for scanning the knot list */
9044   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9045     @<Find the bounding box of an elliptical pen@>;
9046   } else { 
9047     minx=x_coord(h); maxx=minx;
9048     miny=y_coord(h); maxy=miny;
9049     p=link(h);
9050     while ( p!=h ) {
9051       if ( x_coord(p)<minx ) minx=x_coord(p);
9052       if ( y_coord(p)<miny ) miny=y_coord(p);
9053       if ( x_coord(p)>maxx ) maxx=x_coord(p);
9054       if ( y_coord(p)>maxy ) maxy=y_coord(p);
9055       p=link(p);
9056     }
9057   }
9058 }
9059
9060 @ @<Find the bounding box of an elliptical pen@>=
9061
9062 mp_find_offset(mp, 0,fraction_one,h);
9063 maxx=mp->cur_x;
9064 minx=2*x_coord(h)-mp->cur_x;
9065 mp_find_offset(mp, -fraction_one,0,h);
9066 maxy=mp->cur_y;
9067 miny=2*y_coord(h)-mp->cur_y;
9068 }
9069
9070 @* \[21] Edge structures.
9071 Now we come to \MP's internal scheme for representing pictures.
9072 The representation is very different from \MF's edge structures
9073 because \MP\ pictures contain \ps\ graphics objects instead of pixel
9074 images.  However, the basic idea is somewhat similar in that shapes
9075 are represented via their boundaries.
9076
9077 The main purpose of edge structures is to keep track of graphical objects
9078 until it is time to translate them into \ps.  Since \MP\ does not need to
9079 know anything about an edge structure other than how to translate it into
9080 \ps\ and how to find its bounding box, edge structures can be just linked
9081 lists of graphical objects.  \MP\ has no easy way to determine whether
9082 two such objects overlap, but it suffices to draw the first one first and
9083 let the second one overwrite it if necessary.
9084
9085 @<Types...@>=
9086 enum mp_graphical_object_code {
9087   @<Graphical object codes@>
9088 };
9089
9090 @ Let's consider the types of graphical objects one at a time.
9091 First of all, a filled contour is represented by a eight-word node.  The first
9092 word contains |type| and |link| fields, and the next six words contain a
9093 pointer to a cyclic path and the value to use for \ps' \&{currentrgbcolor}
9094 parameter.  If a pen is used for filling |pen_p|, |ljoin_val| and |miterlim_val|
9095 give the relevant information.
9096
9097 @d path_p(A) link((A)+1)
9098   /* a pointer to the path that needs filling */
9099 @d pen_p(A) info((A)+1)
9100   /* a pointer to the pen to fill or stroke with */
9101 @d color_model(A) type((A)+2) /*  the color model  */
9102 @d obj_red_loc(A) ((A)+3)  /* the first of three locations for the color */
9103 @d obj_cyan_loc obj_red_loc  /* the first of four locations for the color */
9104 @d obj_grey_loc obj_red_loc  /* the location for the color */
9105 @d red_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9106   /* the red component of the color in the range $0\ldots1$ */
9107 @d cyan_val red_val
9108 @d grey_val red_val
9109 @d green_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9110   /* the green component of the color in the range $0\ldots1$ */
9111 @d magenta_val green_val
9112 @d blue_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9113   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9114 @d yellow_val blue_val
9115 @d black_val(A) mp->mem[(A)+6].sc
9116   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9117 @d ljoin_val(A) name_type((A))  /* the value of \&{linejoin} */
9118 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
9119 @d miterlim_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* the value of \&{miterlimit} */
9120 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
9121 @d obj_color_part(A) mp->mem[(A)+3-red_part].sc
9122   /* interpret an object pointer that has been offset by |red_part..blue_part| */
9123 @d pre_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.lh
9124 @d post_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.rh
9125 @d fill_node_size 9
9126
9127 @ @<Graphical object codes@>=
9128 mp_fill_code=1,
9129
9130 @ @c 
9131 pointer mp_new_fill_node (MP mp,pointer p) {
9132   /* make a fill node for cyclic path |p| and color black */
9133   pointer t; /* the new node */
9134   t=mp_get_node(mp, fill_node_size);
9135   type(t)=mp_fill_code;
9136   path_p(t)=p;
9137   pen_p(t)=null; /* |null| means don't use a pen */
9138   red_val(t)=0;
9139   green_val(t)=0;
9140   blue_val(t)=0;
9141   black_val(t)=0;
9142   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9143   pre_script(t)=null;
9144   post_script(t)=null;
9145   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9146   return t;
9147 }
9148
9149 @ @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>=
9150 if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin_val(t)=2;
9151 else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin_val(t)=1;
9152 else ljoin_val(t)=0;
9153 if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
9154   miterlim_val(t)=unity;
9155 else
9156   miterlim_val(t)=mp->internal[mp_miterlimit]
9157
9158 @ A stroked path is represented by an eight-word node that is like a filled
9159 contour node except that it contains the current \&{linecap} value, a scale
9160 factor for the dash pattern, and a pointer that is non-null if the stroke
9161 is to be dashed.  The purpose of the scale factor is to allow a picture to
9162 be transformed without touching the picture that |dash_p| points to.
9163
9164 @d dash_p(A) link((A)+9)
9165   /* a pointer to the edge structure that gives the dash pattern */
9166 @d lcap_val(A) type((A)+9)
9167   /* the value of \&{linecap} */
9168 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
9169 @d dash_scale(A) mp->mem[(A)+10].sc /* dash lengths are scaled by this factor */
9170 @d stroked_node_size 11
9171
9172 @ @<Graphical object codes@>=
9173 mp_stroked_code=2,
9174
9175 @ @c 
9176 pointer mp_new_stroked_node (MP mp,pointer p) {
9177   /* make a stroked node for path |p| with |pen_p(p)| temporarily |null| */
9178   pointer t; /* the new node */
9179   t=mp_get_node(mp, stroked_node_size);
9180   type(t)=mp_stroked_code;
9181   path_p(t)=p; pen_p(t)=null;
9182   dash_p(t)=null;
9183   dash_scale(t)=unity;
9184   red_val(t)=0;
9185   green_val(t)=0;
9186   blue_val(t)=0;
9187   black_val(t)=0;
9188   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9189   pre_script(t)=null;
9190   post_script(t)=null;
9191   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9192   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap_val(t)=2;
9193   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap_val(t)=1;
9194   else lcap_val(t)=0;
9195   return t;
9196 }
9197
9198 @ When a dashed line is computed in a transformed coordinate system, the dash
9199 lengths get scaled like the pen shape and we need to compensate for this.  Since
9200 there is no unique scale factor for an arbitrary transformation, we use the
9201 the square root of the determinant.  The properties of the determinant make it
9202 easier to maintain the |dash_scale|.  The computation is fairly straight-forward
9203 except for the initialization of the scale factor |s|.  The factor of 64 is
9204 needed because |square_rt| scales its result by $2^8$ while we need $2^{14}$
9205 to counteract the effect of |take_fraction|.
9206
9207 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9208 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) {
9209   scaled maxabs; /* $max(|a|,|b|,|c|,|d|)$ */
9210   integer s; /* amount by which the result of |square_rt| needs to be scaled */
9211   @<Initialize |maxabs|@>;
9212   s=64;
9213   while ( (maxabs<fraction_one) && (s>1) ){ 
9214     a+=a; b+=b; c+=c; d+=d;
9215     maxabs+=maxabs; s=halfp(s);
9216   }
9217   return s*mp_square_rt(mp, abs(mp_take_fraction(mp, a,d)-mp_take_fraction(mp, b,c)));
9218 }
9219 @#
9220 scaled mp_get_pen_scale (MP mp,pointer p) { 
9221   return mp_sqrt_det(mp, 
9222     left_x(p)-x_coord(p), right_x(p)-x_coord(p),
9223     left_y(p)-y_coord(p), right_y(p)-y_coord(p));
9224 }
9225
9226 @ @<Internal library ...@>=
9227 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) ;
9228
9229
9230 @ @<Initialize |maxabs|@>=
9231 maxabs=abs(a);
9232 if ( abs(b)>maxabs ) maxabs=abs(b);
9233 if ( abs(c)>maxabs ) maxabs=abs(c);
9234 if ( abs(d)>maxabs ) maxabs=abs(d)
9235
9236 @ When a picture contains text, this is represented by a fourteen-word node
9237 where the color information and |type| and |link| fields are augmented by
9238 additional fields that describe the text and  how it is transformed.
9239 The |path_p| and |pen_p| pointers are replaced by a number that identifies
9240 the font and a string number that gives the text to be displayed.
9241 The |width|, |height|, and |depth| fields
9242 give the dimensions of the text at its design size, and the remaining six
9243 words give a transformation to be applied to the text.  The |new_text_node|
9244 function initializes everything to default values so that the text comes out
9245 black with its reference point at the origin.
9246
9247 @d text_p(A) link((A)+1)  /* a string pointer for the text to display */
9248 @d font_n(A) info((A)+1)  /* the font number */
9249 @d width_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* unscaled width of the text */
9250 @d height_val(A) mp->mem[(A)+9].sc  /* unscaled height of the text */
9251 @d depth_val(A) mp->mem[(A)+10].sc  /* unscaled depth of the text */
9252 @d text_tx_loc(A) ((A)+11)
9253   /* the first of six locations for transformation parameters */
9254 @d tx_val(A) mp->mem[(A)+11].sc  /* $x$ shift amount */
9255 @d ty_val(A) mp->mem[(A)+12].sc  /* $y$ shift amount */
9256 @d txx_val(A) mp->mem[(A)+13].sc  /* |txx| transformation parameter */
9257 @d txy_val(A) mp->mem[(A)+14].sc  /* |txy| transformation parameter */
9258 @d tyx_val(A) mp->mem[(A)+15].sc  /* |tyx| transformation parameter */
9259 @d tyy_val(A) mp->mem[(A)+16].sc  /* |tyy| transformation parameter */
9260 @d text_trans_part(A) mp->mem[(A)+11-x_part].sc
9261     /* interpret a text node pointer that has been offset by |x_part..yy_part| */
9262 @d text_node_size 17
9263
9264 @ @<Graphical object codes@>=
9265 mp_text_code=3,
9266
9267 @ @c @<Declare text measuring subroutines@>;
9268 pointer mp_new_text_node (MP mp,char *f,str_number s) {
9269   /* make a text node for font |f| and text string |s| */
9270   pointer t; /* the new node */
9271   t=mp_get_node(mp, text_node_size);
9272   type(t)=mp_text_code;
9273   text_p(t)=s;
9274   font_n(t)=mp_find_font(mp, f); /* this identifies the font */
9275   red_val(t)=0;
9276   green_val(t)=0;
9277   blue_val(t)=0;
9278   black_val(t)=0;
9279   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9280   pre_script(t)=null;
9281   post_script(t)=null;
9282   tx_val(t)=0; ty_val(t)=0;
9283   txx_val(t)=unity; txy_val(t)=0;
9284   tyx_val(t)=0; tyy_val(t)=unity;
9285   mp_set_text_box(mp, t); /* this finds the bounding box */
9286   return t;
9287 }
9288
9289 @ The last two types of graphical objects that can occur in an edge structure
9290 are clipping paths and \&{setbounds} paths.  These are slightly more difficult
9291 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
9292 to implement because we must keep track of exactly what is being clipped or
9293 bounded when pictures get merged together.  For this reason, each clipping or
9294 \&{setbounds} operation is represented by a pair of nodes:  first comes a
9295 two-word node whose |path_p| gives the relevant path, then there is the list
9296 of objects to clip or bound followed by a two-word node whose second word is
9297 unused.
9298
9299 Using at least two words for each graphical object node allows them all to be
9300 allocated and deallocated similarly with a global array |gr_object_size| to
9301 give the size in words for each object type.
9302
9303 @d start_clip_size 2
9304 @d start_bounds_size 2
9305 @d stop_clip_size 2 /* the second word is not used here */
9306 @d stop_bounds_size 2 /* the second word is not used here */
9307 @#
9308 @d stop_type(A) ((A)+2)
9309   /* matching |type| for |start_clip_code| or |start_bounds_code| */
9310 @d has_color(A) (type((A))<mp_start_clip_code)
9311   /* does a graphical object have color fields? */
9312 @d has_pen(A) (type((A))<mp_text_code)
9313   /* does a graphical object have a |pen_p| field? */
9314 @d is_start_or_stop(A) (type((A))>=mp_start_clip_code)
9315 @d is_stop(A) (type((A))>=mp_stop_clip_code)
9316
9317 @ @<Graphical object codes@>=
9318 mp_start_clip_code=4, /* |type| of a node that starts clipping */
9319 mp_start_bounds_code=5, /* |type| of a node that gives a \&{setbounds} path */
9320 mp_stop_clip_code=6, /* |type| of a node that stops clipping */
9321 mp_stop_bounds_code=7, /* |type| of a node that stops \&{setbounds} */
9322
9323 @ @c 
9324 pointer mp_new_bounds_node (MP mp,pointer p, small_number  c) {
9325   /* make a node of type |c| where |p| is the clipping or \&{setbounds} path */
9326   pointer t; /* the new node */
9327   t=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[c]);
9328   type(t)=c;
9329   path_p(t)=p;
9330   return t;
9331 };
9332
9333 @ We need an array to keep track of the sizes of graphical objects.
9334
9335 @<Glob...@>=
9336 small_number gr_object_size[mp_stop_bounds_code+1];
9337
9338 @ @<Set init...@>=
9339 mp->gr_object_size[mp_fill_code]=fill_node_size;
9340 mp->gr_object_size[mp_stroked_code]=stroked_node_size;
9341 mp->gr_object_size[mp_text_code]=text_node_size;
9342 mp->gr_object_size[mp_start_clip_code]=start_clip_size;
9343 mp->gr_object_size[mp_stop_clip_code]=stop_clip_size;
9344 mp->gr_object_size[mp_start_bounds_code]=start_bounds_size;
9345 mp->gr_object_size[mp_stop_bounds_code]=stop_bounds_size;
9346
9347 @ All the essential information in an edge structure is encoded as a linked list
9348 of graphical objects as we have just seen, but it is helpful to add some
9349 redundant information.  A single edge structure might be used as a dash pattern
9350 many times, and it would be nice to avoid scanning the same structure
9351 repeatedly.  Thus, an edge structure known to be a suitable dash pattern
9352 has a header that gives a list of dashes in a sorted order designed for rapid
9353 translation into \ps.
9354
9355 Each dash is represented by a three-word node containing the initial and final
9356 $x$~coordinates as well as the usual |link| field.  The |link| fields points to
9357 the dash node with the next higher $x$-coordinates and the final link points
9358 to a special location called |null_dash|.  (There should be no overlap between
9359 dashes).  Since the $y$~coordinate of the dash pattern is needed to determine
9360 the period of repetition, this needs to be stored in the edge header along
9361 with a pointer to the list of dash nodes.
9362
9363 @d start_x(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* the starting $x$~coordinate in a dash node */
9364 @d stop_x(A) mp->mem[(A)+2].sc  /* the ending $x$~coordinate in a dash node */
9365 @d dash_node_size 3
9366 @d dash_list link
9367   /* in an edge header this points to the first dash node */
9368 @d dash_y(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* $y$ value for the dash list in an edge header */
9369
9370 @ It is also convenient for an edge header to contain the bounding
9371 box information needed by the \&{llcorner} and \&{urcorner} operators
9372 so that this does not have to be recomputed unnecessarily.  This is done by
9373 adding fields for the $x$~and $y$ extremes as well as a pointer that indicates
9374 how far the bounding box computation has gotten.  Thus if the user asks for
9375 the bounding box and then adds some more text to the picture before asking
9376 for more bounding box information, the second computation need only look at
9377 the additional text.
9378
9379 When the bounding box has not been computed, the |bblast| pointer points
9380 to a dummy link at the head of the graphical object list while the |minx_val|
9381 and |miny_val| fields contain |el_gordo| and the |maxx_val| and |maxy_val|
9382 fields contain |-el_gordo|.
9383
9384 Since the bounding box of pictures containing objects of type
9385 |mp_start_bounds_code| depends on the value of \&{truecorners}, the bounding box
9386 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
9387 data might not be valid for all values of this parameter.  Hence, the |bbtype|
9388 field is needed to keep track of this.
9389
9390 @d minx_val(A) mp->mem[(A)+2].sc
9391 @d miny_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9392 @d maxx_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9393 @d maxy_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9394 @d bblast(A) link((A)+6)  /* last item considered in bounding box computation */
9395 @d bbtype(A) info((A)+6)  /* tells how bounding box data depends on \&{truecorners} */
9396 @d dummy_loc(A) ((A)+7)  /* where the object list begins in an edge header */
9397 @d no_bounds 0
9398   /* |bbtype| value when bounding box data is valid for all \&{truecorners} values */
9399 @d bounds_set 1
9400   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}\le 0$ */
9401 @d bounds_unset 2
9402   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}>0$ */
9403
9404 @c 
9405 void mp_init_bbox (MP mp,pointer h) {
9406   /* Initialize the bounding box information in edge structure |h| */
9407   bblast(h)=dummy_loc(h);
9408   bbtype(h)=no_bounds;
9409   minx_val(h)=el_gordo;
9410   miny_val(h)=el_gordo;
9411   maxx_val(h)=-el_gordo;
9412   maxy_val(h)=-el_gordo;
9413 }
9414
9415 @ The only other entries in an edge header are a reference count in the first
9416 word and a pointer to the tail of the object list in the last word.
9417
9418 @d obj_tail(A) info((A)+7)  /* points to the last entry in the object list */
9419 @d edge_header_size 8
9420
9421 @c 
9422 void mp_init_edges (MP mp,pointer h) {
9423   /* initialize an edge header to null values */
9424   dash_list(h)=null_dash;
9425   obj_tail(h)=dummy_loc(h);
9426   link(dummy_loc(h))=null;
9427   ref_count(h)=null;
9428   mp_init_bbox(mp, h);
9429 }
9430
9431 @ Here is how edge structures are deleted.  The process can be recursive because
9432 of the need to dereference edge structures that are used as dash patterns.
9433 @^recursion@>
9434
9435 @d add_edge_ref(A) incr(ref_count(A))
9436 @d delete_edge_ref(A) { 
9437    if ( ref_count((A))==null ) 
9438      mp_toss_edges(mp, A);
9439    else 
9440      decr(ref_count(A)); 
9441    }
9442
9443 @<Declare the recycling subroutines@>=
9444 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h);
9445 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) ;
9446 void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) ;
9447
9448 @ @c void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) {
9449   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9450   pointer r; /* an edge structure that object |p| refers to */
9451   mp_flush_dash_list(mp, h);
9452   q=link(dummy_loc(h));
9453   while ( (q!=null) ) { 
9454     p=q; q=link(q);
9455     r=mp_toss_gr_object(mp, p);
9456     if ( r!=null ) delete_edge_ref(r);
9457   }
9458   mp_free_node(mp, h,edge_header_size);
9459 }
9460 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h) {
9461   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9462   q=dash_list(h);
9463   while ( q!=null_dash ) { 
9464     p=q; q=link(q);
9465     mp_free_node(mp, p,dash_node_size);
9466   }
9467   dash_list(h)=null_dash;
9468 }
9469 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) {
9470   /* returns an edge structure that needs to be dereferenced */
9471   pointer e; /* the edge structure to return */
9472   e=null;
9473   @<Prepare to recycle graphical object |p|@>;
9474   mp_free_node(mp, p,mp->gr_object_size[type(p)]);
9475   return e;
9476 }
9477
9478 @ @<Prepare to recycle graphical object |p|@>=
9479 switch (type(p)) {
9480 case mp_fill_code: 
9481   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9482   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9483   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9484   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9485   break;
9486 case mp_stroked_code: 
9487   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9488   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9489   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9490   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9491   e=dash_p(p);
9492   break;
9493 case mp_text_code: 
9494   delete_str_ref(text_p(p));
9495   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9496   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9497   break;
9498 case mp_start_clip_code:
9499 case mp_start_bounds_code: 
9500   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9501   break;
9502 case mp_stop_clip_code:
9503 case mp_stop_bounds_code: 
9504   break;
9505 } /* there are no other cases */
9506
9507 @ If we use |add_edge_ref| to ``copy'' edge structures, the real copying needs
9508 to be done before making a significant change to an edge structure.  Much of
9509 the work is done in a separate routine |copy_objects| that copies a list of
9510 graphical objects into a new edge header.
9511
9512 @c @<Declare a function called |copy_objects|@>;
9513 pointer mp_private_edges (MP mp,pointer h) {
9514   /* make a private copy of the edge structure headed by |h| */
9515   pointer hh;  /* the edge header for the new copy */
9516   pointer p,pp;  /* pointers for copying the dash list */
9517   if ( ref_count(h)==null ) {
9518     return h;
9519   } else { 
9520     decr(ref_count(h));
9521     hh=mp_copy_objects(mp, link(dummy_loc(h)),null);
9522     @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>;
9523     @<Copy the bounding box information from |h| to |hh| and make |bblast(hh)|
9524       point into the new object list@>;
9525     return hh;
9526   }
9527 }
9528
9529 @ Here we use the fact that |dash_list(hh)=link(hh)|.
9530 @^data structure assumptions@>
9531
9532 @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>=
9533 pp=hh; p=dash_list(h);
9534 while ( (p!=null_dash) ) { 
9535   link(pp)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9536   pp=link(pp);
9537   start_x(pp)=start_x(p);
9538   stop_x(pp)=stop_x(p);
9539   p=link(p);
9540 }
9541 link(pp)=null_dash;
9542 dash_y(hh)=dash_y(h)
9543
9544
9545 @ |h| is an edge structure
9546
9547 @d gr_start_x(A)    (A)->start_x_field
9548 @d gr_stop_x(A)     (A)->stop_x_field
9549 @d gr_dash_link(A)  (A)->next_field
9550
9551 @d gr_dash_list(A)  (A)->list_field
9552 @d gr_dash_y(A)     (A)->y_field
9553
9554 @c
9555 struct mp_dash_list *mp_export_dashes (MP mp, pointer h) {
9556   struct mp_dash_list *dl;
9557   struct mp_dash_item *dh, *di;
9558   pointer p;
9559   if (h==null ||  dash_list(h)==null_dash) 
9560         return NULL;
9561   p = dash_list(h);
9562   dl = mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_dash_list));
9563   gr_dash_list(dl) = NULL;
9564   gr_dash_y(dl) = dash_y(h);
9565   dh = NULL;
9566   while (p != null_dash) { 
9567     di=mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_dash_item));
9568     gr_dash_link(di) = NULL;
9569     gr_start_x(di) = start_x(p);
9570     gr_stop_x(di) = stop_x(p);
9571     if (dh==NULL) {
9572       gr_dash_list(dl) = di;
9573     } else {
9574       gr_dash_link(dh) = di;
9575     }
9576     dh = di;
9577     p=link(p);
9578   }
9579   return dl;
9580 }
9581
9582
9583 @ @<Copy the bounding box information from |h| to |hh|...@>=
9584 minx_val(hh)=minx_val(h);
9585 miny_val(hh)=miny_val(h);
9586 maxx_val(hh)=maxx_val(h);
9587 maxy_val(hh)=maxy_val(h);
9588 bbtype(hh)=bbtype(h);
9589 p=dummy_loc(h); pp=dummy_loc(hh);
9590 while ((p!=bblast(h)) ) { 
9591   if ( p==null ) mp_confusion(mp, "bblast");
9592 @:this can't happen bblast}{\quad bblast@>
9593   p=link(p); pp=link(pp);
9594 }
9595 bblast(hh)=pp
9596
9597 @ Here is the promised routine for copying graphical objects into a new edge
9598 structure.  It starts copying at object~|p| and stops just before object~|q|.
9599 If |q| is null, it copies the entire sublist headed at |p|.  The resulting edge
9600 structure requires further initialization by |init_bbox|.
9601
9602 @<Declare a function called |copy_objects|@>=
9603 pointer mp_copy_objects (MP mp, pointer p, pointer q) {
9604   pointer hh;  /* the new edge header */
9605   pointer pp;  /* the last newly copied object */
9606   small_number k;  /* temporary register */
9607   hh=mp_get_node(mp, edge_header_size);
9608   dash_list(hh)=null_dash;
9609   ref_count(hh)=null;
9610   pp=dummy_loc(hh);
9611   while ( (p!=q) ) {
9612     @<Make |link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>;
9613   }
9614   obj_tail(hh)=pp;
9615   link(pp)=null;
9616   return hh;
9617 }
9618
9619 @ @<Make |link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>=
9620 { k=mp->gr_object_size[type(p)];
9621   link(pp)=mp_get_node(mp, k);
9622   pp=link(pp);
9623   while ( (k>0) ) { decr(k); mp->mem[pp+k]=mp->mem[p+k];  };
9624   @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the
9625     corresponding field in |p|@>;
9626   p=link(p);
9627 }
9628
9629 @ @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the...@>=
9630 switch (type(p)) {
9631 case mp_start_clip_code:
9632 case mp_start_bounds_code: 
9633   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9634   break;
9635 case mp_fill_code: 
9636   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9637   if ( pen_p(p)!=null ) pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9638   break;
9639 case mp_stroked_code: 
9640   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9641   pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9642   if ( dash_p(p)!=null ) add_edge_ref(dash_p(pp));
9643   break;
9644 case mp_text_code: 
9645   add_str_ref(text_p(pp));
9646   break;
9647 case mp_stop_clip_code:
9648 case mp_stop_bounds_code: 
9649   break;
9650 }  /* there are no other cases */
9651
9652 @ Here is one way to find an acceptable value for the second argument to
9653 |copy_objects|.  Given a non-null graphical object list, |skip_1component|
9654 skips past one picture component, where a ``picture component'' is a single
9655 graphical object, or a start bounds or start clip object and everything up
9656 through the matching stop bounds or stop clip object.  The macro version avoids
9657 procedure call overhead and error handling: |skip_component(p)(e)| advances |p|
9658 unless |p| points to a stop bounds or stop clip node, in which case it executes
9659 |e| instead.
9660
9661 @d skip_component(A)
9662     if ( ! is_start_or_stop((A)) ) (A)=link((A));
9663     else if ( ! is_stop((A)) ) (A)=mp_skip_1component(mp, (A));
9664     else 
9665
9666 @c 
9667 pointer mp_skip_1component (MP mp,pointer p) {
9668   integer lev; /* current nesting level */
9669   lev=0;
9670   do {  
9671    if ( is_start_or_stop(p) ) {
9672      if ( is_stop(p) ) decr(lev);  else incr(lev);
9673    }
9674    p=link(p);
9675   } while (lev!=0);
9676   return p;
9677 }
9678
9679 @ Here is a diagnostic routine for printing an edge structure in symbolic form.
9680
9681 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
9682 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>;
9683 void mp_print_edges (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) {
9684   pointer p;  /* a graphical object to be printed */
9685   pointer hh,pp;  /* temporary pointers */
9686   scaled scf;  /* a scale factor for the dash pattern */
9687   boolean ok_to_dash;  /* |false| for polygonal pen strokes */
9688   mp_print_diagnostic(mp, "Edge structure",s,nuline);
9689   p=dummy_loc(h);
9690   while ( link(p)!=null ) { 
9691     p=link(p);
9692     mp_print_ln(mp);
9693     switch (type(p)) {
9694       @<Cases for printing graphical object node |p|@>;
9695     default: 
9696           mp_print(mp, "[unknown object type!]");
9697           break;
9698     }
9699   }
9700   mp_print_nl(mp, "End edges");
9701   if ( p!=obj_tail(h) ) mp_print(mp, "?");
9702 @.End edges?@>
9703   mp_end_diagnostic(mp, true);
9704 }
9705
9706 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9707 case mp_fill_code: 
9708   mp_print(mp, "Filled contour ");
9709   mp_print_obj_color(mp, p);
9710   mp_print_char(mp, ':'); mp_print_ln(mp);
9711   mp_pr_path(mp, path_p(p)); mp_print_ln(mp);
9712   if ( (pen_p(p)!=null) ) {
9713     @<Print join type for graphical object |p|@>;
9714     mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9715     mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9716   }
9717   break;
9718
9719 @ @<Print join type for graphical object |p|@>=
9720 switch (ljoin_val(p)) {
9721 case 0:
9722   mp_print(mp, "mitered joins limited ");
9723   mp_print_scaled(mp, miterlim_val(p));
9724   break;
9725 case 1:
9726   mp_print(mp, "round joins");
9727   break;
9728 case 2:
9729   mp_print(mp, "beveled joins");
9730   break;
9731 default: 
9732   mp_print(mp, "?? joins");
9733 @.??@>
9734   break;
9735 }
9736
9737 @ For stroked nodes, we need to print |lcap_val(p)| as well.
9738
9739 @<Print join and cap types for stroked node |p|@>=
9740 switch (lcap_val(p)) {
9741 case 0:mp_print(mp, "butt"); break;
9742 case 1:mp_print(mp, "round"); break;
9743 case 2:mp_print(mp, "square"); break;
9744 default: mp_print(mp, "??"); break;
9745 @.??@>
9746 }
9747 mp_print(mp, " ends, ");
9748 @<Print join type for graphical object |p|@>
9749
9750 @ Here is a routine that prints the color of a graphical object if it isn't
9751 black (the default color).
9752
9753 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9754 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>;
9755 void mp_print_obj_color (MP mp,pointer p) { 
9756   if ( color_model(p)==mp_grey_model ) {
9757     if ( grey_val(p)>0 ) { 
9758       mp_print(mp, "greyed ");
9759       mp_print_compact_node(mp, obj_grey_loc(p),1);
9760     };
9761   } else if ( color_model(p)==mp_cmyk_model ) {
9762     if ( (cyan_val(p)>0) || (magenta_val(p)>0) || 
9763          (yellow_val(p)>0) || (black_val(p)>0) ) { 
9764       mp_print(mp, "processcolored ");
9765       mp_print_compact_node(mp, obj_cyan_loc(p),4);
9766     };
9767   } else if ( color_model(p)==mp_rgb_model ) {
9768     if ( (red_val(p)>0) || (green_val(p)>0) || (blue_val(p)>0) ) { 
9769       mp_print(mp, "colored "); 
9770       mp_print_compact_node(mp, obj_red_loc(p),3);
9771     };
9772   }
9773 }
9774
9775 @ We also need a procedure for printing consecutive scaled values as if they
9776 were a known big node.
9777
9778 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>=
9779 void mp_print_compact_node (MP mp,pointer p, small_number k) {
9780   pointer q;  /* last location to print */
9781   q=p+k-1;
9782   mp_print_char(mp, '(');
9783   while ( p<=q ){ 
9784     mp_print_scaled(mp, mp->mem[p].sc);
9785     if ( p<q ) mp_print_char(mp, ',');
9786     incr(p);
9787   }
9788   mp_print_char(mp, ')');
9789 }
9790
9791 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9792 case mp_stroked_code: 
9793   mp_print(mp, "Filled pen stroke ");
9794   mp_print_obj_color(mp, p);
9795   mp_print_char(mp, ':'); mp_print_ln(mp);
9796   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9797   if ( dash_p(p)!=null ) { 
9798     mp_print_nl(mp, "dashed (");
9799     @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>;
9800   }
9801   mp_print_ln(mp);
9802   @<Print join and cap types for stroked node |p|@>;
9803   mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9804   if ( pen_p(p)==null ) mp_print(mp, "???"); /* shouldn't happen */
9805 @.???@>
9806   else mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9807   break;
9808
9809 @ Normally, the  |dash_list| field in an edge header is set to |null_dash|
9810 when it is not known to define a suitable dash pattern.  This is disallowed
9811 here because the |dash_p| field should never point to such an edge header.
9812 Note that memory is allocated for |start_x(null_dash)| and we are free to
9813 give it any convenient value.
9814
9815 @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>=
9816 ok_to_dash=pen_is_elliptical(pen_p(p));
9817 if ( ! ok_to_dash ) scf=unity; else scf=dash_scale(p);
9818 hh=dash_p(p);
9819 pp=dash_list(hh);
9820 if ( (pp==null_dash) || (dash_y(hh)<0) ) {
9821   mp_print(mp, " ??");
9822 } else { start_x(null_dash)=start_x(pp)+dash_y(hh);
9823   while ( pp!=null_dash ) { 
9824     mp_print(mp, "on ");
9825     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, stop_x(pp)-start_x(pp),scf));
9826     mp_print(mp, " off ");
9827     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, start_x(link(pp))-stop_x(pp),scf));
9828     pp = link(pp);
9829     if ( pp!=null_dash ) mp_print_char(mp, ' ');
9830   }
9831   mp_print(mp, ") shifted ");
9832   mp_print_scaled(mp, -mp_take_scaled(mp, mp_dash_offset(mp, hh),scf));
9833   if ( ! ok_to_dash || (dash_y(hh)==0) ) mp_print(mp, " (this will be ignored)");
9834 }
9835
9836 @ @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9837 scaled mp_dash_offset (MP mp,pointer h) {
9838   scaled x;  /* the answer */
9839   if (dash_list(h)==null_dash || dash_y(h)<0) mp_confusion(mp, "dash0");
9840 @:this can't happen dash0}{\quad dash0@>
9841   if ( dash_y(h)==0 ) {
9842     x=0; 
9843   } else { 
9844     x=-(start_x(dash_list(h)) % dash_y(h));
9845     if ( x<0 ) x=x+dash_y(h);
9846   }
9847   return x;
9848 }
9849
9850 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9851 case mp_text_code: 
9852   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp,text_p(p));
9853   mp_print(mp, "\" infont \""); mp_print(mp, mp->font_name[font_n(p)]);
9854   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_ln(mp);
9855   mp_print_obj_color(mp, p);
9856   mp_print(mp, "transformed ");
9857   mp_print_compact_node(mp, text_tx_loc(p),6);
9858   break;
9859
9860 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9861 case mp_start_clip_code: 
9862   mp_print(mp, "clipping path:");
9863   mp_print_ln(mp);
9864   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9865   break;
9866 case mp_stop_clip_code: 
9867   mp_print(mp, "stop clipping");
9868   break;
9869
9870 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9871 case mp_start_bounds_code: 
9872   mp_print(mp, "setbounds path:");
9873   mp_print_ln(mp);
9874   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9875   break;
9876 case mp_stop_bounds_code: 
9877   mp_print(mp, "end of setbounds");
9878   break;
9879
9880 @ To initialize the |dash_list| field in an edge header~|h|, we need a
9881 subroutine that scans an edge structure and tries to interpret it as a dash
9882 pattern.  This can only be done when there are no filled regions or clipping
9883 paths and all the pen strokes have the same color.  The first step is to let
9884 $y_0$ be the initial $y$~coordinate of the first pen stroke.  Then we implicitly
9885 project all the pen stroke paths onto the line $y=y_0$ and require that there
9886 be no retracing.  If the resulting paths cover a range of $x$~coordinates of
9887 length $\Delta x$, we set |dash_y(h)| to the length of the dash pattern by
9888 finding the maximum of $\Delta x$ and the absolute value of~$y_0$.
9889
9890 @c @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>;
9891 pointer mp_make_dashes (MP mp,pointer h) { /* returns |h| or |null| */
9892   pointer p;  /* this scans the stroked nodes in the object list */
9893   pointer p0;  /* if not |null| this points to the first stroked node */
9894   pointer pp,qq,rr;  /* pointers into |path_p(p)| */
9895   pointer d,dd;  /* pointers used to create the dash list */
9896   @<Other local variables in |make_dashes|@>;
9897   scaled y0=0;  /* the initial $y$ coordinate */
9898   if ( dash_list(h)!=null_dash ) 
9899         return h;
9900   p0=null;
9901   p=link(dummy_loc(h));
9902   while ( p!=null ) { 
9903     if ( type(p)!=mp_stroked_code ) {
9904       @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type
9905         and |goto not_found|@>;
9906     }
9907     pp=path_p(p);
9908     if ( p0==null ){ p0=p; y0=y_coord(pp);  };
9909     @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path |pp|
9910       or |goto not_found| if there is an error@>;
9911     @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>;
9912     p=link(p);
9913   }
9914   if ( dash_list(h)==null_dash ) 
9915     goto NOT_FOUND; /* No error message */
9916   @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>;
9917   @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>;
9918   return h;
9919 NOT_FOUND: 
9920   @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>;
9921 };
9922
9923 @ @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type...@>=
9924
9925 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9926 help3("When you say `dashed p', picture p should not contain any")
9927   ("text, filled regions, or clipping paths.  This time it did")
9928   ("so I'll just make it a solid line instead.");
9929 mp_put_get_error(mp);
9930 goto NOT_FOUND;
9931 }
9932
9933 @ A similar error occurs when monotonicity fails.
9934
9935 @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>=
9936 void mp_x_retrace_error (MP mp) { 
9937 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9938 help3("When you say `dashed p', every path in p should be monotone")
9939   ("in x and there must be no overlapping.  This failed")
9940   ("so I'll just make it a solid line instead.");
9941 mp_put_get_error(mp);
9942 }
9943
9944 @ We stash |p| in |info(d)| if |dash_p(p)<>0| so that subsequent processing can
9945 handle the case where the pen stroke |p| is itself dashed.
9946
9947 @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path...@>=
9948 @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found| if there is
9949   an error@>;
9950 rr=pp;
9951 if ( link(pp)!=pp ) {
9952   do {  
9953     qq=rr; rr=link(rr);
9954     @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|
9955       if there is a problem@>;
9956   } while (right_type(rr)!=mp_endpoint);
9957 }
9958 d=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9959 if ( dash_p(p)==0 ) info(d)=0;  else info(d)=p;
9960 if ( x_coord(pp)<x_coord(rr) ) { 
9961   start_x(d)=x_coord(pp);
9962   stop_x(d)=x_coord(rr);
9963 } else { 
9964   start_x(d)=x_coord(rr);
9965   stop_x(d)=x_coord(pp);
9966 }
9967
9968 @ We also need to check for the case where the segment from |qq| to |rr| is
9969 monotone in $x$ but is reversed relative to the path from |pp| to |qq|.
9970
9971 @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|...@>=
9972 x0=x_coord(qq);
9973 x1=right_x(qq);
9974 x2=left_x(rr);
9975 x3=x_coord(rr);
9976 if ( (x0>x1) || (x1>x2) || (x2>x3) ) {
9977   if ( (x0<x1) || (x1<x2) || (x2<x3) ) {
9978     if ( mp_ab_vs_cd(mp, x2-x1,x2-x1,x1-x0,x3-x2)>0 ) {
9979       mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
9980     }
9981   }
9982 }
9983 if ( (x_coord(pp)>x0) || (x0>x3) ) {
9984   if ( (x_coord(pp)<x0) || (x0<x3) ) {
9985     mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
9986   }
9987 }
9988
9989 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
9990   scaled x0,x1,x2,x3;  /* $x$ coordinates of the segment from |qq| to |rr| */
9991
9992 @ @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found|...@>=
9993 if ( (red_val(p)!=red_val(p0)) || (black_val(p)!=black_val(p0)) ||
9994   (green_val(p)!=green_val(p0)) || (blue_val(p)!=blue_val(p0)) ) {
9995   print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9996   help3("When you say `dashed p', everything in picture p should")
9997     ("be the same color.  I can\'t handle your color changes")
9998     ("so I'll just make it a solid line instead.");
9999   mp_put_get_error(mp);
10000   goto NOT_FOUND;
10001 }
10002
10003 @ @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>=
10004 start_x(null_dash)=stop_x(d);
10005 dd=h; /* this makes |link(dd)=dash_list(h)| */
10006 while ( start_x(link(dd))<stop_x(d) )
10007   dd=link(dd);
10008 if ( dd!=h ) {
10009   if ( (stop_x(dd)>start_x(d)) )
10010     { mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;  };
10011 }
10012 link(d)=link(dd);
10013 link(dd)=d
10014
10015 @ @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>=
10016 d=dash_list(h);
10017 while ( (link(d)!=null_dash) )
10018   d=link(d);
10019 dd=dash_list(h);
10020 dash_y(h)=stop_x(d)-start_x(dd);
10021 if ( abs(y0)>dash_y(h) ) {
10022   dash_y(h)=abs(y0);
10023 } else if ( d!=dd ) { 
10024   dash_list(h)=link(dd);
10025   stop_x(d)=stop_x(dd)+dash_y(h);
10026   mp_free_node(mp, dd,dash_node_size);
10027 }
10028
10029 @ We get here when the argument is a null picture or when there is an error.
10030 Recovering from an error involves making |dash_list(h)| empty to indicate
10031 that |h| is not known to be a valid dash pattern.  We also dereference |h|
10032 since it is not being used for the return value.
10033
10034 @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>=
10035 mp_flush_dash_list(mp, h);
10036 delete_edge_ref(h);
10037 return null
10038
10039 @ Having carefully saved the dashed stroked nodes in the
10040 corresponding dash nodes, we must be prepared to break up these dashes into
10041 smaller dashes.
10042
10043 @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>=
10044 d=h;  /* now |link(d)=dash_list(h)| */
10045 while ( link(d)!=null_dash ) {
10046   ds=info(link(d));
10047   if ( ds==null ) { 
10048     d=link(d);
10049   } else {
10050     hh=dash_p(ds);
10051     hsf=dash_scale(ds);
10052     if ( (hh==null) ) mp_confusion(mp, "dash1");
10053 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10054     if ( dash_y(hh)==0 ) {
10055       d=link(d);
10056     } else { 
10057       if ( dash_list(hh)==null ) mp_confusion(mp, "dash1");
10058 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10059       @<Replace |link(d)| by a dashed version as determined by edge header
10060           |hh| and scale factor |ds|@>;
10061     }
10062   }
10063 }
10064
10065 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10066 pointer dln;  /* |link(d)| */
10067 pointer hh;  /* an edge header that tells how to break up |dln| */
10068 scaled hsf;  /* the dash pattern from |hh| gets scaled by this */
10069 pointer ds;  /* the stroked node from which |hh| and |hsf| are derived */
10070 scaled xoff;  /* added to $x$ values in |dash_list(hh)| to match |dln| */
10071
10072 @ @<Replace |link(d)| by a dashed version as determined by edge header...@>=
10073 dln=link(d);
10074 dd=dash_list(hh);
10075 xoff=start_x(dln)-mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))-
10076         mp_take_scaled(mp, hsf,mp_dash_offset(mp, hh));
10077 start_x(null_dash)=mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))
10078                    +mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10079 stop_x(null_dash)=start_x(null_dash);
10080 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when
10081   offset by |xoff|@>;
10082 while ( start_x(dln)<=stop_x(dln) ) {
10083   @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix |xoff|@>;
10084   @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset version
10085     of |dd|@>;
10086   dd=link(dd);
10087   start_x(dln)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10088 }
10089 link(d)=link(dln);
10090 mp_free_node(mp, dln,dash_node_size)
10091
10092 @ The name of this module is a bit of a lie because we actually just find the
10093 first |dd| where |take_scaled (hsf, stop_x(dd))| is large enough to make an
10094 overlap possible.  It could be that the unoffset version of dash |dln| falls
10095 in the gap between |dd| and its predecessor.
10096
10097 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when...@>=
10098 while ( xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd))<start_x(dln) ) {
10099   dd=link(dd);
10100 }
10101
10102 @ @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix...@>=
10103 if ( dd==null_dash ) { 
10104   dd=dash_list(hh);
10105   xoff=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10106 }
10107
10108 @ At this point we already know that
10109 |start_x(dln)<=xoff+take_scaled(hsf,stop_x(dd))|.
10110
10111 @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset...@>=
10112 if ( (xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd)))<=stop_x(dln) ) {
10113   link(d)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10114   d=link(d);
10115   link(d)=dln;
10116   if ( start_x(dln)>(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))))
10117     start_x(d)=start_x(dln);
10118   else 
10119     start_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10120   if ( stop_x(dln)<(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd)))) 
10121     stop_x(d)=stop_x(dln);
10122   else 
10123     stop_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd));
10124 }
10125
10126 @ The next major task is to update the bounding box information in an edge
10127 header~|h|. This is done via a procedure |adjust_bbox| that enlarges an edge
10128 header's bounding box to accommodate the box computed by |path_bbox| or
10129 |pen_bbox|. (This is stored in global variables |minx|, |miny|, |maxx|, and
10130 |maxy|.)
10131
10132 @c void mp_adjust_bbox (MP mp,pointer h) { 
10133   if ( minx<minx_val(h) ) minx_val(h)=minx;
10134   if ( miny<miny_val(h) ) miny_val(h)=miny;
10135   if ( maxx>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=maxx;
10136   if ( maxy>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=maxy;
10137 }
10138
10139 @ Here is a special routine for updating the bounding box information in
10140 edge header~|h| to account for the squared-off ends of a non-cyclic path~|p|
10141 that is to be stroked with the pen~|pp|.
10142
10143 @c void mp_box_ends (MP mp, pointer p, pointer pp, pointer h) {
10144   pointer q;  /* a knot node adjacent to knot |p| */
10145   fraction dx,dy;  /* a unit vector in the direction out of the path at~|p| */
10146   scaled d;  /* a factor for adjusting the length of |(dx,dy)| */
10147   scaled z;  /* a coordinate being tested against the bounding box */
10148   scaled xx,yy;  /* the extreme pen vertex in the |(dx,dy)| direction */
10149   integer i; /* a loop counter */
10150   if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
10151     q=link(p);
10152     while (1) { 
10153       @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from
10154         |q| to~|p|; set~|d|@>;
10155       d=mp_pyth_add(mp, dx,dy);
10156       if ( d>0 ) { 
10157          @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>;
10158          for (i=1;i<= 2;i++) { 
10159            @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and
10160              update the bounding box to accommodate it@>;
10161            dx=-dx; dy=-dy; 
10162         }
10163       }
10164       if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
10165          return;
10166       } else {
10167         @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>;
10168       } 
10169     }
10170   }
10171 }
10172
10173 @ @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from...@>=
10174 if ( q==link(p) ) { 
10175   dx=x_coord(p)-right_x(p);
10176   dy=y_coord(p)-right_y(p);
10177   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10178     dx=x_coord(p)-left_x(q);
10179     dy=y_coord(p)-left_y(q);
10180   }
10181 } else { 
10182   dx=x_coord(p)-left_x(p);
10183   dy=y_coord(p)-left_y(p);
10184   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10185     dx=x_coord(p)-right_x(q);
10186     dy=y_coord(p)-right_y(q);
10187   }
10188 }
10189 dx=x_coord(p)-x_coord(q);
10190 dy=y_coord(p)-y_coord(q)
10191
10192 @ @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>=
10193 dx=mp_make_fraction(mp, dx,d);
10194 dy=mp_make_fraction(mp, dy,d);
10195 mp_find_offset(mp, -dy,dx,pp);
10196 xx=mp->cur_x; yy=mp->cur_y
10197
10198 @ @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and...@>=
10199 mp_find_offset(mp, dx,dy,pp);
10200 d=mp_take_fraction(mp, xx-mp->cur_x,dx)+mp_take_fraction(mp, yy-mp->cur_y,dy);
10201 if ( ((d<0)&&(i==1)) || ((d>0)&&(i==2))) 
10202   mp_confusion(mp, "box_ends");
10203 @:this can't happen box ends}{\quad\\{box\_ends}@>
10204 z=x_coord(p)+mp->cur_x+mp_take_fraction(mp, d,dx);
10205 if ( z<minx_val(h) ) minx_val(h)=z;
10206 if ( z>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=z;
10207 z=y_coord(p)+mp->cur_y+mp_take_fraction(mp, d,dy);
10208 if ( z<miny_val(h) ) miny_val(h)=z;
10209 if ( z>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=z
10210
10211 @ @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>=
10212 do {  
10213   q=p;
10214   p=link(p);
10215 } while (right_type(p)!=mp_endpoint)
10216
10217 @ The major difficulty in finding the bounding box of an edge structure is the
10218 effect of clipping paths.  We treat them conservatively by only clipping to the
10219 clipping path's bounding box, but this still
10220 requires recursive calls to |set_bbox| in order to find the bounding box of
10221 @^recursion@>
10222 the objects to be clipped.  Such calls are distinguished by the fact that the
10223 boolean parameter |top_level| is false.
10224
10225 @c void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level) {
10226   pointer p;  /* a graphical object being considered */
10227   scaled sminx,sminy,smaxx,smaxy;
10228   /* for saving the bounding box during recursive calls */
10229   scaled x0,x1,y0,y1;  /* temporary registers */
10230   integer lev;  /* nesting level for |mp_start_bounds_code| nodes */
10231   @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is
10232   incompatible with |internal[mp_true_corners]|@>;
10233   while ( link(bblast(h))!=null ) { 
10234     p=link(bblast(h));
10235     bblast(h)=p;
10236     switch (type(p)) {
10237     case mp_stop_clip_code: 
10238       if ( top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");  else return;
10239 @:this can't happen bbox}{\quad bbox@>
10240       break;
10241     @<Other cases for updating the bounding box based on the type of object |p|@>;
10242     } /* all cases are enumerated above */
10243   }
10244   if ( ! top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");
10245 }
10246
10247 @ @<Internal library declarations@>=
10248 void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level);
10249
10250 @ @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is...@>=
10251 switch (bbtype(h)) {
10252 case no_bounds: 
10253   break;
10254 case bounds_set: 
10255   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10256   break;
10257 case bounds_unset: 
10258   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10259   break;
10260 } /* there are no other cases */
10261
10262 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10263 case mp_fill_code: 
10264   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10265   if ( pen_p(p)!=null ) { 
10266     x0=minx; y0=miny;
10267     x1=maxx; y1=maxy;
10268     mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10269     minx=minx+x0;
10270     miny=miny+y0;
10271     maxx=maxx+x1;
10272     maxy=maxy+y1;
10273   }
10274   mp_adjust_bbox(mp, h);
10275   break;
10276
10277 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10278 case mp_start_bounds_code: 
10279   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) {
10280     bbtype(h)=bounds_unset;
10281   } else { 
10282     bbtype(h)=bounds_set;
10283     mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10284     mp_adjust_bbox(mp, h);
10285     @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and
10286       |bblast(h)|@>;
10287   }
10288   break;
10289 case mp_stop_bounds_code: 
10290   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10291 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10292   break;
10293
10294 @ @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and...@>=
10295 lev=1;
10296 while ( lev!=0 ) { 
10297   if ( link(p)==null ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10298 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10299   p=link(p);
10300   if ( type(p)==mp_start_bounds_code ) incr(lev);
10301   else if ( type(p)==mp_stop_bounds_code ) decr(lev);
10302 }
10303 bblast(h)=p
10304
10305 @ It saves a lot of grief here to be slightly conservative and not account for
10306 omitted parts of dashed lines.  We also don't worry about the material omitted
10307 when using butt end caps.  The basic computation is for round end caps and
10308 |box_ends| augments it for square end caps.
10309
10310 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10311 case mp_stroked_code: 
10312   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10313   x0=minx; y0=miny;
10314   x1=maxx; y1=maxy;
10315   mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10316   minx=minx+x0;
10317   miny=miny+y0;
10318   maxx=maxx+x1;
10319   maxy=maxy+y1;
10320   mp_adjust_bbox(mp, h);
10321   if ( (left_type(path_p(p))==mp_endpoint)&&(lcap_val(p)==2) )
10322     mp_box_ends(mp, path_p(p), pen_p(p), h);
10323   break;
10324
10325 @ The height width and depth information stored in a text node determines a
10326 rectangle that needs to be transformed according to the transformation
10327 parameters stored in the text node.
10328
10329 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10330 case mp_text_code: 
10331   x1=mp_take_scaled(mp, txx_val(p),width_val(p));
10332   y0=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),-depth_val(p));
10333   y1=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),height_val(p));
10334   minx=tx_val(p);
10335   maxx=minx;
10336   if ( y0<y1 ) { minx=minx+y0; maxx=maxx+y1;  }
10337   else         { minx=minx+y1; maxx=maxx+y0;  }
10338   if ( x1<0 ) minx=minx+x1;  else maxx=maxx+x1;
10339   x1=mp_take_scaled(mp, tyx_val(p),width_val(p));
10340   y0=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),-depth_val(p));
10341   y1=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),height_val(p));
10342   miny=ty_val(p);
10343   maxy=miny;
10344   if ( y0<y1 ) { miny=miny+y0; maxy=maxy+y1;  }
10345   else         { miny=miny+y1; maxy=maxy+y0;  }
10346   if ( x1<0 ) miny=miny+x1;  else maxy=maxy+x1;
10347   mp_adjust_bbox(mp, h);
10348   break;
10349
10350 @ This case involves a recursive call that advances |bblast(h)| to the node of
10351 type |mp_stop_clip_code| that matches |p|.
10352
10353 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10354 case mp_start_clip_code: 
10355   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10356   x0=minx; y0=miny;
10357   x1=maxx; y1=maxy;
10358   sminx=minx_val(h); sminy=miny_val(h);
10359   smaxx=maxx_val(h); smaxy=maxy_val(h);
10360   @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox| recursively
10361     starting at |link(p)|@>;
10362   @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,
10363     |y0|, |y1|@>;
10364   minx=sminx; miny=sminy;
10365   maxx=smaxx; maxy=smaxy;
10366   mp_adjust_bbox(mp, h);
10367   break;
10368
10369 @ @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox|...@>=
10370 minx_val(h)=el_gordo;
10371 miny_val(h)=el_gordo;
10372 maxx_val(h)=-el_gordo;
10373 maxy_val(h)=-el_gordo;
10374 mp_set_bbox(mp, h,false)
10375
10376 @ @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,...@>=
10377 if ( minx_val(h)<x0 ) minx_val(h)=x0;
10378 if ( miny_val(h)<y0 ) miny_val(h)=y0;
10379 if ( maxx_val(h)>x1 ) maxx_val(h)=x1;
10380 if ( maxy_val(h)>y1 ) maxy_val(h)=y1
10381
10382 @* \[22] Finding an envelope.
10383 When \MP\ has a path and a polygonal pen, it needs to express the desired
10384 shape in terms of things \ps\ can understand.  The present task is to compute
10385 a new path that describes the region to be filled.  It is convenient to
10386 define this as a two step process where the first step is determining what
10387 offset to use for each segment of the path.
10388
10389 @ Given a pointer |c| to a cyclic path,
10390 and a pointer~|h| to the first knot of a pen polygon,
10391 the |offset_prep| routine changes the path into cubics that are
10392 associated with particular pen offsets. Thus if the cubic between |p|
10393 and~|q| is associated with the |k|th offset and the cubic between |q| and~|r|
10394 has offset |l| then |info(q)=zero_off+l-k|. (The constant |zero_off| is added
10395 to because |l-k| could be negative.)
10396
10397 After overwriting the type information with offset differences, we no longer
10398 have a true path so we refer to the knot list returned by |offset_prep| as an
10399 ``envelope spec.''
10400 @^envelope spec@>
10401 Since an envelope spec only determines relative changes in pen offsets,
10402 |offset_prep| sets a global variable |spec_offset| to the relative change from
10403 |h| to the first offset.
10404
10405 @d zero_off 16384 /* added to offset changes to make them positive */
10406
10407 @<Glob...@>=
10408 integer spec_offset; /* number of pen edges between |h| and the initial offset */
10409
10410 @ @c @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>;
10411 pointer mp_offset_prep (MP mp,pointer c, pointer h) {
10412   halfword n; /* the number of vertices in the pen polygon */
10413   pointer p,q,q0,r,w, ww; /* for list manipulation */
10414   integer k_needed; /* amount to be added to |info(p)| when it is computed */
10415   pointer w0; /* a pointer to pen offset to use just before |p| */
10416   scaled dxin,dyin; /* the direction into knot |p| */
10417   integer turn_amt; /* change in pen offsets for the current cubic */
10418   @<Other local variables for |offset_prep|@>;
10419   dx0=0; dy0=0;
10420   @<Initialize the pen size~|n|@>;
10421   @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>;
10422   p=c; k_needed=0;
10423   do {  
10424     q=link(p);
10425     @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics
10426       associated with single offsets, after which |q| should
10427       point to the end of the final such cubic@>;
10428   NOT_FOUND:
10429     @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics that
10430       might have been introduced by the splitting process@>;
10431   } while (q!=c);
10432   @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of
10433     |offset_prep|@>;
10434   return c;
10435 }
10436
10437 @ We shall want to keep track of where certain knots on the cyclic path
10438 wind up in the envelope spec.  It doesn't suffice just to keep pointers to
10439 knot nodes because some nodes are deleted while removing dead cubics.  Thus
10440 |offset_prep| updates the following pointers
10441
10442 @<Glob...@>=
10443 pointer spec_p1;
10444 pointer spec_p2; /* pointers to distinguished knots */
10445
10446 @ @<Set init...@>=
10447 mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
10448
10449 @ @<Initialize the pen size~|n|@>=
10450 n=0; p=h;
10451 do {  
10452   incr(n);
10453   p=link(p);
10454 } while (p!=h)
10455
10456 @ Since the true incoming direction isn't known yet, we just pick a direction
10457 consistent with the pen offset~|h|.  If this is wrong, it can be corrected
10458 later.
10459
10460 @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>=
10461 dxin=x_coord(link(h))-x_coord(knil(h));
10462 dyin=y_coord(link(h))-y_coord(knil(h));
10463 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
10464   dxin=y_coord(knil(h))-y_coord(h);
10465   dyin=x_coord(h)-x_coord(knil(h));
10466 }
10467 w0=h
10468
10469 @ We must be careful not to remove the only cubic in a cycle.
10470
10471 But we must also be careful for another reason. If the user-supplied
10472 path starts with a set of degenerate cubics, the target node |q| can
10473 be collapsed to the initial node |p| which might be the same as the
10474 initial node |c| of the curve. This would cause the |offset_prep| routine
10475 to bail out too early, causing distress later on. (See for example
10476 the testcase reported by Bogus\l{}aw Jackowski in tracker id 267, case 52c
10477 on Sarovar.)
10478
10479 @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics...@>=
10480 q0=q;
10481 do { 
10482   r=link(p);
10483   if ( x_coord(p)==right_x(p) && y_coord(p)==right_y(p) &&
10484        x_coord(p)==left_x(r)  && y_coord(p)==left_y(r) &&
10485        x_coord(p)==x_coord(r) && y_coord(p)==y_coord(r) &&
10486        r!=p ) {
10487       @<Remove the cubic following |p| and update the data structures
10488         to merge |r| into |p|@>;
10489   }
10490   p=r;
10491 } while (p!=q);
10492 /* Check if we removed too much */
10493 if(q!=q0)
10494   q = link(q)
10495
10496 @ @<Remove the cubic following |p| and update the data structures...@>=
10497 { k_needed=info(p)-zero_off;
10498   if ( r==q ) { 
10499     q=p;
10500   } else { 
10501     info(p)=k_needed+info(r);
10502     k_needed=0;
10503   };
10504   if ( r==c ) { info(p)=info(c); c=p; };
10505   if ( r==mp->spec_p1 ) mp->spec_p1=p;
10506   if ( r==mp->spec_p2 ) mp->spec_p2=p;
10507   r=p; mp_remove_cubic(mp, p);
10508 }
10509
10510 @ Not setting the |info| field of the newly created knot allows the splitting
10511 routine to work for paths.
10512
10513 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10514 void mp_split_cubic (MP mp,pointer p, fraction t) { /* splits the cubic after |p| */
10515   scaled v; /* an intermediate value */
10516   pointer q,r; /* for list manipulation */
10517   q=link(p); r=mp_get_node(mp, knot_node_size); link(p)=r; link(r)=q;
10518   originator(r)=mp_program_code;
10519   left_type(r)=mp_explicit; right_type(r)=mp_explicit;
10520   v=t_of_the_way(right_x(p),left_x(q));
10521   right_x(p)=t_of_the_way(x_coord(p),right_x(p));
10522   left_x(q)=t_of_the_way(left_x(q),x_coord(q));
10523   left_x(r)=t_of_the_way(right_x(p),v);
10524   right_x(r)=t_of_the_way(v,left_x(q));
10525   x_coord(r)=t_of_the_way(left_x(r),right_x(r));
10526   v=t_of_the_way(right_y(p),left_y(q));
10527   right_y(p)=t_of_the_way(y_coord(p),right_y(p));
10528   left_y(q)=t_of_the_way(left_y(q),y_coord(q));
10529   left_y(r)=t_of_the_way(right_y(p),v);
10530   right_y(r)=t_of_the_way(v,left_y(q));
10531   y_coord(r)=t_of_the_way(left_y(r),right_y(r));
10532 }
10533
10534 @ This does not set |info(p)| or |right_type(p)|.
10535
10536 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10537 void mp_remove_cubic (MP mp,pointer p) { /* removes the dead cubic following~|p| */
10538   pointer q; /* the node that disappears */
10539   q=link(p); link(p)=link(q);
10540   right_x(p)=right_x(q); right_y(p)=right_y(q);
10541   mp_free_node(mp, q,knot_node_size);
10542 }
10543
10544 @ Let $d\prec d'$ mean that the counter-clockwise angle from $d$ to~$d'$ is
10545 strictly between zero and $180^\circ$.  Then we can define $d\preceq d'$ to
10546 mean that the angle could be zero or $180^\circ$. If $w_k=(u_k,v_k)$ is the
10547 $k$th pen offset, the $k$th pen edge direction is defined by the formula
10548 $$d_k=(u\k-u_k,\,v\k-v_k).$$
10549 When listed by increasing $k$, these directions occur in counter-clockwise
10550 order so that $d_k\preceq d\k$ for all~$k$.
10551 The goal of |offset_prep| is to find an offset index~|k| to associate with
10552 each cubic, such that the direction $d(t)$ of the cubic satisfies
10553 $$d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k\qquad\hbox{for $0\le t\le 1$.}\eqno(*)$$
10554 We may have to split a cubic into many pieces before each
10555 piece corresponds to a unique offset.
10556
10557 @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics...@>=
10558 info(p)=zero_off+k_needed;
10559 k_needed=0;
10560 @<Prepare for derivative computations;
10561   |goto not_found| if the current cubic is dead@>;
10562 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>;
10563 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that
10564   $d_{k-1}\preceq(\\{dx},\\{dy})\prec d_k$; also advance |w0| for
10565   the direction change at |p|@>;
10566 @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>;
10567 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>;
10568 @<Complete the offset splitting process@>;
10569 w0=mp_pen_walk(mp, w0,turn_amt)
10570
10571 @ @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10572 pointer mp_pen_walk (MP mp,pointer w, integer k) {
10573   /* walk |k| steps around a pen from |w| */
10574   while ( k>0 ) { w=link(w); decr(k);  };
10575   while ( k<0 ) { w=knil(w); incr(k);  };
10576   return w;
10577 }
10578
10579 @ The direction of a cubic $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)=\bigl(x(t),y(t)\bigr)$ can be
10580 calculated from the quadratic polynomials
10581 ${1\over3}x'(t)=B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$ and
10582 ${1\over3}y'(t)=B(y_1-y_0,y_2-y_1,y_3-y_2;t)$.
10583 Since we may be calculating directions from several cubics
10584 split from the current one, it is desirable to do these calculations
10585 without losing too much precision. ``Scaled up'' values of the
10586 derivatives, which will be less tainted by accumulated errors than
10587 derivatives found from the cubics themselves, are maintained in
10588 local variables |x0|, |x1|, and |x2|, representing $X_0=2^l(x_1-x_0)$,
10589 $X_1=2^l(x_2-x_1)$, and $X_2=2^l(x_3-x_2)$; similarly |y0|, |y1|, and~|y2|
10590 represent $Y_0=2^l(y_1-y_0)$, $Y_1=2^l(y_2-y_1)$, and $Y_2=2^l(y_3-y_2)$.
10591
10592 @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10593 integer x0,x1,x2,y0,y1,y2; /* representatives of derivatives */
10594 integer t0,t1,t2; /* coefficients of polynomial for slope testing */
10595 integer du,dv,dx,dy; /* for directions of the pen and the curve */
10596 integer dx0,dy0; /* initial direction for the first cubic in the curve */
10597 integer max_coef; /* used while scaling */
10598 integer x0a,x1a,x2a,y0a,y1a,y2a; /* intermediate values */
10599 fraction t; /* where the derivative passes through zero */
10600 fraction s; /* a temporary value */
10601
10602 @ @<Prepare for derivative computations...@>=
10603 x0=right_x(p)-x_coord(p);
10604 x2=x_coord(q)-left_x(q);
10605 x1=left_x(q)-right_x(p);
10606 y0=right_y(p)-y_coord(p); y2=y_coord(q)-left_y(q);
10607 y1=left_y(q)-right_y(p);
10608 max_coef=abs(x0);
10609 if ( abs(x1)>max_coef ) max_coef=abs(x1);
10610 if ( abs(x2)>max_coef ) max_coef=abs(x2);
10611 if ( abs(y0)>max_coef ) max_coef=abs(y0);
10612 if ( abs(y1)>max_coef ) max_coef=abs(y1);
10613 if ( abs(y2)>max_coef ) max_coef=abs(y2);
10614 if ( max_coef==0 ) goto NOT_FOUND;
10615 while ( max_coef<fraction_half ) {
10616   double(max_coef);
10617   double(x0); double(x1); double(x2);
10618   double(y0); double(y1); double(y2);
10619 }
10620
10621 @ Let us first solve a special case of the problem: Suppose we
10622 know an index~$k$ such that either (i)~$d(t)\succeq d_{k-1}$ for all~$t$
10623 and $d(0)\prec d_k$, or (ii)~$d(t)\preceq d_k$ for all~$t$ and
10624 $d(0)\succ d_{k-1}$.
10625 Then, in a sense, we're halfway done, since one of the two relations
10626 in $(*)$ is satisfied, and the other couldn't be satisfied for
10627 any other value of~|k|.
10628
10629 Actually, the conditions can be relaxed somewhat since a relation such as
10630 $d(t)\succeq d_{k-1}$ restricts $d(t)$ to a half plane when all that really
10631 matters is whether $d(t)$ crosses the ray in the $d_{k-1}$ direction from
10632 the origin.  The condition for case~(i) becomes $d_{k-1}\preceq d(0)\prec d_k$
10633 and $d(t)$ never crosses the $d_{k-1}$ ray in the clockwise direction.
10634 Case~(ii) is similar except $d(t)$ cannot cross the $d_k$ ray in the
10635 counterclockwise direction.
10636
10637 The |fin_offset_prep| subroutine solves the stated subproblem.
10638 It has a parameter called |rise| that is |1| in
10639 case~(i), |-1| in case~(ii). Parameters |x0| through |y2| represent
10640 the derivative of the cubic following |p|.
10641 The |w| parameter should point to offset~$w_k$ and |info(p)| should already
10642 be set properly.  The |turn_amt| parameter gives the absolute value of the
10643 overall net change in pen offsets.
10644
10645 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10646 void mp_fin_offset_prep (MP mp,pointer p, pointer w, integer 
10647   x0,integer x1, integer x2, integer y0, integer y1, integer y2, 
10648   integer rise, integer turn_amt)  {
10649   pointer ww; /* for list manipulation */
10650   scaled du,dv; /* for slope calculation */
10651   integer t0,t1,t2; /* test coefficients */
10652   fraction t; /* place where the derivative passes a critical slope */
10653   fraction s; /* slope or reciprocal slope */
10654   integer v; /* intermediate value for updating |x0..y2| */
10655   pointer q; /* original |link(p)| */
10656   q=link(p);
10657   while (1)  { 
10658     if ( rise>0 ) ww=link(w); /* a pointer to $w\k$ */
10659     else  ww=knil(w); /* a pointer to $w_{k-1}$ */
10660     @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)|
10661       for $d(t)$ versus $d_k$ or $d_{k-1}$@>;
10662     t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10663     if ( t>=fraction_one ) {
10664       if ( turn_amt>0 ) t=fraction_one;  else return;
10665     }
10666     @<Split the cubic at $t$,
10667       and split off another cubic if the derivative crosses back@>;
10668     w=ww;
10669   }
10670 }
10671
10672 @ We want $B(\\{t0},\\{t1},\\{t2};t)$ to be the dot product of $d(t)$ with a
10673 $-90^\circ$ rotation of the vector from |w| to |ww|.  This makes the resulting
10674 function cross from positive to negative when $d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k$
10675 begins to fail.
10676
10677 @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)| for $d(t)$ versus...@>=
10678 du=x_coord(ww)-x_coord(w); dv=y_coord(ww)-y_coord(w);
10679 if ( abs(du)>=abs(dv) ) {
10680   s=mp_make_fraction(mp, dv,du);
10681   t0=mp_take_fraction(mp, x0,s)-y0;
10682   t1=mp_take_fraction(mp, x1,s)-y1;
10683   t2=mp_take_fraction(mp, x2,s)-y2;
10684   if ( du<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10685 } else { 
10686   s=mp_make_fraction(mp, du,dv);
10687   t0=x0-mp_take_fraction(mp, y0,s);
10688   t1=x1-mp_take_fraction(mp, y1,s);
10689   t2=x2-mp_take_fraction(mp, y2,s);
10690   if ( dv<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10691 }
10692 if ( t0<0 ) t0=0 /* should be positive without rounding error */
10693
10694 @ The curve has crossed $d_k$ or $d_{k-1}$; its initial segment satisfies
10695 $(*)$, and it might cross again, yielding another solution of $(*)$.
10696
10697 @<Split the cubic at $t$, and split off another...@>=
10698
10699 mp_split_cubic(mp, p,t); p=link(p); info(p)=zero_off+rise;
10700 decr(turn_amt);
10701 v=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10702 x0=t_of_the_way(v,x1);
10703 v=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10704 y0=t_of_the_way(v,y1);
10705 if ( turn_amt<0 ) {
10706   t1=t_of_the_way(t1,t2);
10707   if ( t1>0 ) t1=0; /* without rounding error, |t1| would be |<=0| */
10708   t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10709   if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10710   incr(turn_amt);
10711   if ( (t==fraction_one)&&(link(p)!=q) ) {
10712     info(link(p))=info(link(p))-rise;
10713   } else { 
10714     mp_split_cubic(mp, p,t); info(link(p))=zero_off-rise;
10715     v=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10716     x2=t_of_the_way(x1,v);
10717     v=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10718     y2=t_of_the_way(y1,v);
10719   }
10720 }
10721 }
10722
10723 @ Now we must consider the general problem of |offset_prep|, when
10724 nothing is known about a given cubic. We start by finding its
10725 direction in the vicinity of |t=0|.
10726
10727 If $z'(t)=0$, the given cubic is numerically unstable but |offset_prep|
10728 has not yet introduced any more numerical errors.  Thus we can compute
10729 the true initial direction for the given cubic, even if it is almost
10730 degenerate.
10731
10732 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>=
10733 dx=x0; dy=y0;
10734 if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10735   dx=x1; dy=y1;
10736   if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10737     dx=x2; dy=y2;
10738   }
10739 }
10740 if ( p==c ) { dx0=dx; dy0=dy;  }
10741
10742 @ @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>=
10743 dxin=x2; dyin=y2;
10744 if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10745   dxin=x1; dyin=y1;
10746   if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10747     dxin=x0; dyin=y0;
10748   }
10749 }
10750
10751 @ The next step is to bracket the initial direction between consecutive
10752 edges of the pen polygon.  We must be careful to turn clockwise only if
10753 this makes the turn less than $180^\circ$. (A $180^\circ$ turn must be
10754 counter-clockwise in order to make \&{doublepath} envelopes come out
10755 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
10756 right.) This code depends on |w0| being the offset for |(dxin,dyin)|.
10757
10758 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that...@>=
10759 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp,w0,dx,dy,(mp_ab_vs_cd(mp, dy,dxin,dx,dyin)>=0));
10760 w=mp_pen_walk(mp, w0, turn_amt);
10761 w0=w;
10762 info(p)=info(p)+turn_amt
10763
10764 @ Decide how many pen offsets to go away from |w| in order to find the offset
10765 for |(dx,dy)|, going counterclockwise if |ccw| is |true|.  This assumes that
10766 |w| is the offset for some direction $(x',y')$ from which the angle to |(dx,dy)|
10767 in the sense determined by |ccw| is less than or equal to $180^\circ$.
10768
10769 If the pen polygon has only two edges, they could both be parallel
10770 to |(dx,dy)|.  In this case, we must be careful to stop after crossing the first
10771 such edge in order to avoid an infinite loop.
10772
10773 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10774 integer mp_get_turn_amt (MP mp,pointer w, scaled  dx,
10775                          scaled dy, boolean  ccw) {
10776   pointer ww; /* a neighbor of knot~|w| */
10777   integer s; /* turn amount so far */
10778   integer t; /* |ab_vs_cd| result */
10779   s=0;
10780   if ( ccw ) { 
10781     ww=link(w);
10782     do {  
10783       t=mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(ww)-x_coord(w)),
10784                         dx,(y_coord(ww)-y_coord(w)));
10785       if ( t<0 ) break;
10786       incr(s);
10787       w=ww; ww=link(ww);
10788     } while (t>0);
10789   } else { 
10790     ww=knil(w);
10791     while ( mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(w)-x_coord(ww)),
10792                             dx,(y_coord(w)-y_coord(ww))) < 0) { 
10793       decr(s);
10794       w=ww; ww=knil(ww);
10795     }
10796   }
10797   return s;
10798 }
10799
10800 @ When we're all done, the final offset is |w0| and the final curve direction
10801 is |(dxin,dyin)|.  With this knowledge of the incoming direction at |c|, we
10802 can correct |info(c)| which was erroneously based on an incoming offset
10803 of~|h|.
10804
10805 @d fix_by(A) info(c)=info(c)+(A)
10806
10807 @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of...@>=
10808 mp->spec_offset=info(c)-zero_off;
10809 if ( link(c)==c ) {
10810   info(c)=zero_off+n;
10811 } else { 
10812   fix_by(k_needed);
10813   while ( w0!=h ) { fix_by(1); w0=link(w0);  };
10814   while ( info(c)<=zero_off-n ) fix_by(n);
10815   while ( info(c)>zero_off ) fix_by(-n);
10816   if ( (info(c)!=zero_off)&&(mp_ab_vs_cd(mp, dy0,dxin,dx0,dyin)>=0) ) fix_by(n);
10817 }
10818 return c
10819
10820 @ Finally we want to reduce the general problem to situations that
10821 |fin_offset_prep| can handle. We split the cubic into at most three parts
10822 with respect to $d_{k-1}$, and apply |fin_offset_prep| to each part.
10823
10824 @<Complete the offset splitting process@>=
10825 ww=knil(w);
10826 @<Compute test coeff...@>;
10827 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set
10828   |t:=fraction_one+1|@>;
10829 if ( t>fraction_one ) {
10830   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1,x2,y0,y1,y2,1,turn_amt);
10831 } else {
10832   mp_split_cubic(mp, p,t); r=link(p);
10833   x1a=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10834   x2a=t_of_the_way(x1a,x1);
10835   y1a=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10836   y2a=t_of_the_way(y1a,y1);
10837   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1a,x2a,y0,y1a,y2a,1,0); x0=x2a; y0=y2a;
10838   info(r)=zero_off-1;
10839   if ( turn_amt>=0 ) {
10840     t1=t_of_the_way(t1,t2);
10841     if ( t1>0 ) t1=0;
10842     t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10843     if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10844     @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>;
10845     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,0);
10846   } else {
10847     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,(-1-turn_amt));
10848   }
10849 }
10850
10851 @ @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>=
10852 mp_split_cubic(mp, r,t); info(link(r))=zero_off+1;
10853 x1a=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10854 x0a=t_of_the_way(x1,x1a);
10855 y1a=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10856 y0a=t_of_the_way(y1,y1a);
10857 mp_fin_offset_prep(mp, link(r),w,x0a,x1a,x2,y0a,y1a,y2,1,turn_amt);
10858 x2=x0a; y2=y0a
10859
10860 @ At this point, the direction of the incoming pen edge is |(-du,-dv)|.
10861 When the component of $d(t)$ perpendicular to |(-du,-dv)| crosses zero, we
10862 need to decide whether the directions are parallel or antiparallel.  We
10863 can test this by finding the dot product of $d(t)$ and |(-du,-dv)|, but this
10864 should be avoided when the value of |turn_amt| already determines the
10865 answer.  If |t2<0|, there is one crossing and it is antiparallel only if
10866 |turn_amt>=0|.  If |turn_amt<0|, there should always be at least one
10867 crossing and the first crossing cannot be antiparallel.
10868
10869 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set...@>=
10870 t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10871 if ( turn_amt>=0 ) {
10872   if ( t2<0 ) {
10873     t=fraction_one+1;
10874   } else { 
10875     u0=t_of_the_way(x0,x1);
10876     u1=t_of_the_way(x1,x2);
10877     ss=mp_take_fraction(mp, -du,t_of_the_way(u0,u1));
10878     v0=t_of_the_way(y0,y1);
10879     v1=t_of_the_way(y1,y2);
10880     ss=ss+mp_take_fraction(mp, -dv,t_of_the_way(v0,v1));
10881     if ( ss<0 ) t=fraction_one+1;
10882   }
10883 } else if ( t>fraction_one ) {
10884   t=fraction_one;
10885 }
10886
10887 @ @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10888 integer u0,u1,v0,v1; /* intermediate values for $d(t)$ calculation */
10889 integer ss = 0; /* the part of the dot product computed so far */
10890 int d_sign; /* sign of overall change in direction for this cubic */
10891
10892 @ If the cubic almost has a cusp, it is a numerically ill-conditioned
10893 problem to decide which way it loops around but that's OK as long we're
10894 consistent.  To make \&{doublepath} envelopes work properly, reversing
10895 the path should always change the sign of |turn_amt|.
10896
10897 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>=
10898 d_sign=mp_ab_vs_cd(mp, dx,dyin, dxin,dy);
10899 if ( d_sign==0 ) {
10900   @<Check rotation direction based on node position@>
10901 }
10902 if ( d_sign==0 ) {
10903   if ( dx==0 ) {
10904     if ( dy>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1;
10905   } else {
10906     if ( dx>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1; 
10907   }
10908 }
10909 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is
10910   more than $180^\circ$@>;
10911 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp, w, dxin, dyin, (d_sign>0));
10912 if ( ss<0 ) turn_amt=turn_amt-d_sign*n
10913
10914 @ We check rotation direction by looking at the vector connecting the current
10915 node with the next. If its angle with incoming and outgoing tangents has the
10916 same sign, we pick this as |d_sign|, since it means we have a flex, not a cusp.
10917 Otherwise we proceed to the cusp code.
10918
10919 @<Check rotation direction based on node position@>=
10920 u0=x_coord(q)-x_coord(p);
10921 u1=y_coord(q)-y_coord(p);
10922 d_sign = half(mp_ab_vs_cd(mp, dx, u1, u0, dy)+
10923   mp_ab_vs_cd(mp, u0, dyin, dxin, u1));
10924
10925 @ In order to be invariant under path reversal, the result of this computation
10926 should not change when |x0|, |y0|, $\ldots$ are all negated and |(x0,y0)| is
10927 then swapped with |(x2,y2)|.  We make use of the identities
10928 |take_fraction(-a,-b)=take_fraction(a,b)| and
10929 |t_of_the_way(-a,-b)=-(t_of_the_way(a,b))|.
10930
10931 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is...@>=
10932 t0=half(mp_take_fraction(mp, x0,y2))-half(mp_take_fraction(mp, x2,y0));
10933 t1=half(mp_take_fraction(mp, x1,(y0+y2)))-half(mp_take_fraction(mp, y1,(x0+x2)));
10934 if ( t0==0 ) t0=d_sign; /* path reversal always negates |d_sign| */
10935 if ( t0>0 ) {
10936   t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,-t0);
10937   u0=t_of_the_way(x0,x1);
10938   u1=t_of_the_way(x1,x2);
10939   v0=t_of_the_way(y0,y1);
10940   v1=t_of_the_way(y1,y2);
10941 } else { 
10942   t=mp_crossing_point(mp, -t0,t1,t0);
10943   u0=t_of_the_way(x2,x1);
10944   u1=t_of_the_way(x1,x0);
10945   v0=t_of_the_way(y2,y1);
10946   v1=t_of_the_way(y1,y0);
10947 }
10948 ss=mp_take_fraction(mp, (x0+x2),t_of_the_way(u0,u1))+
10949    mp_take_fraction(mp, (y0+y2),t_of_the_way(v0,v1))
10950
10951 @ Here's a routine that prints an envelope spec in symbolic form.  It assumes
10952 that the |cur_pen| has not been walked around to the first offset.
10953
10954 @c 
10955 void mp_print_spec (MP mp,pointer cur_spec, pointer cur_pen, char *s) {
10956   pointer p,q; /* list traversal */
10957   pointer w; /* the current pen offset */
10958   mp_print_diagnostic(mp, "Envelope spec",s,true);
10959   p=cur_spec; w=mp_pen_walk(mp, cur_pen,mp->spec_offset);
10960   mp_print_ln(mp);
10961   mp_print_two(mp, x_coord(cur_spec),y_coord(cur_spec));
10962   mp_print(mp, " % beginning with offset ");
10963   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
10964   do { 
10965     while (1) {  
10966       q=link(p);
10967       @<Print the cubic between |p| and |q|@>;
10968       p=q;
10969           if ((p==cur_spec) || (info(p)!=zero_off)) 
10970         break;
10971     }
10972     if ( info(p)!=zero_off ) {
10973       @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>;
10974     }
10975   } while (p!=cur_spec);
10976   mp_print_nl(mp, " & cycle");
10977   mp_end_diagnostic(mp, true);
10978 }
10979
10980 @ @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>=
10981
10982   w=mp_pen_walk(mp, w, (info(p)-zero_off));
10983   mp_print(mp, " % ");
10984   if ( info(p)>zero_off ) mp_print(mp, "counter");
10985   mp_print(mp, "clockwise to offset ");
10986   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
10987 }
10988
10989 @ @<Print the cubic between |p| and |q|@>=
10990
10991   mp_print_nl(mp, "   ..controls ");
10992   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p));
10993   mp_print(mp, " and ");
10994   mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
10995   mp_print_nl(mp, " ..");
10996   mp_print_two(mp, x_coord(q),y_coord(q));
10997 }
10998
10999 @ Once we have an envelope spec, the remaining task to construct the actual
11000 envelope by offsetting each cubic as determined by the |info| fields in
11001 the knots.  First we use |offset_prep| to convert the |c| into an envelope
11002 spec. Then we add the offsets so that |c| becomes a cyclic path that represents
11003 the envelope.
11004
11005 The |ljoin| and |miterlim| parameters control the treatment of points where the
11006 pen offset changes, and |lcap| controls the endpoints of a \&{doublepath}.
11007 The endpoints are easily located because |c| is given in undoubled form
11008 and then doubled in this procedure.  We use |spec_p1| and |spec_p2| to keep
11009 track of the endpoints and treat them like very sharp corners.
11010 Butt end caps are treated like beveled joins; round end caps are treated like
11011 round joins; and square end caps are achieved by setting |join_type:=3|.
11012
11013 None of these parameters apply to inside joins where the convolution tracing
11014 has retrograde lines.  In such cases we use a simple connect-the-endpoints
11015 approach that is achieved by setting |join_type:=2|.
11016
11017 @c @<Declare a function called |insert_knot|@>;
11018 pointer mp_make_envelope (MP mp,pointer c, pointer h, small_number ljoin,
11019   small_number lcap, scaled miterlim) {
11020   pointer p,q,r,q0; /* for manipulating the path */
11021   int join_type=0; /* codes |0..3| for mitered, round, beveled, or square */
11022   pointer w,w0; /* the pen knot for the current offset */
11023   scaled qx,qy; /* unshifted coordinates of |q| */
11024   halfword k,k0; /* controls pen edge insertion */
11025   @<Other local variables for |make_envelope|@>;
11026   dxin=0; dyin=0; dxout=0; dyout=0;
11027   mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
11028   @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>;
11029   @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to
11030     the initial offset@>;
11031   w=h;
11032   p=c;
11033   do {  
11034     q=link(p); q0=q;
11035     qx=x_coord(q); qy=y_coord(q);
11036     k=info(q);
11037     k0=k; w0=w;
11038     if ( k!=zero_off ) {
11039       @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>;
11040     }
11041     @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>;
11042     while ( k!=zero_off ) { 
11043       @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>;
11044       if ( (join_type==1)||(k==zero_off) )
11045          q=mp_insert_knot(mp, q,qx+x_coord(w),qy+y_coord(w));
11046     };
11047     if ( q!=link(p) ) {
11048       @<Set |p=link(p)| and add knots between |p| and |q| as
11049         required by |join_type|@>;
11050     }
11051     p=q;
11052   } while (q0!=c);
11053   return c;
11054 }
11055
11056 @ @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to...@>=
11057 c=mp_offset_prep(mp, c,h);
11058 if ( mp->internal[mp_tracing_specs]>0 ) 
11059   mp_print_spec(mp, c,h,"");
11060 h=mp_pen_walk(mp, h,mp->spec_offset)
11061
11062 @ Mitered and squared-off joins depend on path directions that are difficult to
11063 compute for degenerate cubics.  The envelope spec computed by |offset_prep| can
11064 have degenerate cubics only if the entire cycle collapses to a single
11065 degenerate cubic.  Setting |join_type:=2| in this case makes the computed
11066 envelope degenerate as well.
11067
11068 @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>=
11069 if ( k<zero_off ) {
11070   join_type=2;
11071 } else {
11072   if ( (q!=mp->spec_p1)&&(q!=mp->spec_p2) ) join_type=ljoin;
11073   else if ( lcap==2 ) join_type=3;
11074   else join_type=2-lcap;
11075   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11076     @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of
11077       degeneracy set |join_type:=2|@>;
11078     if ( join_type==0 ) {
11079       @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|
11080         then set |join_type:=2|@>;
11081     }
11082   }
11083 }
11084
11085 @ @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|...@>=
11086
11087   tmp=mp_take_fraction(mp, miterlim,fraction_half+
11088       half(mp_take_fraction(mp, dxin,dxout)+mp_take_fraction(mp, dyin,dyout)));
11089   if ( tmp<unity )
11090     if ( mp_take_scaled(mp, miterlim,tmp)<unity ) join_type=2;
11091 }
11092
11093 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11094 fraction dxin,dyin,dxout,dyout; /* directions at |q| when square or mitered */
11095 scaled tmp; /* a temporary value */
11096
11097 @ The coordinates of |p| have already been shifted unless |p| is the first
11098 knot in which case they get shifted at the very end.
11099
11100 @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>=
11101 right_x(p)=right_x(p)+x_coord(w);
11102 right_y(p)=right_y(p)+y_coord(w);
11103 left_x(q)=left_x(q)+x_coord(w);
11104 left_y(q)=left_y(q)+y_coord(w);
11105 x_coord(q)=x_coord(q)+x_coord(w);
11106 y_coord(q)=y_coord(q)+y_coord(w);
11107 left_type(q)=mp_explicit;
11108 right_type(q)=mp_explicit
11109
11110 @ @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>=
11111 if ( k>zero_off ){ w=link(w); decr(k);  }
11112 else { w=knil(w); incr(k);  }
11113
11114 @ The cubic from |q| to the new knot at |(x,y)| becomes a line segment and
11115 the |right_x| and |right_y| fields of |r| are set from |q|.  This is done in
11116 case the cubic containing these control points is ``yet to be examined.''
11117
11118 @<Declare a function called |insert_knot|@>=
11119 pointer mp_insert_knot (MP mp,pointer q, scaled x, scaled y) {
11120   /* returns the inserted knot */
11121   pointer r; /* the new knot */
11122   r=mp_get_node(mp, knot_node_size);
11123   link(r)=link(q); link(q)=r;
11124   right_x(r)=right_x(q);
11125   right_y(r)=right_y(q);
11126   x_coord(r)=x;
11127   y_coord(r)=y;
11128   right_x(q)=x_coord(q);
11129   right_y(q)=y_coord(q);
11130   left_x(r)=x_coord(r);
11131   left_y(r)=y_coord(r);
11132   left_type(r)=mp_explicit;
11133   right_type(r)=mp_explicit;
11134   originator(r)=mp_program_code;
11135   return r;
11136 }
11137
11138 @ After setting |p:=link(p)|, either |join_type=1| or |q=link(p)|.
11139
11140 @<Set |p=link(p)| and add knots between |p| and |q| as...@>=
11141
11142   p=link(p);
11143   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11144     if ( join_type==0 ) {
11145       @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>
11146     } else {
11147       @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a
11148         squared join@>;
11149     }
11150     if ( r!=null ) { 
11151       right_x(r)=x_coord(r);
11152       right_y(r)=y_coord(r);
11153     }
11154   }
11155 }
11156
11157 @ For very small angles, adding a knot is unnecessary and would cause numerical
11158 problems, so we just set |r:=null| in that case.
11159
11160 @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>=
11161
11162   det=mp_take_fraction(mp, dyout,dxin)-mp_take_fraction(mp, dxout,dyin);
11163   if ( abs(det)<26844 ) { 
11164      r=null; /* sine $<10^{-4}$ */
11165   } else { 
11166     tmp=mp_take_fraction(mp, x_coord(q)-x_coord(p),dyout)-
11167         mp_take_fraction(mp, y_coord(q)-y_coord(p),dxout);
11168     tmp=mp_make_fraction(mp, tmp,det);
11169     r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11170       y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11171   }
11172 }
11173
11174 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11175 fraction det; /* a determinant used for mitered join calculations */
11176
11177 @ @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a...@>=
11178
11179   ht_x=y_coord(w)-y_coord(w0);
11180   ht_y=x_coord(w0)-x_coord(w);
11181   while ( (abs(ht_x)<fraction_half)&&(abs(ht_y)<fraction_half) ) { 
11182     ht_x+=ht_x; ht_y+=ht_y;
11183   }
11184   @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range dot
11185     product with |(ht_x,ht_y)|@>;
11186   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxin,ht_x)+
11187                                   mp_take_fraction(mp, dyin,ht_y));
11188   r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11189                          y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11190   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxout,ht_x)+
11191                                   mp_take_fraction(mp, dyout,ht_y));
11192   r=mp_insert_knot(mp, r,x_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxout),
11193                          y_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyout));
11194 }
11195
11196 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11197 fraction ht_x,ht_y; /* perpendicular to the segment from |p| to |q| */
11198 scaled max_ht; /* maximum height of the pen polygon above the |w0|-|w| line */
11199 halfword kk; /* keeps track of the pen vertices being scanned */
11200 pointer ww; /* the pen vertex being tested */
11201
11202 @ The dot product of the vector from |w0| to |ww| with |(ht_x,ht_y)| ranges
11203 from zero to |max_ht|.
11204
11205 @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range...@>=
11206 max_ht=0;
11207 kk=zero_off;
11208 ww=w;
11209 while (1)  { 
11210   @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>;
11211   if ( kk==k0 ) break;
11212   tmp=mp_take_fraction(mp, (x_coord(ww)-x_coord(w0)),ht_x)+
11213       mp_take_fraction(mp, (y_coord(ww)-y_coord(w0)),ht_y);
11214   if ( tmp>max_ht ) max_ht=tmp;
11215 }
11216
11217
11218 @ @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>=
11219 if ( kk>k0 ) { ww=link(ww); decr(kk);  }
11220 else { ww=knil(ww); incr(kk);  }
11221
11222 @ @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>=
11223 if ( left_type(c)==mp_endpoint ) { 
11224   mp->spec_p1=mp_htap_ypoc(mp, c);
11225   mp->spec_p2=mp->path_tail;
11226   originator(mp->spec_p1)=mp_program_code;
11227   link(mp->spec_p2)=link(mp->spec_p1);
11228   link(mp->spec_p1)=c;
11229   mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p1);
11230   c=mp->spec_p1;
11231   if ( c!=link(c) ) {
11232     originator(mp->spec_p2)=mp_program_code;
11233     mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p2);
11234   } else {
11235     @<Make |c| look like a cycle of length one@>;
11236   }
11237 }
11238
11239 @ @<Make |c| look like a cycle of length one@>=
11240
11241   left_type(c)=mp_explicit; right_type(c)=mp_explicit;
11242   left_x(c)=x_coord(c); left_y(c)=y_coord(c);
11243   right_x(c)=x_coord(c); right_y(c)=y_coord(c);
11244 }
11245
11246 @ In degenerate situations we might have to look at the knot preceding~|q|.
11247 That knot is |p| but if |p<>c|, its coordinates have already been offset by |w|.
11248
11249 @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of...@>=
11250 dxin=x_coord(q)-left_x(q);
11251 dyin=y_coord(q)-left_y(q);
11252 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11253   dxin=x_coord(q)-right_x(p);
11254   dyin=y_coord(q)-right_y(p);
11255   if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11256     dxin=x_coord(q)-x_coord(p);
11257     dyin=y_coord(q)-y_coord(p);
11258     if ( p!=c ) { /* the coordinates of |p| have been offset by |w| */
11259       dxin=dxin+x_coord(w);
11260       dyin=dyin+y_coord(w);
11261     }
11262   }
11263 }
11264 tmp=mp_pyth_add(mp, dxin,dyin);
11265 if ( tmp==0 ) {
11266   join_type=2;
11267 } else { 
11268   dxin=mp_make_fraction(mp, dxin,tmp);
11269   dyin=mp_make_fraction(mp, dyin,tmp);
11270   @<Set the outgoing direction at |q|@>;
11271 }
11272
11273 @ If |q=c| then the coordinates of |r| and the control points between |q|
11274 and~|r| have already been offset by |h|.
11275
11276 @<Set the outgoing direction at |q|@>=
11277 dxout=right_x(q)-x_coord(q);
11278 dyout=right_y(q)-y_coord(q);
11279 if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11280   r=link(q);
11281   dxout=left_x(r)-x_coord(q);
11282   dyout=left_y(r)-y_coord(q);
11283   if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11284     dxout=x_coord(r)-x_coord(q);
11285     dyout=y_coord(r)-y_coord(q);
11286   }
11287 }
11288 if ( q==c ) {
11289   dxout=dxout-x_coord(h);
11290   dyout=dyout-y_coord(h);
11291 }
11292 tmp=mp_pyth_add(mp, dxout,dyout);
11293 if ( tmp==0 ) mp_confusion(mp, "degenerate spec");
11294 @:this can't happen degerate spec}{\quad degenerate spec@>
11295 dxout=mp_make_fraction(mp, dxout,tmp);
11296 dyout=mp_make_fraction(mp, dyout,tmp)
11297
11298 @* \[23] Direction and intersection times.
11299 A path of length $n$ is defined parametrically by functions $x(t)$ and
11300 $y(t)$, for |0<=t<=n|; we can regard $t$ as the ``time'' at which the path
11301 reaches the point $\bigl(x(t),y(t)\bigr)$.  In this section of the program
11302 we shall consider operations that determine special times associated with
11303 given paths: the first time that a path travels in a given direction, and
11304 a pair of times at which two paths cross each other.
11305
11306 @ Let's start with the easier task. The function |find_direction_time| is
11307 given a direction |(x,y)| and a path starting at~|h|. If the path never
11308 travels in direction |(x,y)|, the direction time will be~|-1|; otherwise
11309 it will be nonnegative.
11310
11311 Certain anomalous cases can arise: If |(x,y)=(0,0)|, so that the given
11312 direction is undefined, the direction time will be~0. If $\bigl(x'(t),
11313 y'(t)\bigr)=(0,0)$, so that the path direction is undefined, it will be
11314 assumed to match any given direction at time~|t|.
11315
11316 The routine solves this problem in nondegenerate cases by rotating the path
11317 and the given direction so that |(x,y)=(1,0)|; i.e., the main task will be
11318 to find when a given path first travels ``due east.''
11319
11320 @c 
11321 scaled mp_find_direction_time (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
11322   scaled max; /* $\max\bigl(\vert x\vert,\vert y\vert\bigr)$ */
11323   pointer p,q; /* for list traversal */
11324   scaled n; /* the direction time at knot |p| */
11325   scaled tt; /* the direction time within a cubic */
11326   @<Other local variables for |find_direction_time|@>;
11327   @<Normalize the given direction for better accuracy;
11328     but |return| with zero result if it's zero@>;
11329   n=0; p=h; phi=0;
11330   while (1) { 
11331     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) break;
11332     q=link(p);
11333     @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then
11334       |goto found| if the rotated cubic travels due east at some time |tt|;
11335       but |break| if an entire cyclic path has been traversed@>;
11336     p=q; n=n+unity;
11337   }
11338   return (-unity);
11339 FOUND: 
11340   return (n+tt);
11341 }
11342
11343 @ @<Normalize the given direction for better accuracy...@>=
11344 if ( abs(x)<abs(y) ) { 
11345   x=mp_make_fraction(mp, x,abs(y));
11346   if ( y>0 ) y=fraction_one; else y=-fraction_one;
11347 } else if ( x==0 ) { 
11348   return 0;
11349 } else  { 
11350   y=mp_make_fraction(mp, y,abs(x));
11351   if ( x>0 ) x=fraction_one; else x=-fraction_one;
11352 }
11353
11354 @ Since we're interested in the tangent directions, we work with the
11355 derivative $${\textstyle1\over3}B'(x_0,x_1,x_2,x_3;t)=
11356 B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$$ instead of
11357 $B(x_0,x_1,x_2,x_3;t)$ itself. The derived coefficients are also scaled up
11358 in order to achieve better accuracy.
11359
11360 The given path may turn abruptly at a knot, and it might pass the critical
11361 tangent direction at such a time. Therefore we remember the direction |phi|
11362 in which the previous rotated cubic was traveling. (The value of |phi| will be
11363 undefined on the first cubic, i.e., when |n=0|.)
11364
11365 @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then...@>=
11366 tt=0;
11367 @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples of the control
11368   points of the rotated derivatives@>;
11369 if ( y1==0 ) if ( x1>=0 ) goto FOUND;
11370 if ( n>0 ) { 
11371   @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>;
11372   if ( p==h ) break;
11373   };
11374 if ( (x3!=0)||(y3!=0) ) phi=mp_n_arg(mp, x3,y3);
11375 @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by
11376   |x1,x2,x3,y1,y2,y3| travels eastward at some time~|tt|@>
11377
11378 @ @<Other local variables for |find_direction_time|@>=
11379 scaled x1,x2,x3,y1,y2,y3;  /* multiples of rotated derivatives */
11380 angle theta,phi; /* angles of exit and entry at a knot */
11381 fraction t; /* temp storage */
11382
11383 @ @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples...@>=
11384 x1=right_x(p)-x_coord(p); x2=left_x(q)-right_x(p);
11385 x3=x_coord(q)-left_x(q);
11386 y1=right_y(p)-y_coord(p); y2=left_y(q)-right_y(p);
11387 y3=y_coord(q)-left_y(q);
11388 max=abs(x1);
11389 if ( abs(x2)>max ) max=abs(x2);
11390 if ( abs(x3)>max ) max=abs(x3);
11391 if ( abs(y1)>max ) max=abs(y1);
11392 if ( abs(y2)>max ) max=abs(y2);
11393 if ( abs(y3)>max ) max=abs(y3);
11394 if ( max==0 ) goto FOUND;
11395 while ( max<fraction_half ){ 
11396   max+=max; x1+=x1; x2+=x2; x3+=x3;
11397   y1+=y1; y2+=y2; y3+=y3;
11398 }
11399 t=x1; x1=mp_take_fraction(mp, x1,x)+mp_take_fraction(mp, y1,y);
11400 y1=mp_take_fraction(mp, y1,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11401 t=x2; x2=mp_take_fraction(mp, x2,x)+mp_take_fraction(mp, y2,y);
11402 y2=mp_take_fraction(mp, y2,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11403 t=x3; x3=mp_take_fraction(mp, x3,x)+mp_take_fraction(mp, y3,y);
11404 y3=mp_take_fraction(mp, y3,x)-mp_take_fraction(mp, t,y)
11405
11406 @ @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>=
11407 theta=mp_n_arg(mp, x1,y1);
11408 if ( theta>=0 ) if ( phi<=0 ) if ( phi>=theta-one_eighty_deg ) goto FOUND;
11409 if ( theta<=0 ) if ( phi>=0 ) if ( phi<=theta+one_eighty_deg ) goto FOUND
11410
11411 @ In this step we want to use the |crossing_point| routine to find the
11412 roots of the quadratic equation $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$.
11413 Several complications arise: If the quadratic equation has a double root,
11414 the curve never crosses zero, and |crossing_point| will find nothing;
11415 this case occurs iff $y_1y_3=y_2^2$ and $y_1y_2<0$. If the quadratic
11416 equation has simple roots, or only one root, we may have to negate it
11417 so that $B(y_1,y_2,y_3;t)$ crosses from positive to negative at its first root.
11418 And finally, we need to do special things if $B(y_1,y_2,y_3;t)$ is
11419 identically zero.
11420
11421 @ @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by...@>=
11422 if ( x1<0 ) if ( x2<0 ) if ( x3<0 ) goto DONE;
11423 if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y3,y2,y2)==0 ) {
11424   @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11425     either |goto found| or |goto done|@>;
11426 }
11427 if ( y1<=0 ) {
11428   if ( y1<0 ) { y1=-y1; y2=-y2; y3=-y3; }
11429   else if ( y2>0 ){ y2=-y2; y3=-y3; };
11430 }
11431 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$ to see if
11432   $B(x_1,x_2,x_3;t)\ge0$@>;
11433 DONE:
11434
11435 @ The quadratic polynomial $B(y_1,y_2,y_3;t)$ begins |>=0| and has at most
11436 two roots, because we know that it isn't identically zero.
11437
11438 It must be admitted that the |crossing_point| routine is not perfectly accurate;
11439 rounding errors might cause it to find a root when $y_1y_3>y_2^2$, or to
11440 miss the roots when $y_1y_3<y_2^2$. The rotation process is itself
11441 subject to rounding errors. Yet this code optimistically tries to
11442 do the right thing.
11443
11444 @d we_found_it { tt=(t+04000) / 010000; goto FOUND; }
11445
11446 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$...@>=
11447 t=mp_crossing_point(mp, y1,y2,y3);
11448 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11449 y2=t_of_the_way(y2,y3);
11450 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11451 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11452 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11453 if ( x1>=0 ) we_found_it;
11454 if ( y2>0 ) y2=0;
11455 tt=t; t=mp_crossing_point(mp, 0,-y2,-y3);
11456 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11457 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11458 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11459 if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) { 
11460   t=t_of_the_way(tt,fraction_one); we_found_it;
11461 }
11462
11463 @ @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11464     either |goto found| or |goto done|@>=
11465
11466   if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y2,0,0)<0 ) {
11467     t=mp_make_fraction(mp, y1,y1-y2);
11468     x1=t_of_the_way(x1,x2);
11469     x2=t_of_the_way(x2,x3);
11470     if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) we_found_it;
11471   } else if ( y3==0 ) {
11472     if ( y1==0 ) {
11473       @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|@>;
11474     } else if ( x3>=0 ) {
11475       tt=unity; goto FOUND;
11476     }
11477   }
11478   goto DONE;
11479 }
11480
11481 @ At this point we know that the derivative of |y(t)| is identically zero,
11482 and that |x1<0|; but either |x2>=0| or |x3>=0|, so there's some hope of
11483 traveling east.
11484
11485 @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|...@>=
11486
11487   t=mp_crossing_point(mp, -x1,-x2,-x3);
11488   if ( t<=fraction_one ) we_found_it;
11489   if ( mp_ab_vs_cd(mp, x1,x3,x2,x2)<=0 ) { 
11490     t=mp_make_fraction(mp, x1,x1-x2); we_found_it;
11491   }
11492 }
11493
11494 @ The intersection of two cubics can be found by an interesting variant
11495 of the general bisection scheme described in the introduction to
11496 |crossing_point|.\
11497 Given $w(t)=B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and $z(t)=B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$,
11498 we wish to find a pair of times $(t_1,t_2)$ such that $w(t_1)=z(t_2)$,
11499 if an intersection exists. First we find the smallest rectangle that
11500 encloses the points $\{w_0,w_1,w_2,w_3\}$ and check that it overlaps
11501 the smallest rectangle that encloses
11502 $\{z_0,z_1,z_2,z_3\}$; if not, the cubics certainly don't intersect.
11503 But if the rectangles do overlap, we bisect the intervals, getting
11504 new cubics $w'$ and~$w''$, $z'$~and~$z''$; the intersection routine first
11505 tries for an intersection between $w'$ and~$z'$, then (if unsuccessful)
11506 between $w'$ and~$z''$, then (if still unsuccessful) between $w''$ and~$z'$,
11507 finally (if thrice unsuccessful) between $w''$ and~$z''$. After $l$~successful
11508 levels of bisection we will have determined the intersection times $t_1$
11509 and~$t_2$ to $l$~bits of accuracy.
11510
11511 \def\submin{_{\rm min}} \def\submax{_{\rm max}}
11512 As before, it is better to work with the numbers $W_k=2^l(w_k-w_{k-1})$
11513 and $Z_k=2^l(z_k-z_{k-1})$ rather than the coefficients $w_k$ and $z_k$
11514 themselves. We also need one other quantity, $\Delta=2^l(w_0-z_0)$,
11515 to determine when the enclosing rectangles overlap. Here's why:
11516 The $x$~coordinates of~$w(t)$ are between $u\submin$ and $u\submax$,
11517 and the $x$~coordinates of~$z(t)$ are between $x\submin$ and $x\submax$,
11518 if we write $w_k=(u_k,v_k)$ and $z_k=(x_k,y_k)$ and $u\submin=
11519 \min(u_0,u_1,u_2,u_3)$, etc. These intervals of $x$~coordinates
11520 overlap if and only if $u\submin\L x\submax$ and
11521 $x\submin\L u\submax$. Letting
11522 $$U\submin=\min(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),\;
11523   U\submax=\max(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),$$
11524 we have $u\submin=2^lu_0+U\submin$, etc.; the condition for overlap
11525 reduces to
11526 $$X\submin-U\submax\L 2^l(u_0-x_0)\L X\submax-U\submin.$$
11527 Thus we want to maintain the quantity $2^l(u_0-x_0)$; similarly,
11528 the quantity $2^l(v_0-y_0)$ accounts for the $y$~coordinates. The
11529 coordinates of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ must stay bounded as $l$ increases,
11530 because of the overlap condition; i.e., we know that $X\submin$,
11531 $X\submax$, and their relatives are bounded, hence $X\submax-
11532 U\submin$ and $X\submin-U\submax$ are bounded.
11533
11534 @ Incidentally, if the given cubics intersect more than once, the process
11535 just sketched will not necessarily find the lexicographically smallest pair
11536 $(t_1,t_2)$. The solution actually obtained will be smallest in ``shuffled
11537 order''; i.e., if $t_1=(.a_1a_2\ldots a_{16})_2$ and
11538 $t_2=(.b_1b_2\ldots b_{16})_2$, then we will minimize
11539 $a_1b_1a_2b_2\ldots a_{16}b_{16}$, not
11540 $a_1a_2\ldots a_{16}b_1b_2\ldots b_{16}$.
11541 Shuffled order agrees with lexicographic order if all pairs of solutions
11542 $(t_1,t_2)$ and $(t_1',t_2')$ have the property that $t_1<t_1'$ iff
11543 $t_2<t_2'$; but in general, lexicographic order can be quite different,
11544 and the bisection algorithm would be substantially less efficient if it were
11545 constrained by lexicographic order.
11546
11547 For example, suppose that an overlap has been found for $l=3$ and
11548 $(t_1,t_2)= (.101,.011)$ in binary, but that no overlap is produced by
11549 either of the alternatives $(.1010,.0110)$, $(.1010,.0111)$ at level~4.
11550 Then there is probably an intersection in one of the subintervals
11551 $(.1011,.011x)$; but lexicographic order would require us to explore
11552 $(.1010,.1xxx)$ and $(.1011,.00xx)$ and $(.1011,.010x)$ first. We wouldn't
11553 want to store all of the subdivision data for the second path, so the
11554 subdivisions would have to be regenerated many times. Such inefficiencies
11555 would be associated with every `1' in the binary representation of~$t_1$.
11556
11557 @ The subdivision process introduces rounding errors, hence we need to
11558 make a more liberal test for overlap. It is not hard to show that the
11559 computed values of $U_i$ differ from the truth by at most~$l$, on
11560 level~$l$, hence $U\submin$ and $U\submax$ will be at most $3l$ in error.
11561 If $\beta$ is an upper bound on the absolute error in the computed
11562 components of $\Delta=(|delx|,|dely|)$ on level~$l$, we will replace
11563 the test `$X\submin-U\submax\L|delx|$' by the more liberal test
11564 `$X\submin-U\submax\L|delx|+|tol|$', where $|tol|=6l+\beta$.
11565
11566 More accuracy is obtained if we try the algorithm first with |tol=0|;
11567 the more liberal tolerance is used only if an exact approach fails.
11568 It is convenient to do this double-take by letting `3' in the preceding
11569 paragraph be a parameter, which is first 0, then 3.
11570
11571 @<Glob...@>=
11572 unsigned int tol_step; /* either 0 or 3, usually */
11573
11574 @ We shall use an explicit stack to implement the recursive bisection
11575 method described above. The |bisect_stack| array will contain numerous 5-word
11576 packets like $(U_1,U_2,U_3,U\submin,U\submax)$, as well as 20-word packets
11577 comprising the 5-word packets for $U$, $V$, $X$, and~$Y$.
11578
11579 The following macros define the allocation of stack positions to
11580 the quantities needed for bisection-intersection.
11581
11582 @d stack_1(A) mp->bisect_stack[(A)] /* $U_1$, $V_1$, $X_1$, or $Y_1$ */
11583 @d stack_2(A) mp->bisect_stack[(A)+1] /* $U_2$, $V_2$, $X_2$, or $Y_2$ */
11584 @d stack_3(A) mp->bisect_stack[(A)+2] /* $U_3$, $V_3$, $X_3$, or $Y_3$ */
11585 @d stack_min(A) mp->bisect_stack[(A)+3]
11586   /* $U\submin$, $V\submin$, $X\submin$, or $Y\submin$ */
11587 @d stack_max(A) mp->bisect_stack[(A)+4]
11588   /* $U\submax$, $V\submax$, $X\submax$, or $Y\submax$ */
11589 @d int_packets 20 /* number of words to represent $U_k$, $V_k$, $X_k$, and $Y_k$ */
11590 @#
11591 @d u_packet(A) ((A)-5)
11592 @d v_packet(A) ((A)-10)
11593 @d x_packet(A) ((A)-15)
11594 @d y_packet(A) ((A)-20)
11595 @d l_packets (mp->bisect_ptr-int_packets)
11596 @d r_packets mp->bisect_ptr
11597 @d ul_packet u_packet(l_packets) /* base of $U'_k$ variables */
11598 @d vl_packet v_packet(l_packets) /* base of $V'_k$ variables */
11599 @d xl_packet x_packet(l_packets) /* base of $X'_k$ variables */
11600 @d yl_packet y_packet(l_packets) /* base of $Y'_k$ variables */
11601 @d ur_packet u_packet(r_packets) /* base of $U''_k$ variables */
11602 @d vr_packet v_packet(r_packets) /* base of $V''_k$ variables */
11603 @d xr_packet x_packet(r_packets) /* base of $X''_k$ variables */
11604 @d yr_packet y_packet(r_packets) /* base of $Y''_k$ variables */
11605 @#
11606 @d u1l stack_1(ul_packet) /* $U'_1$ */
11607 @d u2l stack_2(ul_packet) /* $U'_2$ */
11608 @d u3l stack_3(ul_packet) /* $U'_3$ */
11609 @d v1l stack_1(vl_packet) /* $V'_1$ */
11610 @d v2l stack_2(vl_packet) /* $V'_2$ */
11611 @d v3l stack_3(vl_packet) /* $V'_3$ */
11612 @d x1l stack_1(xl_packet) /* $X'_1$ */
11613 @d x2l stack_2(xl_packet) /* $X'_2$ */
11614 @d x3l stack_3(xl_packet) /* $X'_3$ */
11615 @d y1l stack_1(yl_packet) /* $Y'_1$ */
11616 @d y2l stack_2(yl_packet) /* $Y'_2$ */
11617 @d y3l stack_3(yl_packet) /* $Y'_3$ */
11618 @d u1r stack_1(ur_packet) /* $U''_1$ */
11619 @d u2r stack_2(ur_packet) /* $U''_2$ */
11620 @d u3r stack_3(ur_packet) /* $U''_3$ */
11621 @d v1r stack_1(vr_packet) /* $V''_1$ */
11622 @d v2r stack_2(vr_packet) /* $V''_2$ */
11623 @d v3r stack_3(vr_packet) /* $V''_3$ */
11624 @d x1r stack_1(xr_packet) /* $X''_1$ */
11625 @d x2r stack_2(xr_packet) /* $X''_2$ */
11626 @d x3r stack_3(xr_packet) /* $X''_3$ */
11627 @d y1r stack_1(yr_packet) /* $Y''_1$ */
11628 @d y2r stack_2(yr_packet) /* $Y''_2$ */
11629 @d y3r stack_3(yr_packet) /* $Y''_3$ */
11630 @#
11631 @d stack_dx mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr] /* stacked value of |delx| */
11632 @d stack_dy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+1] /* stacked value of |dely| */
11633 @d stack_tol mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+2] /* stacked value of |tol| */
11634 @d stack_uv mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+3] /* stacked value of |uv| */
11635 @d stack_xy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+4] /* stacked value of |xy| */
11636 @d int_increment (int_packets+int_packets+5) /* number of stack words per level */
11637
11638 @<Glob...@>=
11639 integer *bisect_stack;
11640 unsigned int bisect_ptr;
11641
11642 @ @<Allocate or initialize ...@>=
11643 mp->bisect_stack = xmalloc((bistack_size+1),sizeof(integer));
11644
11645 @ @<Dealloc variables@>=
11646 xfree(mp->bisect_stack);
11647
11648 @ @<Check the ``constant''...@>=
11649 if ( int_packets+17*int_increment>bistack_size ) mp->bad=19;
11650
11651 @ Computation of the min and max is a tedious but fairly fast sequence of
11652 instructions; exactly four comparisons are made in each branch.
11653
11654 @d set_min_max(A) 
11655   if ( stack_1((A))<0 ) {
11656     if ( stack_3((A))>=0 ) {
11657       if ( stack_2((A))<0 ) stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11658       else stack_min((A))=stack_1((A));
11659       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11660       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11661     } else { 
11662       stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11663       if ( stack_min((A))>stack_1((A)) ) stack_min((A))=stack_1((A));
11664       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11665       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11666     }
11667   } else if ( stack_3((A))<=0 ) {
11668     if ( stack_2((A))>0 ) stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11669     else stack_max((A))=stack_1((A));
11670     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11671     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11672   } else  { 
11673     stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11674     if ( stack_max((A))<stack_1((A)) ) stack_max((A))=stack_1((A));
11675     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11676     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11677   }
11678
11679 @ It's convenient to keep the current values of $l$, $t_1$, and $t_2$ in
11680 the integer form $2^l+2^lt_1$ and $2^l+2^lt_2$. The |cubic_intersection|
11681 routine uses global variables |cur_t| and |cur_tt| for this purpose;
11682 after successful completion, |cur_t| and |cur_tt| will contain |unity|
11683 plus the |scaled| values of $t_1$ and~$t_2$.
11684
11685 The values of |cur_t| and |cur_tt| will be set to zero if |cubic_intersection|
11686 finds no intersection. The routine gives up and gives an approximate answer
11687 if it has backtracked
11688 more than 5000 times (otherwise there are cases where several minutes
11689 of fruitless computation would be possible).
11690
11691 @d max_patience 5000
11692
11693 @<Glob...@>=
11694 integer cur_t;integer cur_tt; /* controls and results of |cubic_intersection| */
11695 integer time_to_go; /* this many backtracks before giving up */
11696 integer max_t; /* maximum of $2^{l+1}$ so far achieved */
11697
11698 @ The given cubics $B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and
11699 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$ are specified in adjacent knot nodes |(p,link(p))|
11700 and |(pp,link(pp))|, respectively.
11701
11702 @c void mp_cubic_intersection (MP mp,pointer p, pointer pp) {
11703   pointer q,qq; /* |link(p)|, |link(pp)| */
11704   mp->time_to_go=max_patience; mp->max_t=2;
11705   @<Initialize for intersections at level zero@>;
11706 CONTINUE:
11707   while (1) { 
11708     if ( mp->delx-mp->tol<=stack_max(x_packet(mp->xy))-stack_min(u_packet(mp->uv)))
11709     if ( mp->delx+mp->tol>=stack_min(x_packet(mp->xy))-stack_max(u_packet(mp->uv)))
11710     if ( mp->dely-mp->tol<=stack_max(y_packet(mp->xy))-stack_min(v_packet(mp->uv)))
11711     if ( mp->dely+mp->tol>=stack_min(y_packet(mp->xy))-stack_max(v_packet(mp->uv))) 
11712     { 
11713       if ( mp->cur_t>=mp->max_t ){ 
11714         if ( mp->max_t==two ) { /* we've done 17 bisections */ 
11715            mp->cur_t=halfp(mp->cur_t+1); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt+1); return;
11716         }
11717         mp->max_t+=mp->max_t; mp->appr_t=mp->cur_t; mp->appr_tt=mp->cur_tt;
11718       }
11719       @<Subdivide for a new level of intersection@>;
11720       goto CONTINUE;
11721     }
11722     if ( mp->time_to_go>0 ) {
11723       decr(mp->time_to_go);
11724     } else { 
11725       while ( mp->appr_t<unity ) { 
11726         mp->appr_t+=mp->appr_t; mp->appr_tt+=mp->appr_tt;
11727       }
11728       mp->cur_t=mp->appr_t; mp->cur_tt=mp->appr_tt; return;
11729     }
11730     @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>;
11731   }
11732 }
11733
11734 @ The following variables are global, although they are used only by
11735 |cubic_intersection|, because it is necessary on some machines to
11736 split |cubic_intersection| up into two procedures.
11737
11738 @<Glob...@>=
11739 integer delx;integer dely; /* the components of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ */
11740 integer tol; /* bound on the uncertainly in the overlap test */
11741 unsigned int uv;
11742 unsigned int xy; /* pointers to the current packets of interest */
11743 integer three_l; /* |tol_step| times the bisection level */
11744 integer appr_t;integer appr_tt; /* best approximations known to the answers */
11745
11746 @ We shall assume that the coordinates are sufficiently non-extreme that
11747 integer overflow will not occur.
11748
11749 @<Initialize for intersections at level zero@>=
11750 q=link(p); qq=link(pp); mp->bisect_ptr=int_packets;
11751 u1r=right_x(p)-x_coord(p); u2r=left_x(q)-right_x(p);
11752 u3r=x_coord(q)-left_x(q); set_min_max(ur_packet);
11753 v1r=right_y(p)-y_coord(p); v2r=left_y(q)-right_y(p);
11754 v3r=y_coord(q)-left_y(q); set_min_max(vr_packet);
11755 x1r=right_x(pp)-x_coord(pp); x2r=left_x(qq)-right_x(pp);
11756 x3r=x_coord(qq)-left_x(qq); set_min_max(xr_packet);
11757 y1r=right_y(pp)-y_coord(pp); y2r=left_y(qq)-right_y(pp);
11758 y3r=y_coord(qq)-left_y(qq); set_min_max(yr_packet);
11759 mp->delx=x_coord(p)-x_coord(pp); mp->dely=y_coord(p)-y_coord(pp);
11760 mp->tol=0; mp->uv=r_packets; mp->xy=r_packets; 
11761 mp->three_l=0; mp->cur_t=1; mp->cur_tt=1
11762
11763 @ @<Subdivide for a new level of intersection@>=
11764 stack_dx=mp->delx; stack_dy=mp->dely; stack_tol=mp->tol; 
11765 stack_uv=mp->uv; stack_xy=mp->xy;
11766 mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr+int_increment;
11767 mp->cur_t+=mp->cur_t; mp->cur_tt+=mp->cur_tt;
11768 u1l=stack_1(u_packet(mp->uv)); u3r=stack_3(u_packet(mp->uv));
11769 u2l=half(u1l+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11770 u2r=half(u3r+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11771 u3l=half(u2l+u2r); u1r=u3l;
11772 set_min_max(ul_packet); set_min_max(ur_packet);
11773 v1l=stack_1(v_packet(mp->uv)); v3r=stack_3(v_packet(mp->uv));
11774 v2l=half(v1l+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11775 v2r=half(v3r+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11776 v3l=half(v2l+v2r); v1r=v3l;
11777 set_min_max(vl_packet); set_min_max(vr_packet);
11778 x1l=stack_1(x_packet(mp->xy)); x3r=stack_3(x_packet(mp->xy));
11779 x2l=half(x1l+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11780 x2r=half(x3r+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11781 x3l=half(x2l+x2r); x1r=x3l;
11782 set_min_max(xl_packet); set_min_max(xr_packet);
11783 y1l=stack_1(y_packet(mp->xy)); y3r=stack_3(y_packet(mp->xy));
11784 y2l=half(y1l+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11785 y2r=half(y3r+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11786 y3l=half(y2l+y2r); y1r=y3l;
11787 set_min_max(yl_packet); set_min_max(yr_packet);
11788 mp->uv=l_packets; mp->xy=l_packets;
11789 mp->delx+=mp->delx; mp->dely+=mp->dely;
11790 mp->tol=mp->tol-mp->three_l+mp->tol_step; 
11791 mp->tol+=mp->tol; mp->three_l=mp->three_l+mp->tol_step
11792
11793 @ @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>=
11794 NOT_FOUND: 
11795 if ( odd(mp->cur_tt) ) {
11796   if ( odd(mp->cur_t) ) {
11797      @<Descend to the previous level and |goto not_found|@>;
11798   } else { 
11799     incr(mp->cur_t);
11800     mp->delx=mp->delx+stack_1(u_packet(mp->uv))+stack_2(u_packet(mp->uv))
11801       +stack_3(u_packet(mp->uv));
11802     mp->dely=mp->dely+stack_1(v_packet(mp->uv))+stack_2(v_packet(mp->uv))
11803       +stack_3(v_packet(mp->uv));
11804     mp->uv=mp->uv+int_packets; /* switch from |l_packet| to |r_packet| */
11805     decr(mp->cur_tt); mp->xy=mp->xy-int_packets; 
11806          /* switch from |r_packet| to |l_packet| */
11807     mp->delx=mp->delx+stack_1(x_packet(mp->xy))+stack_2(x_packet(mp->xy))
11808       +stack_3(x_packet(mp->xy));
11809     mp->dely=mp->dely+stack_1(y_packet(mp->xy))+stack_2(y_packet(mp->xy))
11810       +stack_3(y_packet(mp->xy));
11811   }
11812 } else { 
11813   incr(mp->cur_tt); mp->tol=mp->tol+mp->three_l;
11814   mp->delx=mp->delx-stack_1(x_packet(mp->xy))-stack_2(x_packet(mp->xy))
11815     -stack_3(x_packet(mp->xy));
11816   mp->dely=mp->dely-stack_1(y_packet(mp->xy))-stack_2(y_packet(mp->xy))
11817     -stack_3(y_packet(mp->xy));
11818   mp->xy=mp->xy+int_packets; /* switch from |l_packet| to |r_packet| */
11819 }
11820
11821 @ @<Descend to the previous level...@>=
11822
11823   mp->cur_t=halfp(mp->cur_t); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt);
11824   if ( mp->cur_t==0 ) return;
11825   mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr-int_increment; 
11826   mp->three_l=mp->three_l-mp->tol_step;
11827   mp->delx=stack_dx; mp->dely=stack_dy; mp->tol=stack_tol; 
11828   mp->uv=stack_uv; mp->xy=stack_xy;
11829   goto NOT_FOUND;
11830 }
11831
11832 @ The |path_intersection| procedure is much simpler.
11833 It invokes |cubic_intersection| in lexicographic order until finding a
11834 pair of cubics that intersect. The final intersection times are placed in
11835 |cur_t| and~|cur_tt|.
11836
11837 @c void mp_path_intersection (MP mp,pointer h, pointer hh) {
11838   pointer p,pp; /* link registers that traverse the given paths */
11839   integer n,nn; /* integer parts of intersection times, minus |unity| */
11840   @<Change one-point paths into dead cycles@>;
11841   mp->tol_step=0;
11842   do {  
11843     n=-unity; p=h;
11844     do {  
11845       if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
11846         nn=-unity; pp=hh;
11847         do {  
11848           if ( right_type(pp)!=mp_endpoint )  { 
11849             mp_cubic_intersection(mp, p,pp);
11850             if ( mp->cur_t>0 ) { 
11851               mp->cur_t=mp->cur_t+n; mp->cur_tt=mp->cur_tt+nn; 
11852               return;
11853             }
11854           }
11855           nn=nn+unity; pp=link(pp);
11856         } while (pp!=hh);
11857       }
11858       n=n+unity; p=link(p);
11859     } while (p!=h);
11860     mp->tol_step=mp->tol_step+3;
11861   } while (mp->tol_step<=3);
11862   mp->cur_t=-unity; mp->cur_tt=-unity;
11863 }
11864
11865 @ @<Change one-point paths...@>=
11866 if ( right_type(h)==mp_endpoint ) {
11867   right_x(h)=x_coord(h); left_x(h)=x_coord(h);
11868   right_y(h)=y_coord(h); left_y(h)=y_coord(h); right_type(h)=mp_explicit;
11869 }
11870 if ( right_type(hh)==mp_endpoint ) {
11871   right_x(hh)=x_coord(hh); left_x(hh)=x_coord(hh);
11872   right_y(hh)=y_coord(hh); left_y(hh)=y_coord(hh); right_type(hh)=mp_explicit;
11873 }
11874
11875 @* \[24] Dynamic linear equations.
11876 \MP\ users define variables implicitly by stating equations that should be
11877 satisfied; the computer is supposed to be smart enough to solve those equations.
11878 And indeed, the computer tries valiantly to do so, by distinguishing five
11879 different types of numeric values:
11880
11881 \smallskip\hang
11882 |type(p)=mp_known| is the nice case, when |value(p)| is the |scaled| value
11883 of the variable whose address is~|p|.
11884
11885 \smallskip\hang
11886 |type(p)=mp_dependent| means that |value(p)| is not present, but |dep_list(p)|
11887 points to a {\sl dependency list\/} that expresses the value of variable~|p|
11888 as a |scaled| number plus a sum of independent variables with |fraction|
11889 coefficients.
11890
11891 \smallskip\hang
11892 |type(p)=mp_independent| means that |value(p)=64s+m|, where |s>0| is a ``serial
11893 number'' reflecting the time this variable was first used in an equation;
11894 also |0<=m<64|, and each dependent variable
11895 that refers to this one is actually referring to the future value of
11896 this variable times~$2^m$. (Usually |m=0|, but higher degrees of
11897 scaling are sometimes needed to keep the coefficients in dependency lists
11898 from getting too large. The value of~|m| will always be even.)
11899
11900 \smallskip\hang
11901 |type(p)=mp_numeric_type| means that variable |p| hasn't appeared in an
11902 equation before, but it has been explicitly declared to be numeric.
11903
11904 \smallskip\hang
11905 |type(p)=undefined| means that variable |p| hasn't appeared before.
11906
11907 \smallskip\noindent
11908 We have actually discussed these five types in the reverse order of their
11909 history during a computation: Once |known|, a variable never again
11910 becomes |dependent|; once |dependent|, it almost never again becomes
11911 |mp_independent|; once |mp_independent|, it never again becomes |mp_numeric_type|;
11912 and once |mp_numeric_type|, it never again becomes |undefined| (except
11913 of course when the user specifically decides to scrap the old value
11914 and start again). A backward step may, however, take place: Sometimes
11915 a |dependent| variable becomes |mp_independent| again, when one of the
11916 independent variables it depends on is reverting to |undefined|.
11917
11918
11919 The next patch detects overflow of independent-variable serial
11920 numbers. Diagnosed and patched by Thorsten Dahlheimer.
11921
11922 @d s_scale 64 /* the serial numbers are multiplied by this factor */
11923 @d max_indep_vars 0177777777 /* $2^{25}-1$ */
11924 @d max_serial_no 017777777700 /* |max_indep_vars*s_scale| */
11925 @d new_indep(A)  /* create a new independent variable */
11926   { if ( mp->serial_no==max_serial_no )
11927     mp_fatal_error(mp, "variable instance identifiers exhausted");
11928   type((A))=mp_independent; mp->serial_no=mp->serial_no+s_scale;
11929   value((A))=mp->serial_no;
11930   }
11931
11932 @<Glob...@>=
11933 integer serial_no; /* the most recent serial number, times |s_scale| */
11934
11935 @ @<Make variable |q+s| newly independent@>=new_indep(q+s)
11936
11937 @ But how are dependency lists represented? It's simple: The linear combination
11938 $\alpha_1v_1+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$ appears in |k+1| value nodes. If
11939 |q=dep_list(p)| points to this list, and if |k>0|, then |value(q)=
11940 @t$\alpha_1$@>| (which is a |fraction|); |info(q)| points to the location
11941 of $\alpha_1$; and |link(p)| points to the dependency list
11942 $\alpha_2v_2+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$. On the other hand if |k=0|,
11943 then |value(q)=@t$\beta$@>| (which is |scaled|) and |info(q)=null|.
11944 The independent variables $v_1$, \dots,~$v_k$ have been sorted so that
11945 they appear in decreasing order of their |value| fields (i.e., of
11946 their serial numbers). \ (It is convenient to use decreasing order,
11947 since |value(null)=0|. If the independent variables were not sorted by
11948 serial number but by some other criterion, such as their location in |mem|,
11949 the equation-solving mechanism would be too system-dependent, because
11950 the ordering can affect the computed results.)
11951
11952 The |link| field in the node that contains the constant term $\beta$ is
11953 called the {\sl final link\/} of the dependency list. \MP\ maintains
11954 a doubly-linked master list of all dependency lists, in terms of a permanently
11955 allocated node
11956 in |mem| called |dep_head|. If there are no dependencies, we have
11957 |link(dep_head)=dep_head| and |prev_dep(dep_head)=dep_head|;
11958 otherwise |link(dep_head)| points to the first dependent variable, say~|p|,
11959 and |prev_dep(p)=dep_head|. We have |type(p)=mp_dependent|, and |dep_list(p)|
11960 points to its dependency list. If the final link of that dependency list
11961 occurs in location~|q|, then |link(q)| points to the next dependent
11962 variable (say~|r|); and we have |prev_dep(r)=q|, etc.
11963
11964 @d dep_list(A) link(value_loc((A)))
11965   /* half of the |value| field in a |dependent| variable */
11966 @d prev_dep(A) info(value_loc((A)))
11967   /* the other half; makes a doubly linked list */
11968 @d dep_node_size 2 /* the number of words per dependency node */
11969
11970 @<Initialize table entries...@>= mp->serial_no=0;
11971 link(dep_head)=dep_head; prev_dep(dep_head)=dep_head;
11972 info(dep_head)=null; dep_list(dep_head)=null;
11973
11974 @ Actually the description above contains a little white lie. There's
11975 another kind of variable called |mp_proto_dependent|, which is
11976 just like a |dependent| one except that the $\alpha$ coefficients
11977 in its dependency list are |scaled| instead of being fractions.
11978 Proto-dependency lists are mixed with dependency lists in the
11979 nodes reachable from |dep_head|.
11980
11981 @ Here is a procedure that prints a dependency list in symbolic form.
11982 The second parameter should be either |dependent| or |mp_proto_dependent|,
11983 to indicate the scaling of the coefficients.
11984
11985 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
11986 void mp_print_dependency (MP mp,pointer p, small_number t) {
11987   integer v; /* a coefficient */
11988   pointer pp,q; /* for list manipulation */
11989   pp=p;
11990   while (1) { 
11991     v=abs(value(p)); q=info(p);
11992     if ( q==null ) { /* the constant term */
11993       if ( (v!=0)||(p==pp) ) {
11994          if ( value(p)>0 ) if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, '+');
11995          mp_print_scaled(mp, value(p));
11996       }
11997       return;
11998     }
11999     @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>;
12000     if ( type(q)!=mp_independent ) mp_confusion(mp, "dep");
12001 @:this can't happen dep}{\quad dep@>
12002     mp_print_variable_name(mp, q); v=value(q) % s_scale;
12003     while ( v>0 ) { mp_print(mp, "*4"); v=v-2; }
12004     p=link(p);
12005   }
12006 }
12007
12008 @ @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>=
12009 if ( value(p)<0 ) mp_print_char(mp, '-');
12010 else if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, '+');
12011 if ( t==mp_dependent ) v=mp_round_fraction(mp, v);
12012 if ( v!=unity ) mp_print_scaled(mp, v)
12013
12014 @ The maximum absolute value of a coefficient in a given dependency list
12015 is returned by the following simple function.
12016
12017 @c fraction mp_max_coef (MP mp,pointer p) {
12018   fraction x; /* the maximum so far */
12019   x=0;
12020   while ( info(p)!=null ) {
12021     if ( abs(value(p))>x ) x=abs(value(p));
12022     p=link(p);
12023   }
12024   return x;
12025 }
12026
12027 @ One of the main operations needed on dependency lists is to add a multiple
12028 of one list to the other; we call this |p_plus_fq|, where |p| and~|q| point
12029 to dependency lists and |f| is a fraction.
12030
12031 If the coefficient of any independent variable becomes |coef_bound| or
12032 more, in absolute value, this procedure changes the type of that variable
12033 to `|independent_needing_fix|', and sets the global variable |fix_needed|
12034 to~|true|. The value of $|coef_bound|=\mu$ is chosen so that
12035 $\mu^2+\mu<8$; this means that the numbers we deal with won't
12036 get too large. (Instead of the ``optimum'' $\mu=(\sqrt{33}-1)/2\approx
12037 2.3723$, the safer value 7/3 is taken as the threshold.)
12038
12039 The changes mentioned in the preceding paragraph are actually done only if
12040 the global variable |watch_coefs| is |true|. But it usually is; in fact,
12041 it is |false| only when \MP\ is making a dependency list that will soon
12042 be equated to zero.
12043
12044 Several procedures that act on dependency lists, including |p_plus_fq|,
12045 set the global variable |dep_final| to the final (constant term) node of
12046 the dependency list that they produce.
12047
12048 @d coef_bound 04525252525 /* |fraction| approximation to 7/3 */
12049 @d independent_needing_fix 0
12050
12051 @<Glob...@>=
12052 boolean fix_needed; /* does at least one |independent| variable need scaling? */
12053 boolean watch_coefs; /* should we scale coefficients that exceed |coef_bound|? */
12054 pointer dep_final; /* location of the constant term and final link */
12055
12056 @ @<Set init...@>=
12057 mp->fix_needed=false; mp->watch_coefs=true;
12058
12059 @ The |p_plus_fq| procedure has a fourth parameter, |t|, that should be
12060 set to |mp_proto_dependent| if |p| is a proto-dependency list. In this
12061 case |f| will be |scaled|, not a |fraction|. Similarly, the fifth parameter~|tt|
12062 should be |mp_proto_dependent| if |q| is a proto-dependency list.
12063
12064 List |q| is unchanged by the operation; but list |p| is totally destroyed.
12065
12066 The final link of the dependency list or proto-dependency list returned
12067 by |p_plus_fq| is the same as the original final link of~|p|. Indeed, the
12068 constant term of the result will be located in the same |mem| location
12069 as the original constant term of~|p|.
12070
12071 Coefficients of the result are assumed to be zero if they are less than
12072 a certain threshold. This compensates for inevitable rounding errors,
12073 and tends to make more variables `|known|'. The threshold is approximately
12074 $10^{-5}$ in the case of normal dependency lists, $10^{-4}$ for
12075 proto-dependencies.
12076
12077 @d fraction_threshold 2685 /* a |fraction| coefficient less than this is zeroed */
12078 @d half_fraction_threshold 1342 /* half of |fraction_threshold| */
12079 @d scaled_threshold 8 /* a |scaled| coefficient less than this is zeroed */
12080 @d half_scaled_threshold 4 /* half of |scaled_threshold| */
12081
12082 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12083 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12084                       pointer q, small_number t, small_number tt) ;
12085
12086 @ @c
12087 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12088                       pointer q, small_number t, small_number tt) {
12089   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12090   pointer r,s; /* for list manipulation */
12091   integer mp_threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12092   integer v; /* temporary register */
12093   if ( t==mp_dependent ) mp_threshold=fraction_threshold;
12094   else mp_threshold=scaled_threshold;
12095   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12096   while (1) {
12097     if ( pp==qq ) {
12098       if ( pp==null ) {
12099        break;
12100       } else {
12101         @<Contribute a term from |p|, plus |f| times the
12102           corresponding term from |q|@>
12103       }
12104     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12105       @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>
12106     } else { 
12107      link(r)=p; r=p; p=link(p); pp=info(p);
12108     }
12109   }
12110   if ( t==mp_dependent )
12111     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_fraction(mp, value(q),f));
12112   else  
12113     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_scaled(mp, value(q),f));
12114   link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12115   return link(temp_head);
12116 }
12117
12118 @ @<Contribute a term from |p|, plus |f|...@>=
12119
12120   if ( tt==mp_dependent ) v=value(p)+mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12121   else v=value(p)+mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12122   value(p)=v; s=p; p=link(p);
12123   if ( abs(v)<mp_threshold ) {
12124     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12125   } else {
12126     if ( (abs(v)>=coef_bound)  && mp->watch_coefs ) { 
12127       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12128     }
12129     link(r)=s; r=s;
12130   };
12131   pp=info(p); q=link(q); qq=info(q);
12132 }
12133
12134 @ @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>=
12135
12136   if ( tt==mp_dependent ) v=mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12137   else v=mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12138   if ( abs(v)>halfp(mp_threshold) ) { 
12139     s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=v;
12140     if ( (abs(v)>=coef_bound) && mp->watch_coefs ) { 
12141       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12142     }
12143     link(r)=s; r=s;
12144   }
12145   q=link(q); qq=info(q);
12146 }
12147
12148 @ It is convenient to have another subroutine for the special case
12149 of |p_plus_fq| when |f=1.0|. In this routine lists |p| and |q| are
12150 both of the same type~|t| (either |dependent| or |mp_proto_dependent|).
12151
12152 @c pointer mp_p_plus_q (MP mp,pointer p, pointer q, small_number t) {
12153   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12154   pointer r,s; /* for list manipulation */
12155   integer mp_threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12156   integer v; /* temporary register */
12157   if ( t==mp_dependent ) mp_threshold=fraction_threshold;
12158   else mp_threshold=scaled_threshold;
12159   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12160   while (1) {
12161     if ( pp==qq ) {
12162       if ( pp==null ) {
12163         break;
12164       } else {
12165         @<Contribute a term from |p|, plus the
12166           corresponding term from |q|@>
12167       }
12168     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12169       s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=value(q);
12170       q=link(q); qq=info(q); link(r)=s; r=s;
12171     } else { 
12172       link(r)=p; r=p; p=link(p); pp=info(p);
12173     }
12174   }
12175   value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),value(q));
12176   link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12177   return link(temp_head);
12178 }
12179
12180 @ @<Contribute a term from |p|, plus the...@>=
12181
12182   v=value(p)+value(q);
12183   value(p)=v; s=p; p=link(p); pp=info(p);
12184   if ( abs(v)<mp_threshold ) {
12185     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12186   } else { 
12187     if ( (abs(v)>=coef_bound ) && mp->watch_coefs ) {
12188       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12189     }
12190     link(r)=s; r=s;
12191   }
12192   q=link(q); qq=info(q);
12193 }
12194
12195 @ A somewhat simpler routine will multiply a dependency list
12196 by a given constant~|v|. The constant is either a |fraction| less than
12197 |fraction_one|, or it is |scaled|. In the latter case we might be forced to
12198 convert a dependency list to a proto-dependency list.
12199 Parameters |t0| and |t1| are the list types before and after;
12200 they should agree unless |t0=mp_dependent| and |t1=mp_proto_dependent|
12201 and |v_is_scaled=true|.
12202
12203 @c pointer mp_p_times_v (MP mp,pointer p, integer v, small_number t0,
12204                          small_number t1, boolean v_is_scaled) {
12205   pointer r,s; /* for list manipulation */
12206   integer w; /* tentative coefficient */
12207   integer mp_threshold;
12208   boolean scaling_down;
12209   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=! v_is_scaled;
12210   if ( t1==mp_dependent ) mp_threshold=half_fraction_threshold;
12211   else mp_threshold=half_scaled_threshold;
12212   r=temp_head;
12213   while ( info(p)!=null ) {    
12214     if ( scaling_down ) w=mp_take_fraction(mp, v,value(p));
12215     else w=mp_take_scaled(mp, v,value(p));
12216     if ( abs(w)<=mp_threshold ) { 
12217       s=link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12218     } else {
12219       if ( abs(w)>=coef_bound ) { 
12220         mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12221       }
12222       link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=link(p);
12223     }
12224   }
12225   link(r)=p;
12226   if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
12227   else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
12228   return link(temp_head);
12229 };
12230
12231 @ Similarly, we sometimes need to divide a dependency list
12232 by a given |scaled| constant.
12233
12234 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12235 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, small_number 
12236   t0, small_number t1) ;
12237
12238 @ @c
12239 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, small_number 
12240   t0, small_number t1) {
12241   pointer r,s; /* for list manipulation */
12242   integer w; /* tentative coefficient */
12243   integer mp_threshold;
12244   boolean scaling_down;
12245   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=false;
12246   if ( t1==mp_dependent ) mp_threshold=half_fraction_threshold;
12247   else mp_threshold=half_scaled_threshold;
12248   r=temp_head;
12249   while ( info( p)!=null ) {
12250     if ( scaling_down ) {
12251       if ( abs(v)<02000000 ) w=mp_make_scaled(mp, value(p),v*010000);
12252       else w=mp_make_scaled(mp, mp_round_fraction(mp, value(p)),v);
12253     } else {
12254       w=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12255     }
12256     if ( abs(w)<=mp_threshold ) {
12257       s=link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12258     } else { 
12259       if ( abs(w)>=coef_bound ) {
12260          mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12261       }
12262       link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=link(p);
12263     }
12264   }
12265   link(r)=p; value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12266   return link(temp_head);
12267 };
12268
12269 @ Here's another utility routine for dependency lists. When an independent
12270 variable becomes dependent, we want to remove it from all existing
12271 dependencies. The |p_with_x_becoming_q| function computes the
12272 dependency list of~|p| after variable~|x| has been replaced by~|q|.
12273
12274 This procedure has basically the same calling conventions as |p_plus_fq|:
12275 List~|q| is unchanged; list~|p| is destroyed; the constant node and the
12276 final link are inherited from~|p|; and the fourth parameter tells whether
12277 or not |p| is |mp_proto_dependent|. However, the global variable |dep_final|
12278 is not altered if |x| does not occur in list~|p|.
12279
12280 @c pointer mp_p_with_x_becoming_q (MP mp,pointer p,
12281            pointer x, pointer q, small_number t) {
12282   pointer r,s; /* for list manipulation */
12283   integer v; /* coefficient of |x| */
12284   integer sx; /* serial number of |x| */
12285   s=p; r=temp_head; sx=value(x);
12286   while ( value(info(s))>sx ) { r=s; s=link(s); };
12287   if ( info(s)!=x ) { 
12288     return p;
12289   } else { 
12290     link(temp_head)=p; link(r)=link(s); v=value(s);
12291     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12292     return mp_p_plus_fq(mp, link(temp_head),v,q,t,mp_dependent);
12293   }
12294 }
12295
12296 @ Here's a simple procedure that reports an error when a variable
12297 has just received a known value that's out of the required range.
12298
12299 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12300 void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) ;
12301
12302 @ @c void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) { 
12303   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) { 
12304     print_err("Value is too large ("); mp_print_scaled(mp, x); mp_print_char(mp, ')');
12305 @.Value is too large@>
12306     help4("The equation I just processed has given some variable")
12307       ("a value of 4096 or more. Continue and I'll try to cope")
12308       ("with that big value; but it might be dangerous.")
12309       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
12310     mp_error(mp);
12311   }
12312 }
12313
12314 @ When a dependent variable becomes known, the following routine
12315 removes its dependency list. Here |p| points to the variable, and
12316 |q| points to the dependency list (which is one node long).
12317
12318 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12319 void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) ;
12320
12321 @ @c void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) {
12322   int t; /* the previous type */
12323   prev_dep(link(q))=prev_dep(p);
12324   link(prev_dep(p))=link(q); t=type(p);
12325   type(p)=mp_known; value(p)=value(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
12326   if ( abs(value(p))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(p));
12327   if (( mp->internal[mp_tracing_equations]>0) && mp_interesting(mp, p) ) {
12328     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "#### ");
12329 @:]]]\#\#\#\#_}{\.{\#\#\#\#}@>
12330     mp_print_variable_name(mp, p); 
12331     mp_print_char(mp, '='); mp_print_scaled(mp, value(p));
12332     mp_end_diagnostic(mp, false);
12333   }
12334   if (( mp->cur_exp==p ) && mp->cur_type==t ) {
12335     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=value(p);
12336     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
12337   }
12338 }
12339
12340 @ The |fix_dependencies| routine is called into action when |fix_needed|
12341 has been triggered. The program keeps a list~|s| of independent variables
12342 whose coefficients must be divided by~4.
12343
12344 In unusual cases, this fixup process might reduce one or more coefficients
12345 to zero, so that a variable will become known more or less by default.
12346
12347 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12348 void mp_fix_dependencies (MP mp);
12349
12350 @ @c void mp_fix_dependencies (MP mp) {
12351   pointer p,q,r,s,t; /* list manipulation registers */
12352   pointer x; /* an independent variable */
12353   r=link(dep_head); s=null;
12354   while ( r!=dep_head ){ 
12355     t=r;
12356     @<Run through the dependency list for variable |t|, fixing
12357       all nodes, and ending with final link~|q|@>;
12358     r=link(q);
12359     if ( q==dep_list(t) ) mp_make_known(mp, t,q);
12360   }
12361   while ( s!=null ) { 
12362     p=link(s); x=info(s); free_avail(s); s=p;
12363     type(x)=mp_independent; value(x)=value(x)+2;
12364   }
12365   mp->fix_needed=false;
12366 }
12367
12368 @ @d independent_being_fixed 1 /* this variable already appears in |s| */
12369
12370 @<Run through the dependency list for variable |t|...@>=
12371 r=value_loc(t); /* |link(r)=dep_list(t)| */
12372 while (1) { 
12373   q=link(r); x=info(q);
12374   if ( x==null ) break;
12375   if ( type(x)<=independent_being_fixed ) {
12376     if ( type(x)<independent_being_fixed ) {
12377       p=mp_get_avail(mp); link(p)=s; s=p;
12378       info(s)=x; type(x)=independent_being_fixed;
12379     }
12380     value(q)=value(q) / 4;
12381     if ( value(q)==0 ) {
12382       link(r)=link(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size); q=r;
12383     }
12384   }
12385   r=q;
12386 }
12387
12388
12389 @ The |new_dep| routine installs a dependency list~|p| into the value node~|q|,
12390 linking it into the list of all known dependencies. We assume that
12391 |dep_final| points to the final node of list~|p|.
12392
12393 @c void mp_new_dep (MP mp,pointer q, pointer p) {
12394   pointer r; /* what used to be the first dependency */
12395   dep_list(q)=p; prev_dep(q)=dep_head;
12396   r=link(dep_head); link(mp->dep_final)=r; prev_dep(r)=mp->dep_final;
12397   link(dep_head)=q;
12398 }
12399
12400 @ Here is one of the ways a dependency list gets started.
12401 The |const_dependency| routine produces a list that has nothing but
12402 a constant term.
12403
12404 @c pointer mp_const_dependency (MP mp, scaled v) {
12405   mp->dep_final=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12406   value(mp->dep_final)=v; info(mp->dep_final)=null;
12407   return mp->dep_final;
12408 }
12409
12410 @ And here's a more interesting way to start a dependency list from scratch:
12411 The parameter to |single_dependency| is the location of an
12412 independent variable~|x|, and the result is the simple dependency list
12413 `|x+0|'.
12414
12415 In the unlikely event that the given independent variable has been doubled so
12416 often that we can't refer to it with a nonzero coefficient,
12417 |single_dependency| returns the simple list `0'.  This case can be
12418 recognized by testing that the returned list pointer is equal to
12419 |dep_final|.
12420
12421 @c pointer mp_single_dependency (MP mp,pointer p) {
12422   pointer q; /* the new dependency list */
12423   integer m; /* the number of doublings */
12424   m=value(p) % s_scale;
12425   if ( m>28 ) {
12426     return mp_const_dependency(mp, 0);
12427   } else { 
12428     q=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12429     value(q)=two_to_the(28-m); info(q)=p;
12430     link(q)=mp_const_dependency(mp, 0);
12431     return q;
12432   }
12433 }
12434
12435 @ We sometimes need to make an exact copy of a dependency list.
12436
12437 @c pointer mp_copy_dep_list (MP mp,pointer p) {
12438   pointer q; /* the new dependency list */
12439   q=mp_get_node(mp, dep_node_size); mp->dep_final=q;
12440   while (1) { 
12441     info(mp->dep_final)=info(p); value(mp->dep_final)=value(p);
12442     if ( info(mp->dep_final)==null ) break;
12443     link(mp->dep_final)=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12444     mp->dep_final=link(mp->dep_final); p=link(p);
12445   }
12446   return q;
12447 }
12448
12449 @ But how do variables normally become known? Ah, now we get to the heart of the
12450 equation-solving mechanism. The |linear_eq| procedure is given a |dependent|
12451 or |mp_proto_dependent| list,~|p|, in which at least one independent variable
12452 appears. It equates this list to zero, by choosing an independent variable
12453 with the largest coefficient and making it dependent on the others. The
12454 newly dependent variable is eliminated from all current dependencies,
12455 thereby possibly making other dependent variables known.
12456
12457 The given list |p| is, of course, totally destroyed by all this processing.
12458
12459 @c void mp_linear_eq (MP mp, pointer p, small_number t) {
12460   pointer q,r,s; /* for link manipulation */
12461   pointer x; /* the variable that loses its independence */
12462   integer n; /* the number of times |x| had been halved */
12463   integer v; /* the coefficient of |x| in list |p| */
12464   pointer prev_r; /* lags one step behind |r| */
12465   pointer final_node; /* the constant term of the new dependency list */
12466   integer w; /* a tentative coefficient */
12467    @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>;
12468   x=info(q); n=value(x) % s_scale;
12469   @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>;
12470   if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) {
12471     @<Display the new dependency@>;
12472   }
12473   @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>;
12474   @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>;
12475   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
12476 }
12477
12478 @ @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>=
12479 q=p; r=link(p); v=value(q);
12480 while ( info(r)!=null ) { 
12481   if ( abs(value(r))>abs(v) ) { q=r; v=value(r); };
12482   r=link(r);
12483 }
12484
12485 @ Here we want to change the coefficients from |scaled| to |fraction|,
12486 except in the constant term. In the common case of a trivial equation
12487 like `\.{x=3.14}', we will have |v=-fraction_one|, |q=p|, and |t=mp_dependent|.
12488
12489 @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>=
12490 s=temp_head; link(s)=p; r=p;
12491 do { 
12492   if ( r==q ) {
12493     link(s)=link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12494   } else  { 
12495     w=mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12496     if ( abs(w)<=half_fraction_threshold ) {
12497       link(s)=link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12498     } else { 
12499       value(r)=-w; s=r;
12500     }
12501   }
12502   r=link(s);
12503 } while (info(r)!=null);
12504 if ( t==mp_proto_dependent ) {
12505   value(r)=-mp_make_scaled(mp, value(r),v);
12506 } else if ( v!=-fraction_one ) {
12507   value(r)=-mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12508 }
12509 final_node=r; p=link(temp_head)
12510
12511 @ @<Display the new dependency@>=
12512 if ( mp_interesting(mp, x) ) {
12513   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "## "); 
12514   mp_print_variable_name(mp, x);
12515 @:]]]\#\#_}{\.{\#\#}@>
12516   w=n;
12517   while ( w>0 ) { mp_print(mp, "*4"); w=w-2;  };
12518   mp_print_char(mp, '='); mp_print_dependency(mp, p,mp_dependent); 
12519   mp_end_diagnostic(mp, false);
12520 }
12521
12522 @ @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>=
12523 prev_r=dep_head; r=link(dep_head);
12524 while ( r!=dep_head ) {
12525   s=dep_list(r); q=mp_p_with_x_becoming_q(mp, s,x,p,type(r));
12526   if ( info(q)==null ) {
12527     mp_make_known(mp, r,q);
12528   } else { 
12529     dep_list(r)=q;
12530     do {  q=link(q); } while (info(q)!=null);
12531     prev_r=q;
12532   }
12533   r=link(prev_r);
12534 }
12535
12536 @ @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>=
12537 if ( n>0 ) @<Divide list |p| by $2^n$@>;
12538 if ( info(p)==null ) {
12539   type(x)=mp_known;
12540   value(x)=value(p);
12541   if ( abs(value(x))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(x));
12542   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
12543   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
12544     mp->cur_exp=value(x); mp->cur_type=mp_known;
12545     mp_free_node(mp, x,value_node_size);
12546   }
12547 } else { 
12548   type(x)=mp_dependent; mp->dep_final=final_node; mp_new_dep(mp, x,p);
12549   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) mp->cur_type=mp_dependent;
12550 }
12551
12552 @ @<Divide list |p| by $2^n$@>=
12553
12554   s=temp_head; link(temp_head)=p; r=p;
12555   do {  
12556     if ( n>30 ) w=0;
12557     else w=value(r) / two_to_the(n);
12558     if ( (abs(w)<=half_fraction_threshold)&&(info(r)!=null) ) {
12559       link(s)=link(r);
12560       mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12561     } else { 
12562       value(r)=w; s=r;
12563     }
12564     r=link(s);
12565   } while (info(s)!=null);
12566   p=link(temp_head);
12567 }
12568
12569 @ The |check_mem| procedure, which is used only when \MP\ is being
12570 debugged, makes sure that the current dependency lists are well formed.
12571
12572 @<Check the list of linear dependencies@>=
12573 q=dep_head; p=link(q);
12574 while ( p!=dep_head ) {
12575   if ( prev_dep(p)!=q ) {
12576     mp_print_nl(mp, "Bad PREVDEP at "); mp_print_int(mp, p);
12577 @.Bad PREVDEP...@>
12578   }
12579   p=dep_list(p);
12580   while (1) {
12581     r=info(p); q=p; p=link(q);
12582     if ( r==null ) break;
12583     if ( value(info(p))>=value(r) ) {
12584       mp_print_nl(mp, "Out of order at "); mp_print_int(mp, p);
12585 @.Out of order...@>
12586     }
12587   }
12588 }
12589
12590 @* \[25] Dynamic nonlinear equations.
12591 Variables of numeric type are maintained by the general scheme of
12592 independent, dependent, and known values that we have just studied;
12593 and the components of pair and transform variables are handled in the
12594 same way. But \MP\ also has five other types of values: \&{boolean},
12595 \&{string}, \&{pen}, \&{path}, and \&{picture}; what about them?
12596
12597 Equations are allowed between nonlinear quantities, but only in a
12598 simple form. Two variables that haven't yet been assigned values are
12599 either equal to each other, or they're not.
12600
12601 Before a boolean variable has received a value, its type is |mp_unknown_boolean|;
12602 similarly, there are variables whose type is |mp_unknown_string|, |mp_unknown_pen|,
12603 |mp_unknown_path|, and |mp_unknown_picture|. In such cases the value is either
12604 |null| (which means that no other variables are equivalent to this one), or
12605 it points to another variable of the same undefined type. The pointers in the
12606 latter case form a cycle of nodes, which we shall call a ``ring.''
12607 Rings of undefined variables may include capsules, which arise as
12608 intermediate results within expressions or as \&{expr} parameters to macros.
12609
12610 When one member of a ring receives a value, the same value is given to
12611 all the other members. In the case of paths and pictures, this implies
12612 making separate copies of a potentially large data structure; users should
12613 restrain their enthusiasm for such generality, unless they have lots and
12614 lots of memory space.
12615
12616 @ The following procedure is called when a capsule node is being
12617 added to a ring (e.g., when an unknown variable is mentioned in an expression).
12618
12619 @c pointer mp_new_ring_entry (MP mp,pointer p) {
12620   pointer q; /* the new capsule node */
12621   q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
12622   type(q)=type(p);
12623   if ( value(p)==null ) value(q)=p; else value(q)=value(p);
12624   value(p)=q;
12625   return q;
12626 }
12627
12628 @ Conversely, we might delete a capsule or a variable before it becomes known.
12629 The following procedure simply detaches a quantity from its ring,
12630 without recycling the storage.
12631
12632 @<Declare the recycling subroutines@>=
12633 void mp_ring_delete (MP mp,pointer p) {
12634   pointer q; 
12635   q=value(p);
12636   if ( q!=null ) if ( q!=p ){ 
12637     while ( value(q)!=p ) q=value(q);
12638     value(q)=value(p);
12639   }
12640 }
12641
12642 @ Eventually there might be an equation that assigns values to all of the
12643 variables in a ring. The |nonlinear_eq| subroutine does the necessary
12644 propagation of values.
12645
12646 If the parameter |flush_p| is |true|, node |p| itself needn't receive a
12647 value, it will soon be recycled.
12648
12649 @c void mp_nonlinear_eq (MP mp,integer v, pointer p, boolean flush_p) {
12650   small_number t; /* the type of ring |p| */
12651   pointer q,r; /* link manipulation registers */
12652   t=type(p)-unknown_tag; q=value(p);
12653   if ( flush_p ) type(p)=mp_vacuous; else p=q;
12654   do {  
12655     r=value(q); type(q)=t;
12656     switch (t) {
12657     case mp_boolean_type: value(q)=v; break;
12658     case mp_string_type: value(q)=v; add_str_ref(v); break;
12659     case mp_pen_type: value(q)=copy_pen(v); break;
12660     case mp_path_type: value(q)=mp_copy_path(mp, v); break;
12661     case mp_picture_type: value(q)=v; add_edge_ref(v); break;
12662     } /* there ain't no more cases */
12663     q=r;
12664   } while (q!=p);
12665 }
12666
12667 @ If two members of rings are equated, and if they have the same type,
12668 the |ring_merge| procedure is called on to make them equivalent.
12669
12670 @c void mp_ring_merge (MP mp,pointer p, pointer q) {
12671   pointer r; /* traverses one list */
12672   r=value(p);
12673   while ( r!=p ) {
12674     if ( r==q ) {
12675       @<Exclaim about a redundant equation@>;
12676       return;
12677     };
12678     r=value(r);
12679   }
12680   r=value(p); value(p)=value(q); value(q)=r;
12681 }
12682
12683 @ @<Exclaim about a redundant equation@>=
12684
12685   print_err("Redundant equation");
12686 @.Redundant equation@>
12687   help2("I already knew that this equation was true.")
12688    ("But perhaps no harm has been done; let's continue.");
12689   mp_put_get_error(mp);
12690 }
12691
12692 @* \[26] Introduction to the syntactic routines.
12693 Let's pause a moment now and try to look at the Big Picture.
12694 The \MP\ program consists of three main parts: syntactic routines,
12695 semantic routines, and output routines. The chief purpose of the
12696 syntactic routines is to deliver the user's input to the semantic routines,
12697 while parsing expressions and locating operators and operands. The
12698 semantic routines act as an interpreter responding to these operators,
12699 which may be regarded as commands. And the output routines are
12700 periodically called on to produce compact font descriptions that can be
12701 used for typesetting or for making interim proof drawings. We have
12702 discussed the basic data structures and many of the details of semantic
12703 operations, so we are good and ready to plunge into the part of \MP\ that
12704 actually controls the activities.
12705
12706 Our current goal is to come to grips with the |get_next| procedure,
12707 which is the keystone of \MP's input mechanism. Each call of |get_next|
12708 sets the value of three variables |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|,
12709 representing the next input token.
12710 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
12711   \hbox{|cur_cmd| denotes a command code from the long list of codes
12712    given earlier;}\cr
12713   \hbox{|cur_mod| denotes a modifier of the command code;}\cr
12714   \hbox{|cur_sym| is the hash address of the symbolic token that was
12715    just scanned,}\cr
12716   \hbox{\qquad or zero in the case of a numeric or string
12717    or capsule token.}\cr}}$$
12718 Underlying this external behavior of |get_next| is all the machinery
12719 necessary to convert from character files to tokens. At a given time we
12720 may be only partially finished with the reading of several files (for
12721 which \&{input} was specified), and partially finished with the expansion
12722 of some user-defined macros and/or some macro parameters, and partially
12723 finished reading some text that the user has inserted online,
12724 and so on. When reading a character file, the characters must be
12725 converted to tokens; comments and blank spaces must
12726 be removed, numeric and string tokens must be evaluated.
12727
12728 To handle these situations, which might all be present simultaneously,
12729 \MP\ uses various stacks that hold information about the incomplete
12730 activities, and there is a finite state control for each level of the
12731 input mechanism. These stacks record the current state of an implicitly
12732 recursive process, but the |get_next| procedure is not recursive.
12733
12734 @<Glob...@>=
12735 eight_bits cur_cmd; /* current command set by |get_next| */
12736 integer cur_mod; /* operand of current command */
12737 halfword cur_sym; /* hash address of current symbol */
12738
12739 @ The |print_cmd_mod| routine prints a symbolic interpretation of a
12740 command code and its modifier.
12741 It consists of a rather tedious sequence of print
12742 commands, and most of it is essentially an inverse to the |primitive|
12743 routine that enters a \MP\ primitive into |hash| and |eqtb|. Therefore almost
12744 all of this procedure appears elsewhere in the program, together with the
12745 corresponding |primitive| calls.
12746
12747 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>=
12748 void mp_print_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12749  switch (c) {
12750   @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>
12751   default: mp_print(mp, "[unknown command code!]"); break;
12752   }
12753 }
12754
12755 @ Here is a procedure that displays a given command in braces, in the
12756 user's transcript file.
12757
12758 @d show_cur_cmd_mod mp_show_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod)
12759
12760 @c 
12761 void mp_show_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12762   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
12763   mp_print_cmd_mod(mp, c,m); mp_print_char(mp, '}');
12764   mp_end_diagnostic(mp, false);
12765 }
12766
12767 @* \[27] Input stacks and states.
12768 The state of \MP's input mechanism appears in the input stack, whose
12769 entries are records with five fields, called |index|, |start|, |loc|,
12770 |limit|, and |name|. The top element of this stack is maintained in a
12771 global variable for which no subscripting needs to be done; the other
12772 elements of the stack appear in an array. Hence the stack is declared thus:
12773
12774 @<Types...@>=
12775 typedef struct {
12776   quarterword index_field;
12777   halfword start_field, loc_field, limit_field, name_field;
12778 } in_state_record;
12779
12780 @ @<Glob...@>=
12781 in_state_record *input_stack;
12782 integer input_ptr; /* first unused location of |input_stack| */
12783 integer max_in_stack; /* largest value of |input_ptr| when pushing */
12784 in_state_record cur_input; /* the ``top'' input state */
12785 int stack_size; /* maximum number of simultaneous input sources */
12786
12787 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12788 mp->stack_size = 300;
12789 mp->input_stack = xmalloc((mp->stack_size+1),sizeof(in_state_record));
12790
12791 @ @<Dealloc variables@>=
12792 xfree(mp->input_stack);
12793
12794 @ We've already defined the special variable |loc==cur_input.loc_field|
12795 in our discussion of basic input-output routines. The other components of
12796 |cur_input| are defined in the same way:
12797
12798 @d index mp->cur_input.index_field /* reference for buffer information */
12799 @d start mp->cur_input.start_field /* starting position in |buffer| */
12800 @d limit mp->cur_input.limit_field /* end of current line in |buffer| */
12801 @d name mp->cur_input.name_field /* name of the current file */
12802
12803 @ Let's look more closely now at the five control variables
12804 (|index|,~|start|,~|loc|,~|limit|,~|name|),
12805 assuming that \MP\ is reading a line of characters that have been input
12806 from some file or from the user's terminal. There is an array called
12807 |buffer| that acts as a stack of all lines of characters that are
12808 currently being read from files, including all lines on subsidiary
12809 levels of the input stack that are not yet completed. \MP\ will return to
12810 the other lines when it is finished with the present input file.
12811
12812 (Incidentally, on a machine with byte-oriented addressing, it would be
12813 appropriate to combine |buffer| with the |str_pool| array,
12814 letting the buffer entries grow downward from the top of the string pool
12815 and checking that these two tables don't bump into each other.)
12816
12817 The line we are currently working on begins in position |start| of the
12818 buffer; the next character we are about to read is |buffer[loc]|; and
12819 |limit| is the location of the last character present. We always have
12820 |loc<=limit|. For convenience, |buffer[limit]| has been set to |"%"|, so
12821 that the end of a line is easily sensed.
12822
12823 The |name| variable is a string number that designates the name of
12824 the current file, if we are reading an ordinary text file.  Special codes
12825 |is_term..max_spec_src| indicate other sources of input text.
12826
12827 @d is_term 0 /* |name| value when reading from the terminal for normal input */
12828 @d is_read 1 /* |name| value when executing a \&{readstring} or \&{readfrom} */
12829 @d is_scantok 2 /* |name| value when reading text generated by \&{scantokens} */
12830 @d max_spec_src is_scantok
12831
12832 @ Additional information about the current line is available via the
12833 |index| variable, which counts how many lines of characters are present
12834 in the buffer below the current level. We have |index=0| when reading
12835 from the terminal and prompting the user for each line; then if the user types,
12836 e.g., `\.{input figs}', we will have |index=1| while reading
12837 the file \.{figs.mp}. However, it does not follow that |index| is the
12838 same as the input stack pointer, since many of the levels on the input
12839 stack may come from token lists and some |index| values may correspond
12840 to \.{MPX} files that are not currently on the stack.
12841
12842 The global variable |in_open| is equal to the highest |index| value counting
12843 \.{MPX} files but excluding token-list input levels.  Thus, the number of
12844 partially read lines in the buffer is |in_open+1| and we have |in_open>=index|
12845 when we are not reading a token list.
12846
12847 If we are not currently reading from the terminal,
12848 we are reading from the file variable |input_file[index]|. We use
12849 the notation |terminal_input| as a convenient abbreviation for |name=is_term|,
12850 and |cur_file| as an abbreviation for |input_file[index]|.
12851
12852 When \MP\ is not reading from the terminal, the global variable |line| contains
12853 the line number in the current file, for use in error messages. More precisely,
12854 |line| is a macro for |line_stack[index]| and the |line_stack| array gives
12855 the line number for each file in the |input_file| array.
12856
12857 When an \.{MPX} file is opened the file name is stored in the |mpx_name|
12858 array so that the name doesn't get lost when the file is temporarily removed
12859 from the input stack.
12860 Thus when |input_file[k]| is an \.{MPX} file, its name is |mpx_name[k]|
12861 and it contains translated \TeX\ pictures for |input_file[k-1]|.
12862 Since this is not an \.{MPX} file, we have
12863 $$ \hbox{|mpx_name[k-1]<=absent|}. $$
12864 This |name| field is set to |finished| when |input_file[k]| is completely
12865 read.
12866
12867 If more information about the input state is needed, it can be
12868 included in small arrays like those shown here. For example,
12869 the current page or segment number in the input file might be put
12870 into a variable |page|, that is really a macro for the current entry
12871 in `\ignorespaces|page_stack:array[0..max_in_open] of integer|\unskip'
12872 by analogy with |line_stack|.
12873 @^system dependencies@>
12874
12875 @d terminal_input (name==is_term) /* are we reading from the terminal? */
12876 @d cur_file mp->input_file[index] /* the current |FILE *| variable */
12877 @d line mp->line_stack[index] /* current line number in the current source file */
12878 @d in_name mp->iname_stack[index] /* a string used to construct \.{MPX} file names */
12879 @d in_area mp->iarea_stack[index] /* another string for naming \.{MPX} files */
12880 @d absent 1 /* |name_field| value for unused |mpx_in_stack| entries */
12881 @d mpx_reading (mp->mpx_name[index]>absent)
12882   /* when reading a file, is it an \.{MPX} file? */
12883 @d finished 0
12884   /* |name_field| value when the corresponding \.{MPX} file is finished */
12885
12886 @<Glob...@>=
12887 integer in_open; /* the number of lines in the buffer, less one */
12888 unsigned int open_parens; /* the number of open text files */
12889 FILE  * *input_file ;
12890 integer *line_stack ; /* the line number for each file */
12891 char *  *iname_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12892 char *  *iarea_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12893 halfword*mpx_name  ;
12894
12895 @ @<Allocate or ...@>=
12896 mp->input_file  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(FILE *));
12897 mp->line_stack  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(integer));
12898 mp->iname_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12899 mp->iarea_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12900 mp->mpx_name    = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(halfword));
12901 {
12902   int k;
12903   for (k=0;k<=mp->max_in_open;k++) {
12904     mp->iname_stack[k] =NULL;
12905     mp->iarea_stack[k] =NULL;
12906   }
12907 }
12908
12909 @ @<Dealloc variables@>=
12910 {
12911   int l;
12912   for (l=0;l<=mp->max_in_open;l++) {
12913     xfree(mp->iname_stack[l]);
12914     xfree(mp->iarea_stack[l]);
12915   }
12916 }
12917 xfree(mp->input_file);
12918 xfree(mp->line_stack);
12919 xfree(mp->iname_stack);
12920 xfree(mp->iarea_stack);
12921 xfree(mp->mpx_name);
12922
12923
12924 @ However, all this discussion about input state really applies only to the
12925 case that we are inputting from a file. There is another important case,
12926 namely when we are currently getting input from a token list. In this case
12927 |index>max_in_open|, and the conventions about the other state variables
12928 are different:
12929
12930 \yskip\hang|loc| is a pointer to the current node in the token list, i.e.,
12931 the node that will be read next. If |loc=null|, the token list has been
12932 fully read.
12933
12934 \yskip\hang|start| points to the first node of the token list; this node
12935 may or may not contain a reference count, depending on the type of token
12936 list involved.
12937
12938 \yskip\hang|token_type|, which takes the place of |index| in the
12939 discussion above, is a code number that explains what kind of token list
12940 is being scanned.
12941
12942 \yskip\hang|name| points to the |eqtb| address of the control sequence
12943 being expanded, if the current token list is a macro not defined by
12944 \&{vardef}. Macros defined by \&{vardef} have |name=null|; their name
12945 can be deduced by looking at their first two parameters.
12946
12947 \yskip\hang|param_start|, which takes the place of |limit|, tells where
12948 the parameters of the current macro or loop text begin in the |param_stack|.
12949
12950 \yskip\noindent The |token_type| can take several values, depending on
12951 where the current token list came from:
12952
12953 \yskip
12954 \indent|forever_text|, if the token list being scanned is the body of
12955 a \&{forever} loop;
12956
12957 \indent|loop_text|, if the token list being scanned is the body of
12958 a \&{for} or \&{forsuffixes} loop;
12959
12960 \indent|parameter|, if a \&{text} or \&{suffix} parameter is being scanned;
12961
12962 \indent|backed_up|, if the token list being scanned has been inserted as
12963 `to be read again'.
12964
12965 \indent|inserted|, if the token list being scanned has been inserted as
12966 part of error recovery;
12967
12968 \indent|macro|, if the expansion of a user-defined symbolic token is being
12969 scanned.
12970
12971 \yskip\noindent
12972 The token list begins with a reference count if and only if |token_type=
12973 macro|.
12974 @^reference counts@>
12975
12976 @d token_type index /* type of current token list */
12977 @d token_state (index>(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a token list? */
12978 @d file_state (index<=(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a file line? */
12979 @d param_start limit /* base of macro parameters in |param_stack| */
12980 @d forever_text (mp->max_in_open+1) /* |token_type| code for loop texts */
12981 @d loop_text (mp->max_in_open+2) /* |token_type| code for loop texts */
12982 @d parameter (mp->max_in_open+3) /* |token_type| code for parameter texts */
12983 @d backed_up (mp->max_in_open+4) /* |token_type| code for texts to be reread */
12984 @d inserted (mp->max_in_open+5) /* |token_type| code for inserted texts */
12985 @d macro (mp->max_in_open+6) /* |token_type| code for macro replacement texts */
12986
12987 @ The |param_stack| is an auxiliary array used to hold pointers to the token
12988 lists for parameters at the current level and subsidiary levels of input.
12989 This stack grows at a different rate from the others.
12990
12991 @<Glob...@>=
12992 pointer *param_stack;  /* token list pointers for parameters */
12993 integer param_ptr; /* first unused entry in |param_stack| */
12994 integer max_param_stack;  /* largest value of |param_ptr| */
12995
12996 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12997 mp->param_stack = xmalloc((mp->param_size+1),sizeof(pointer));
12998
12999 @ @<Dealloc variables@>=
13000 xfree(mp->param_stack);
13001
13002 @ Notice that the |line| isn't valid when |token_state| is true because it
13003 depends on |index|.  If we really need to know the line number for the
13004 topmost file in the index stack we use the following function.  If a page
13005 number or other information is needed, this routine should be modified to
13006 compute it as well.
13007 @^system dependencies@>
13008
13009 @<Declare a function called |true_line|@>=
13010 integer mp_true_line (MP mp) {
13011   int k; /* an index into the input stack */
13012   if ( file_state && (name>max_spec_src) ) {
13013      return line;
13014   } else { 
13015     k=mp->input_ptr;
13016     while ((k>0) &&
13017            ((mp->input_stack[(k-1)].index_field>mp->max_in_open)||
13018             (mp->input_stack[(k-1)].name_field<=max_spec_src))) {
13019       decr(k);
13020     }
13021     return mp->line_stack[(k-1)];
13022   }
13023   return 0; 
13024 }
13025
13026 @ Thus, the ``current input state'' can be very complicated indeed; there
13027 can be many levels and each level can arise in a variety of ways. The
13028 |show_context| procedure, which is used by \MP's error-reporting routine to
13029 print out the current input state on all levels down to the most recent
13030 line of characters from an input file, illustrates most of these conventions.
13031 The global variable |file_ptr| contains the lowest level that was
13032 displayed by this procedure.
13033
13034 @<Glob...@>=
13035 integer file_ptr; /* shallowest level shown by |show_context| */
13036
13037 @ The status at each level is indicated by printing two lines, where the first
13038 line indicates what was read so far and the second line shows what remains
13039 to be read. The context is cropped, if necessary, so that the first line
13040 contains at most |half_error_line| characters, and the second contains
13041 at most |error_line|. Non-current input levels whose |token_type| is
13042 `|backed_up|' are shown only if they have not been fully read.
13043
13044 @c void mp_show_context (MP mp) { /* prints where the scanner is */
13045   int old_setting; /* saved |selector| setting */
13046   @<Local variables for formatting calculations@>
13047   mp->file_ptr=mp->input_ptr; mp->input_stack[mp->file_ptr]=mp->cur_input;
13048   /* store current state */
13049   while (1) { 
13050     mp->cur_input=mp->input_stack[mp->file_ptr]; /* enter into the context */
13051     @<Display the current context@>;
13052     if ( file_state )
13053       if ( (name>max_spec_src) || (mp->file_ptr==0) ) break;
13054     decr(mp->file_ptr);
13055   }
13056   mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr]; /* restore original state */
13057 }
13058
13059 @ @<Display the current context@>=
13060 if ( (mp->file_ptr==mp->input_ptr) || file_state ||
13061    (token_type!=backed_up) || (loc!=null) ) {
13062     /* we omit backed-up token lists that have already been read */
13063   mp->tally=0; /* get ready to count characters */
13064   old_setting=mp->selector;
13065   if ( file_state ) {
13066     @<Print location of current line@>;
13067     @<Pseudoprint the line@>;
13068   } else { 
13069     @<Print type of token list@>;
13070     @<Pseudoprint the token list@>;
13071   }
13072   mp->selector=old_setting; /* stop pseudoprinting */
13073   @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>;
13074 }
13075
13076 @ This routine should be changed, if necessary, to give the best possible
13077 indication of where the current line resides in the input file.
13078 For example, on some systems it is best to print both a page and line number.
13079 @^system dependencies@>
13080
13081 @<Print location of current line@>=
13082 if ( name>max_spec_src ) {
13083   mp_print_nl(mp, "l."); mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
13084 } else if ( terminal_input ) {
13085   if ( mp->file_ptr==0 ) mp_print_nl(mp, "<*>");
13086   else mp_print_nl(mp, "<insert>");
13087 } else if ( name==is_scantok ) {
13088   mp_print_nl(mp, "<scantokens>");
13089 } else {
13090   mp_print_nl(mp, "<read>");
13091 }
13092 mp_print_char(mp, ' ')
13093
13094 @ Can't use case statement here because the |token_type| is not
13095 a constant expression.
13096
13097 @<Print type of token list@>=
13098 {
13099   if(token_type==forever_text) {
13100     mp_print_nl(mp, "<forever> ");
13101   } else if (token_type==loop_text) {
13102     @<Print the current loop value@>;
13103   } else if (token_type==parameter) {
13104     mp_print_nl(mp, "<argument> "); 
13105   } else if (token_type==backed_up) { 
13106     if ( loc==null ) mp_print_nl(mp, "<recently read> ");
13107     else mp_print_nl(mp, "<to be read again> ");
13108   } else if (token_type==inserted) {
13109     mp_print_nl(mp, "<inserted text> ");
13110   } else if (token_type==macro) {
13111     mp_print_ln(mp);
13112     if ( name!=null ) mp_print_text(name);
13113     else @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>;
13114     mp_print(mp, "->");
13115   } else {
13116     mp_print_nl(mp, "?");/* this should never happen */
13117 @.?\relax@>
13118   }
13119 }
13120
13121 @ The parameter that corresponds to a loop text is either a token list
13122 (in the case of \&{forsuffixes}) or a ``capsule'' (in the case of \&{for}).
13123 We'll discuss capsules later; for now, all we need to know is that
13124 the |link| field in a capsule parameter is |void| and that
13125 |print_exp(p,0)| displays the value of capsule~|p| in abbreviated form.
13126
13127 @<Print the current loop value@>=
13128 { mp_print_nl(mp, "<for("); p=mp->param_stack[param_start];
13129   if ( p!=null ) {
13130     if ( link(p)==mp_void ) mp_print_exp(mp, p,0); /* we're in a \&{for} loop */
13131     else mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13132   }
13133   mp_print(mp, ")> ");
13134 }
13135
13136 @ The first two parameters of a macro defined by \&{vardef} will be token
13137 lists representing the macro's prefix and ``at point.'' By putting these
13138 together, we get the macro's full name.
13139
13140 @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>=
13141 { p=mp->param_stack[param_start];
13142   if ( p==null ) {
13143     mp_show_token_list(mp, mp->param_stack[param_start+1],null,20,mp->tally);
13144   } else { 
13145     q=p;
13146     while ( link(q)!=null ) q=link(q);
13147     link(q)=mp->param_stack[param_start+1];
13148     mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13149     link(q)=null;
13150   }
13151 }
13152
13153 @ Now it is necessary to explain a little trick. We don't want to store a long
13154 string that corresponds to a token list, because that string might take up
13155 lots of memory; and we are printing during a time when an error message is
13156 being given, so we dare not do anything that might overflow one of \MP's
13157 tables. So `pseudoprinting' is the answer: We enter a mode of printing
13158 that stores characters into a buffer of length |error_line|, where character
13159 $k+1$ is placed into \hbox{|trick_buf[k mod error_line]|} if
13160 |k<trick_count|, otherwise character |k| is dropped. Initially we set
13161 |tally:=0| and |trick_count:=1000000|; then when we reach the
13162 point where transition from line 1 to line 2 should occur, we
13163 set |first_count:=tally| and |trick_count:=@tmax@>(error_line,
13164 tally+1+error_line-half_error_line)|. At the end of the
13165 pseudoprinting, the values of |first_count|, |tally|, and
13166 |trick_count| give us all the information we need to print the two lines,
13167 and all of the necessary text is in |trick_buf|.
13168
13169 Namely, let |l| be the length of the descriptive information that appears
13170 on the first line. The length of the context information gathered for that
13171 line is |k=first_count|, and the length of the context information
13172 gathered for line~2 is $m=\min(|tally|, |trick_count|)-k$. If |l+k<=h|,
13173 where |h=half_error_line|, we print |trick_buf[0..k-1]| after the
13174 descriptive information on line~1, and set |n:=l+k|; here |n| is the
13175 length of line~1. If $l+k>h$, some cropping is necessary, so we set |n:=h|
13176 and print `\.{...}' followed by
13177 $$\hbox{|trick_buf[(l+k-h+3)..k-1]|,}$$
13178 where subscripts of |trick_buf| are circular modulo |error_line|. The
13179 second line consists of |n|~spaces followed by |trick_buf[k..(k+m-1)]|,
13180 unless |n+m>error_line|; in the latter case, further cropping is done.
13181 This is easier to program than to explain.
13182
13183 @<Local variables for formatting...@>=
13184 int i; /* index into |buffer| */
13185 integer l; /* length of descriptive information on line 1 */
13186 integer m; /* context information gathered for line 2 */
13187 int n; /* length of line 1 */
13188 integer p; /* starting or ending place in |trick_buf| */
13189 integer q; /* temporary index */
13190
13191 @ The following code tells the print routines to gather
13192 the desired information.
13193
13194 @d begin_pseudoprint { 
13195   l=mp->tally; mp->tally=0; mp->selector=pseudo;
13196   mp->trick_count=1000000;
13197 }
13198 @d set_trick_count {
13199   mp->first_count=mp->tally;
13200   mp->trick_count=mp->tally+1+mp->error_line-mp->half_error_line;
13201   if ( mp->trick_count<mp->error_line ) mp->trick_count=mp->error_line;
13202 }
13203
13204 @ And the following code uses the information after it has been gathered.
13205
13206 @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>=
13207 if ( mp->trick_count==1000000 ) set_trick_count;
13208   /* |set_trick_count| must be performed */
13209 if ( mp->tally<mp->trick_count ) m=mp->tally-mp->first_count;
13210 else m=mp->trick_count-mp->first_count; /* context on line 2 */
13211 if ( l+mp->first_count<=mp->half_error_line ) {
13212   p=0; n=l+mp->first_count;
13213 } else  { 
13214   mp_print(mp, "..."); p=l+mp->first_count-mp->half_error_line+3;
13215   n=mp->half_error_line;
13216 }
13217 for (q=p;q<=mp->first_count-1;q++) {
13218   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13219 }
13220 mp_print_ln(mp);
13221 for (q=1;q<=n;q++) {
13222   mp_print_char(mp, ' '); /* print |n| spaces to begin line~2 */
13223 }
13224 if ( m+n<=mp->error_line ) p=mp->first_count+m; 
13225 else p=mp->first_count+(mp->error_line-n-3);
13226 for (q=mp->first_count;q<=p-1;q++) {
13227   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13228 }
13229 if ( m+n>mp->error_line ) mp_print(mp, "...")
13230
13231 @ But the trick is distracting us from our current goal, which is to
13232 understand the input state. So let's concentrate on the data structures that
13233 are being pseudoprinted as we finish up the |show_context| procedure.
13234
13235 @<Pseudoprint the line@>=
13236 begin_pseudoprint;
13237 if ( limit>0 ) {
13238   for (i=start;i<=limit-1;i++) {
13239     if ( i==loc ) set_trick_count;
13240     mp_print_str(mp, mp->buffer[i]);
13241   }
13242 }
13243
13244 @ @<Pseudoprint the token list@>=
13245 begin_pseudoprint;
13246 if ( token_type!=macro ) mp_show_token_list(mp, start,loc,100000,0);
13247 else mp_show_macro(mp, start,loc,100000)
13248
13249 @ Here is the missing piece of |show_token_list| that is activated when the
13250 token beginning line~2 is about to be shown:
13251
13252 @<Do magic computation@>=set_trick_count
13253
13254 @* \[28] Maintaining the input stacks.
13255 The following subroutines change the input status in commonly needed ways.
13256
13257 First comes |push_input|, which stores the current state and creates a
13258 new level (having, initially, the same properties as the old).
13259
13260 @d push_input  { /* enter a new input level, save the old */
13261   if ( mp->input_ptr>mp->max_in_stack ) {
13262     mp->max_in_stack=mp->input_ptr;
13263     if ( mp->input_ptr==mp->stack_size ) {
13264       int l = (mp->stack_size+(mp->stack_size>>2));
13265       XREALLOC(mp->input_stack, l, in_state_record);
13266       mp->stack_size = l;
13267     }         
13268   }
13269   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; /* stack the record */
13270   incr(mp->input_ptr);
13271 }
13272
13273 @ And of course what goes up must come down.
13274
13275 @d pop_input { /* leave an input level, re-enter the old */
13276     decr(mp->input_ptr); mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr];
13277   }
13278
13279 @ Here is a procedure that starts a new level of token-list input, given
13280 a token list |p| and its type |t|. If |t=macro|, the calling routine should
13281 set |name|, reset~|loc|, and increase the macro's reference count.
13282
13283 @d back_list(A) mp_begin_token_list(mp, (A),backed_up) /* backs up a simple token list */
13284
13285 @c void mp_begin_token_list (MP mp,pointer p, quarterword t)  { 
13286   push_input; start=p; token_type=t;
13287   param_start=mp->param_ptr; loc=p;
13288 }
13289
13290 @ When a token list has been fully scanned, the following computations
13291 should be done as we leave that level of input.
13292 @^inner loop@>
13293
13294 @c void mp_end_token_list (MP mp) { /* leave a token-list input level */
13295   pointer p; /* temporary register */
13296   if ( token_type>=backed_up ) { /* token list to be deleted */
13297     if ( token_type<=inserted ) { 
13298       mp_flush_token_list(mp, start); goto DONE;
13299     } else {
13300       mp_delete_mac_ref(mp, start); /* update reference count */
13301     }
13302   }
13303   while ( mp->param_ptr>param_start ) { /* parameters must be flushed */
13304     decr(mp->param_ptr);
13305     p=mp->param_stack[mp->param_ptr];
13306     if ( p!=null ) {
13307       if ( link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
13308         mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
13309       } else {
13310         mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
13311       }
13312     }
13313   }
13314 DONE: 
13315   pop_input; check_interrupt;
13316 }
13317
13318 @ The contents of |cur_cmd,cur_mod,cur_sym| are placed into an equivalent
13319 token by the |cur_tok| routine.
13320 @^inner loop@>
13321
13322 @c @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>;
13323 pointer mp_cur_tok (MP mp) {
13324   pointer p; /* a new token node */
13325   small_number save_type; /* |cur_type| to be restored */
13326   integer save_exp; /* |cur_exp| to be restored */
13327   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13328     if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
13329       save_type=mp->cur_type; save_exp=mp->cur_exp;
13330       mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); p=mp_stash_cur_exp(mp); link(p)=null;
13331       mp->cur_type=save_type; mp->cur_exp=save_exp;
13332     } else { 
13333       p=mp_get_node(mp, token_node_size);
13334       value(p)=mp->cur_mod; name_type(p)=mp_token;
13335       if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) type(p)=mp_known;
13336       else type(p)=mp_string_type;
13337     }
13338   } else { 
13339     fast_get_avail(p); info(p)=mp->cur_sym;
13340   }
13341   return p;
13342 }
13343
13344 @ Sometimes \MP\ has read too far and wants to ``unscan'' what it has
13345 seen. The |back_input| procedure takes care of this by putting the token
13346 just scanned back into the input stream, ready to be read again.
13347 If |cur_sym<>0|, the values of |cur_cmd| and |cur_mod| are irrelevant.
13348
13349 @<Declarations@>= 
13350 void mp_back_input (MP mp);
13351
13352 @ @c void mp_back_input (MP mp) {/* undoes one token of input */
13353   pointer p; /* a token list of length one */
13354   p=mp_cur_tok(mp);
13355   while ( token_state &&(loc==null) ) 
13356     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
13357   back_list(p);
13358 }
13359
13360 @ The |back_error| routine is used when we want to restore or replace an
13361 offending token just before issuing an error message.  We disable interrupts
13362 during the call of |back_input| so that the help message won't be lost.
13363
13364 @<Declarations@>=
13365 void mp_error (MP mp);
13366 void mp_back_error (MP mp);
13367
13368 @ @c void mp_back_error (MP mp) { /* back up one token and call |error| */
13369   mp->OK_to_interrupt=false; 
13370   mp_back_input(mp); 
13371   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13372 }
13373 void mp_ins_error (MP mp) { /* back up one inserted token and call |error| */
13374   mp->OK_to_interrupt=false; 
13375   mp_back_input(mp); token_type=inserted;
13376   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13377 }
13378
13379 @ The |begin_file_reading| procedure starts a new level of input for lines
13380 of characters to be read from a file, or as an insertion from the
13381 terminal. It does not take care of opening the file, nor does it set |loc|
13382 or |limit| or |line|.
13383 @^system dependencies@>
13384
13385 @c void mp_begin_file_reading (MP mp) { 
13386   if ( mp->in_open==mp->max_in_open ) 
13387     mp_overflow(mp, "text input levels",mp->max_in_open);
13388 @:MetaPost capacity exceeded text input levels}{\quad text input levels@>
13389   if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13390     mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
13391   incr(mp->in_open); push_input; index=mp->in_open;
13392   mp->mpx_name[index]=absent;
13393   start=mp->first;
13394   name=is_term; /* |terminal_input| is now |true| */
13395 }
13396
13397 @ Conversely, the variables must be downdated when such a level of input
13398 is finished.  Any associated \.{MPX} file must also be closed and popped
13399 off the file stack.
13400
13401 @c void mp_end_file_reading (MP mp) { 
13402   if ( mp->in_open>index ) {
13403     if ( (mp->mpx_name[mp->in_open]==absent)||(name<=max_spec_src) ) {
13404       mp_confusion(mp, "endinput");
13405 @:this can't happen endinput}{\quad endinput@>
13406     } else { 
13407       fclose(mp->input_file[mp->in_open]); /* close an \.{MPX} file */
13408       delete_str_ref(mp->mpx_name[mp->in_open]);
13409       decr(mp->in_open);
13410     }
13411   }
13412   mp->first=start;
13413   if ( index!=mp->in_open ) mp_confusion(mp, "endinput");
13414   if ( name>max_spec_src ) {
13415     fclose(cur_file);
13416     delete_str_ref(name);
13417     xfree(in_name); 
13418     xfree(in_area);
13419   }
13420   pop_input; decr(mp->in_open);
13421 }
13422
13423 @ Here is a function that tries to resume input from an \.{MPX} file already
13424 associated with the current input file.  It returns |false| if this doesn't
13425 work.
13426
13427 @c boolean mp_begin_mpx_reading (MP mp) { 
13428   if ( mp->in_open!=index+1 ) {
13429      return false;
13430   } else { 
13431     if ( mp->mpx_name[mp->in_open]<=absent ) mp_confusion(mp, "mpx");
13432 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13433     if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13434       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
13435     push_input; index=mp->in_open;
13436     start=mp->first;
13437     name=mp->mpx_name[mp->in_open]; add_str_ref(name);
13438     @<Put an empty line in the input buffer@>;
13439     return true;
13440   }
13441 }
13442
13443 @ This procedure temporarily stops reading an \.{MPX} file.
13444
13445 @c void mp_end_mpx_reading (MP mp) { 
13446   if ( mp->in_open!=index ) mp_confusion(mp, "mpx");
13447 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13448   if ( loc<limit ) {
13449     @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>;
13450   }
13451   mp->first=start;
13452   pop_input;
13453 }
13454
13455 @ Here we enforce a restriction that simplifies the input stacks considerably.
13456 This should not inconvenience the user because \.{MPX} files are generated
13457 by an auxiliary program called \.{DVItoMP}.
13458
13459 @ @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>=
13460
13461 print_err("`mpxbreak' must be at the end of a line");
13462 help4("This file contains picture expressions for btex...etex")
13463   ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
13464   ("but this one seems to be messed up.  I'm going to ignore")
13465   ("the rest of this line.");
13466 mp_error(mp);
13467 }
13468
13469 @ In order to keep the stack from overflowing during a long sequence of
13470 inserted `\.{show}' commands, the following routine removes completed
13471 error-inserted lines from memory.
13472
13473 @c void mp_clear_for_error_prompt (MP mp) { 
13474   while ( file_state && terminal_input &&
13475     (mp->input_ptr>0)&&(loc==limit) ) mp_end_file_reading(mp);
13476   mp_print_ln(mp); clear_terminal;
13477 }
13478
13479 @ To get \MP's whole input mechanism going, we perform the following
13480 actions.
13481
13482 @<Initialize the input routines@>=
13483 { mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
13484   mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
13485   mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
13486   mp->first=1;
13487   start=1; index=0; line=0; name=is_term;
13488   mp->mpx_name[0]=absent;
13489   mp->force_eof=false;
13490   if ( ! mp_init_terminal(mp) ) mp_jump_out(mp);
13491   limit=mp->last; mp->first=mp->last+1; 
13492   /* |init_terminal| has set |loc| and |last| */
13493 }
13494
13495 @* \[29] Getting the next token.
13496 The heart of \MP's input mechanism is the |get_next| procedure, which
13497 we shall develop in the next few sections of the program. Perhaps we
13498 shouldn't actually call it the ``heart,'' however; it really acts as \MP's
13499 eyes and mouth, reading the source files and gobbling them up. And it also
13500 helps \MP\ to regurgitate stored token lists that are to be processed again.
13501
13502 The main duty of |get_next| is to input one token and to set |cur_cmd|
13503 and |cur_mod| to that token's command code and modifier. Furthermore, if
13504 the input token is a symbolic token, that token's |hash| address
13505 is stored in |cur_sym|; otherwise |cur_sym| is set to zero.
13506
13507 Underlying this simple description is a certain amount of complexity
13508 because of all the cases that need to be handled.
13509 However, the inner loop of |get_next| is reasonably short and fast.
13510
13511 @ Before getting into |get_next|, we need to consider a mechanism by which
13512 \MP\ helps keep errors from propagating too far. Whenever the program goes
13513 into a mode where it keeps calling |get_next| repeatedly until a certain
13514 condition is met, it sets |scanner_status| to some value other than |normal|.
13515 Then if an input file ends, or if an `\&{outer}' symbol appears,
13516 an appropriate error recovery will be possible.
13517
13518 The global variable |warning_info| helps in this error recovery by providing
13519 additional information. For example, |warning_info| might indicate the
13520 name of a macro whose replacement text is being scanned.
13521
13522 @d normal 0 /* |scanner_status| at ``quiet times'' */
13523 @d skipping 1 /* |scanner_status| when false conditional text is being skipped */
13524 @d flushing 2 /* |scanner_status| when junk after a statement is being ignored */
13525 @d absorbing 3 /* |scanner_status| when a \&{text} parameter is being scanned */
13526 @d var_defining 4 /* |scanner_status| when a \&{vardef} is being scanned */
13527 @d op_defining 5 /* |scanner_status| when a macro \&{def} is being scanned */
13528 @d loop_defining 6 /* |scanner_status| when a \&{for} loop is being scanned */
13529 @d tex_flushing 7 /* |scanner_status| when skipping \TeX\ material */
13530
13531 @<Glob...@>=
13532 integer scanner_status; /* are we scanning at high speed? */
13533 integer warning_info; /* if so, what else do we need to know,
13534     in case an error occurs? */
13535
13536 @ @<Initialize the input routines@>=
13537 mp->scanner_status=normal;
13538
13539 @ The following subroutine
13540 is called when an `\&{outer}' symbolic token has been scanned or
13541 when the end of a file has been reached. These two cases are distinguished
13542 by |cur_sym|, which is zero at the end of a file.
13543
13544 @c boolean mp_check_outer_validity (MP mp) {
13545   pointer p; /* points to inserted token list */
13546   if ( mp->scanner_status==normal ) {
13547     return true;
13548   } else if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13549     @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set the
13550       result value for |check_outer_validity|@>;
13551   } else { 
13552     mp->deletions_allowed=false;
13553     @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>;
13554     if ( mp->scanner_status>skipping ) {
13555       @<Tell the user what has run away and try to recover@>;
13556     } else { 
13557       print_err("Incomplete if; all text was ignored after line ");
13558 @.Incomplete if...@>
13559       mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13560       help3("A forbidden `outer' token occurred in skipped text.")
13561         ("This kind of error happens when you say `if...' and forget")
13562         ("the matching `fi'. I've inserted a `fi'; this might work.");
13563       if ( mp->cur_sym==0 ) 
13564         mp->help_line[2]="The file ended while I was skipping conditional text.";
13565       mp->cur_sym=frozen_fi; mp_ins_error(mp);
13566     }
13567     mp->deletions_allowed=true; 
13568         return false;
13569   }
13570 }
13571
13572 @ @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set...@>=
13573 if ( mp->cur_sym!=0 ) { 
13574    return true;
13575 } else { 
13576   mp->deletions_allowed=false;
13577   print_err("TeX mode didn't end; all text was ignored after line ");
13578   mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13579   help2("The file ended while I was looking for the `etex' to")
13580     ("finish this TeX material.  I've inserted `etex' now.");
13581   mp->cur_sym = frozen_etex;
13582   mp_ins_error(mp);
13583   mp->deletions_allowed=true;
13584   return false;
13585 }
13586
13587 @ @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>=
13588 if ( mp->cur_sym!=0 ) {
13589   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
13590   back_list(p); /* prepare to read the symbolic token again */
13591 }
13592
13593 @ @<Tell the user what has run away...@>=
13594
13595   mp_runaway(mp); /* print the definition-so-far */
13596   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13597     print_err("File ended");
13598 @.File ended while scanning...@>
13599   } else { 
13600     print_err("Forbidden token found");
13601 @.Forbidden token found...@>
13602   }
13603   mp_print(mp, " while scanning ");
13604   help4("I suspect you have forgotten an `enddef',")
13605     ("causing me to read past where you wanted me to stop.")
13606     ("I'll try to recover; but if the error is serious,")
13607     ("you'd better type `E' or `X' now and fix your file.");
13608   switch (mp->scanner_status) {
13609     @<Complete the error message,
13610       and set |cur_sym| to a token that might help recover from the error@>
13611   } /* there are no other cases */
13612   mp_ins_error(mp);
13613 }
13614
13615 @ As we consider various kinds of errors, it is also appropriate to
13616 change the first line of the help message just given; |help_line[3]|
13617 points to the string that might be changed.
13618
13619 @<Complete the error message,...@>=
13620 case flushing: 
13621   mp_print(mp, "to the end of the statement");
13622   mp->help_line[3]="A previous error seems to have propagated,";
13623   mp->cur_sym=frozen_semicolon;
13624   break;
13625 case absorbing: 
13626   mp_print(mp, "a text argument");
13627   mp->help_line[3]="It seems that a right delimiter was left out,";
13628   if ( mp->warning_info==0 ) {
13629     mp->cur_sym=frozen_end_group;
13630   } else { 
13631     mp->cur_sym=frozen_right_delimiter;
13632     equiv(frozen_right_delimiter)=mp->warning_info;
13633   }
13634   break;
13635 case var_defining:
13636 case op_defining: 
13637   mp_print(mp, "the definition of ");
13638   if ( mp->scanner_status==op_defining ) 
13639      mp_print_text(mp->warning_info);
13640   else 
13641      mp_print_variable_name(mp, mp->warning_info);
13642   mp->cur_sym=frozen_end_def;
13643   break;
13644 case loop_defining: 
13645   mp_print(mp, "the text of a "); 
13646   mp_print_text(mp->warning_info);
13647   mp_print(mp, " loop");
13648   mp->help_line[3]="I suspect you have forgotten an `endfor',";
13649   mp->cur_sym=frozen_end_for;
13650   break;
13651
13652 @ The |runaway| procedure displays the first part of the text that occurred
13653 when \MP\ began its special |scanner_status|, if that text has been saved.
13654
13655 @<Declare the procedure called |runaway|@>=
13656 void mp_runaway (MP mp) { 
13657   if ( mp->scanner_status>flushing ) { 
13658      mp_print_nl(mp, "Runaway ");
13659          switch (mp->scanner_status) { 
13660          case absorbing: mp_print(mp, "text?"); break;
13661          case var_defining: 
13662      case op_defining: mp_print(mp,"definition?"); break;
13663      case loop_defining: mp_print(mp, "loop?"); break;
13664      } /* there are no other cases */
13665      mp_print_ln(mp); 
13666      mp_show_token_list(mp, link(hold_head),null,mp->error_line-10,0);
13667   }
13668 }
13669
13670 @ We need to mention a procedure that may be called by |get_next|.
13671
13672 @<Declarations@>= 
13673 void mp_firm_up_the_line (MP mp);
13674
13675 @ And now we're ready to take the plunge into |get_next| itself.
13676 Note that the behavior depends on the |scanner_status| because percent signs
13677 and double quotes need to be passed over when skipping TeX material.
13678
13679 @c 
13680 void mp_get_next (MP mp) {
13681   /* sets |cur_cmd|, |cur_mod|, |cur_sym| to next token */
13682 @^inner loop@>
13683   /*restart*/ /* go here to get the next input token */
13684   /*exit*/ /* go here when the next input token has been got */
13685   /*|common_ending|*/ /* go here to finish getting a symbolic token */
13686   /*found*/ /* go here when the end of a symbolic token has been found */
13687   /*switch*/ /* go here to branch on the class of an input character */
13688   /*|start_numeric_token|,|start_decimal_token|,|fin_numeric_token|,|done|*/
13689     /* go here at crucial stages when scanning a number */
13690   int k; /* an index into |buffer| */
13691   ASCII_code c; /* the current character in the buffer */
13692   ASCII_code class; /* its class number */
13693   integer n,f; /* registers for decimal-to-binary conversion */
13694 RESTART: 
13695   mp->cur_sym=0;
13696   if ( file_state ) {
13697     @<Input from external file; |goto restart| if no input found,
13698     or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13699   } else {
13700     @<Input from token list; |goto restart| if end of list or
13701       if a parameter needs to be expanded,
13702       or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13703   }
13704 COMMON_ENDING: 
13705   @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|;
13706    |goto restart| if it is illegal@>;
13707 }
13708
13709 @ When a symbolic token is declared to be `\&{outer}', its command code
13710 is increased by |outer_tag|.
13711 @^inner loop@>
13712
13713 @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|...@>=
13714 mp->cur_cmd=eq_type(mp->cur_sym); mp->cur_mod=equiv(mp->cur_sym);
13715 if ( mp->cur_cmd>=outer_tag ) {
13716   if ( mp_check_outer_validity(mp) ) 
13717     mp->cur_cmd=mp->cur_cmd-outer_tag;
13718   else 
13719     goto RESTART;
13720 }
13721
13722 @ A percent sign appears in |buffer[limit]|; this makes it unnecessary
13723 to have a special test for end-of-line.
13724 @^inner loop@>
13725
13726 @<Input from external file;...@>=
13727
13728 SWITCH: 
13729   c=mp->buffer[loc]; incr(loc); class=mp->char_class[c];
13730   switch (class) {
13731   case digit_class: goto START_NUMERIC_TOKEN; break;
13732   case period_class: 
13733     class=mp->char_class[mp->buffer[loc]];
13734     if ( class>period_class ) {
13735       goto SWITCH;
13736     } else if ( class<period_class ) { /* |class=digit_class| */
13737       n=0; goto START_DECIMAL_TOKEN;
13738     }
13739 @:. }{\..\ token@>
13740     break;
13741   case space_class: goto SWITCH; break;
13742   case percent_class: 
13743     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13744       if ( loc<limit ) goto SWITCH;
13745     }
13746     @<Move to next line of file, or |goto restart| if there is no next line@>;
13747     check_interrupt;
13748     goto SWITCH;
13749     break;
13750   case string_class: 
13751     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13752     else @<Get a string token and |return|@>;
13753     break;
13754   case isolated_classes: 
13755     k=loc-1; goto FOUND; break;
13756   case invalid_class: 
13757     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13758     else @<Decry the invalid character and |goto restart|@>;
13759     break;
13760   default: break; /* letters, etc. */
13761   }
13762   k=loc-1;
13763   while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==class ) incr(loc);
13764   goto FOUND;
13765 START_NUMERIC_TOKEN:
13766   @<Get the integer part |n| of a numeric token;
13767     set |f:=0| and |goto fin_numeric_token| if there is no decimal point@>;
13768 START_DECIMAL_TOKEN:
13769   @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>;
13770 FIN_NUMERIC_TOKEN:
13771   @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token
13772     and |return|@>;
13773 FOUND: 
13774   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, k,loc-k);
13775 }
13776
13777 @ We go to |restart| instead of to |SWITCH|, because |state| might equal
13778 |token_list| after the error has been dealt with
13779 (cf.\ |clear_for_error_prompt|).
13780
13781 @<Decry the invalid...@>=
13782
13783   print_err("Text line contains an invalid character");
13784 @.Text line contains...@>
13785   help2("A funny symbol that I can\'t read has just been input.")
13786     ("Continue, and I'll forget that it ever happened.");
13787   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13788   goto RESTART;
13789 }
13790
13791 @ @<Get a string token and |return|@>=
13792
13793   if ( mp->buffer[loc]=='"' ) {
13794     mp->cur_mod=rts("");
13795   } else { 
13796     k=loc; mp->buffer[limit+1]='"';
13797     do {  
13798      incr(loc);
13799     } while (mp->buffer[loc]!='"');
13800     if ( loc>limit ) {
13801       @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>;
13802     }
13803     if ( loc==k+1 ) {
13804       mp->cur_mod=mp->buffer[k];
13805     } else { 
13806       str_room(loc-k);
13807       do {  
13808         append_char(mp->buffer[k]); incr(k);
13809       } while (k!=loc);
13810       mp->cur_mod=mp_make_string(mp);
13811     }
13812   }
13813   incr(loc); mp->cur_cmd=string_token; 
13814   return;
13815 }
13816
13817 @ We go to |restart| after this error message, not to |SWITCH|,
13818 because the |clear_for_error_prompt| routine might have reinstated
13819 |token_state| after |error| has finished.
13820
13821 @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>=
13822
13823   loc=limit; /* the next character to be read on this line will be |"%"| */
13824   print_err("Incomplete string token has been flushed");
13825 @.Incomplete string token...@>
13826   help3("Strings should finish on the same line as they began.")
13827     ("I've deleted the partial string; you might want to")
13828     ("insert another by typing, e.g., `I\"new string\"'.");
13829   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp);
13830   mp->deletions_allowed=true; 
13831   goto RESTART;
13832 }
13833
13834 @ @<Get the integer part |n| of a numeric token...@>=
13835 n=c-'0';
13836 while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class ) {
13837   if ( n<32768 ) n=10*n+mp->buffer[loc]-'0';
13838   incr(loc);
13839 }
13840 if ( mp->buffer[loc]=='.' ) 
13841   if ( mp->char_class[mp->buffer[loc+1]]==digit_class ) 
13842     goto DONE;
13843 f=0; 
13844 goto FIN_NUMERIC_TOKEN;
13845 DONE: incr(loc)
13846
13847 @ @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>=
13848 k=0;
13849 do { 
13850   if ( k<17 ) { /* digits for |k>=17| cannot affect the result */
13851     mp->dig[k]=mp->buffer[loc]-'0'; incr(k);
13852   }
13853   incr(loc);
13854 } while (mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class);
13855 f=mp_round_decimals(mp, k);
13856 if ( f==unity ) {
13857   incr(n); f=0;
13858 }
13859
13860 @ @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token and |return|@>=
13861 if ( n<32768 ) {
13862   @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>;
13863 } else if ( mp->scanner_status!=tex_flushing ) {
13864   print_err("Enormous number has been reduced");
13865 @.Enormous number...@>
13866   help2("I can\'t handle numbers bigger than 32767.99998;")
13867     ("so I've changed your constant to that maximum amount.");
13868   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13869   mp->cur_mod=el_gordo;
13870 }
13871 mp->cur_cmd=numeric_token; return
13872
13873 @ @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>=
13874
13875   mp->cur_mod=n*unity+f;
13876   if ( mp->cur_mod>=fraction_one ) {
13877     if ( (mp->internal[mp_warning_check]>0) &&
13878          (mp->scanner_status!=tex_flushing) ) {
13879       print_err("Number is too large (");
13880       mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
13881       mp_print_char(mp, ')');
13882       help3("It is at least 4096. Continue and I'll try to cope")
13883       ("with that big value; but it might be dangerous.")
13884       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
13885       mp_error(mp);
13886     }
13887   }
13888 }
13889
13890 @ Let's consider now what happens when |get_next| is looking at a token list.
13891 @^inner loop@>
13892
13893 @<Input from token list;...@>=
13894 if ( loc>=mp->hi_mem_min ) { /* one-word token */
13895   mp->cur_sym=info(loc); loc=link(loc); /* move to next */
13896   if ( mp->cur_sym>=expr_base ) {
13897     if ( mp->cur_sym>=suffix_base ) {
13898       @<Insert a suffix or text parameter and |goto restart|@>;
13899     } else { 
13900       mp->cur_cmd=capsule_token;
13901       mp->cur_mod=mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(expr_base)];
13902       mp->cur_sym=0; return;
13903     }
13904   }
13905 } else if ( loc>null ) {
13906   @<Get a stored numeric or string or capsule token and |return|@>
13907 } else { /* we are done with this token list */
13908   mp_end_token_list(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
13909 }
13910
13911 @ @<Insert a suffix or text parameter...@>=
13912
13913   if ( mp->cur_sym>=text_base ) mp->cur_sym=mp->cur_sym-mp->param_size;
13914   /* |param_size=text_base-suffix_base| */
13915   mp_begin_token_list(mp,
13916                       mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(suffix_base)],
13917                       parameter);
13918   goto RESTART;
13919 }
13920
13921 @ @<Get a stored numeric or string or capsule token...@>=
13922
13923   if ( name_type(loc)==mp_token ) {
13924     mp->cur_mod=value(loc);
13925     if ( type(loc)==mp_known ) {
13926       mp->cur_cmd=numeric_token;
13927     } else { 
13928       mp->cur_cmd=string_token; add_str_ref(mp->cur_mod);
13929     }
13930   } else { 
13931     mp->cur_mod=loc; mp->cur_cmd=capsule_token;
13932   };
13933   loc=link(loc); return;
13934 }
13935
13936 @ All of the easy branches of |get_next| have now been taken care of.
13937 There is one more branch.
13938
13939 @<Move to next line of file, or |goto restart|...@>=
13940 if ( name>max_spec_src ) {
13941   @<Read next line of file into |buffer|, or
13942     |goto restart| if the file has ended@>;
13943 } else { 
13944   if ( mp->input_ptr>0 ) {
13945      /* text was inserted during error recovery or by \&{scantokens} */
13946     mp_end_file_reading(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
13947   }
13948   if ( mp->selector<log_only || mp->selector>=write_file) mp_open_log_file(mp);
13949   if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
13950     if ( limit==start ) /* previous line was empty */
13951       mp_print_nl(mp, "(Please type a command or say `end')");
13952 @.Please type...@>
13953     mp_print_ln(mp); mp->first=start;
13954     prompt_input("*"); /* input on-line into |buffer| */
13955 @.*\relax@>
13956     limit=mp->last; mp->buffer[limit]='%';
13957     mp->first=limit+1; loc=start;
13958   } else {
13959     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, no legal end found)");
13960 @.job aborted@>
13961     /* nonstop mode, which is intended for overnight batch processing,
13962     never waits for on-line input */
13963   }
13964 }
13965
13966 @ The global variable |force_eof| is normally |false|; it is set |true|
13967 by an \&{endinput} command.
13968
13969 @<Glob...@>=
13970 boolean force_eof; /* should the next \&{input} be aborted early? */
13971
13972 @ We must decrement |loc| in order to leave the buffer in a valid state
13973 when an error condition causes us to |goto restart| without calling
13974 |end_file_reading|.
13975
13976 @<Read next line of file into |buffer|, or
13977   |goto restart| if the file has ended@>=
13978
13979   incr(line); mp->first=start;
13980   if ( ! mp->force_eof ) {
13981     if ( mp_input_ln(mp, cur_file,true) ) /* not end of file */
13982       mp_firm_up_the_line(mp); /* this sets |limit| */
13983     else 
13984       mp->force_eof=true;
13985   };
13986   if ( mp->force_eof ) {
13987     mp->force_eof=false;
13988     decr(loc);
13989     if ( mpx_reading ) {
13990       @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set
13991         |cur_sym:=frozen_mpx_break| and |goto comon_ending|@>;
13992     } else { 
13993       mp_print_char(mp, ')'); decr(mp->open_parens);
13994       update_terminal; /* show user that file has been read */
13995       mp_end_file_reading(mp); /* resume previous level */
13996       if ( mp_check_outer_validity(mp) ) goto  RESTART;  
13997       else goto RESTART;
13998     }
13999   }
14000   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start; /* ready to read */
14001 }
14002
14003 @ We should never actually come to the end of an \.{MPX} file because such
14004 files should have an \&{mpxbreak} after the translation of the last
14005 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} block.
14006
14007 @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set...@>=
14008
14009   mp->mpx_name[index]=finished;
14010   print_err("mpx file ended unexpectedly");
14011   help4("The file had too few picture expressions for btex...etex")
14012     ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
14013     ("but this one got messed up.  You might want to insert a")
14014     ("picture expression now.");
14015   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
14016   mp->cur_sym=frozen_mpx_break; goto COMMON_ENDING;
14017 }
14018
14019 @ Sometimes we want to make it look as though we have just read a blank line
14020 without really doing so.
14021
14022 @<Put an empty line in the input buffer@>=
14023 mp->last=mp->first; limit=mp->last; /* simulate |input_ln| and |firm_up_the_line| */
14024 mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start
14025
14026 @ If the user has set the |mp_pausing| parameter to some positive value,
14027 and if nonstop mode has not been selected, each line of input is displayed
14028 on the terminal and the transcript file, followed by `\.{=>}'.
14029 \MP\ waits for a response. If the response is null (i.e., if nothing is
14030 typed except perhaps a few blank spaces), the original
14031 line is accepted as it stands; otherwise the line typed is
14032 used instead of the line in the file.
14033
14034 @c void mp_firm_up_the_line (MP mp) {
14035   size_t k; /* an index into |buffer| */
14036   limit=mp->last;
14037   if ( mp->internal[mp_pausing]>0 ) if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
14038     wake_up_terminal; mp_print_ln(mp);
14039     if ( start<limit ) {
14040       for (k=(size_t)start;k<=(size_t)(limit-1);k++) {
14041         mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
14042       } 
14043     }
14044     mp->first=limit; prompt_input("=>"); /* wait for user response */
14045 @.=>@>
14046     if ( mp->last>mp->first ) {
14047       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) { /* move line down in buffer */
14048         mp->buffer[k+start-mp->first]=mp->buffer[k];
14049       }
14050       limit=start+mp->last-mp->first;
14051     }
14052   }
14053 }
14054
14055 @* \[30] Dealing with \TeX\ material.
14056 The \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}$\,\ldots\,$\&{etex}
14057 features need to be implemented at a low level in the scanning process
14058 so that \MP\ can stay in synch with the a preprocessor that treats
14059 blocks of \TeX\ material as they occur in the input file without trying
14060 to expand \MP\ macros.  Thus we need a special version of |get_next|
14061 that does not expand macros and such but does handle \&{btex},
14062 \&{verbatimtex}, etc.
14063
14064 The special version of |get_next| is called |get_t_next|.  It works by flushing
14065 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}\allowbreak
14066 $\,\ldots\,$\&{etex} blocks, switching to the \.{MPX} file when it sees
14067 \&{btex}, and switching back when it sees \&{mpxbreak}.
14068
14069 @d btex_code 0
14070 @d verbatim_code 1
14071
14072 @ @<Put each...@>=
14073 mp_primitive(mp, "btex",start_tex,btex_code);
14074 @:btex_}{\&{btex} primitive@>
14075 mp_primitive(mp, "verbatimtex",start_tex,verbatim_code);
14076 @:verbatimtex_}{\&{verbatimtex} primitive@>
14077 mp_primitive(mp, "etex",etex_marker,0); mp->eqtb[frozen_etex]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14078 @:etex_}{\&{etex} primitive@>
14079 mp_primitive(mp, "mpxbreak",mpx_break,0); mp->eqtb[frozen_mpx_break]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14080 @:mpx_break_}{\&{mpxbreak} primitive@>
14081
14082 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14083 case start_tex: if ( m==btex_code ) mp_print(mp, "btex");
14084   else mp_print(mp, "verbatimtex"); break;
14085 case etex_marker: mp_print(mp, "etex"); break;
14086 case mpx_break: mp_print(mp, "mpxbreak"); break;
14087
14088 @ Actually, |get_t_next| is a macro that avoids procedure overhead except
14089 in the unusual case where \&{btex}, \&{verbatimtex}, \&{etex}, or \&{mpxbreak}
14090 is encountered.
14091
14092 @d get_t_next {mp_get_next(mp); if ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) mp_t_next(mp); }
14093
14094 @<Declarations@>=
14095 void mp_start_mpx_input (MP mp);
14096
14097 @ @c 
14098 void mp_t_next (MP mp) {
14099   int old_status; /* saves the |scanner_status| */
14100   integer old_info; /* saves the |warning_info| */
14101   while ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) {
14102     if ( mp->cur_cmd==mpx_break ) {
14103       if ( ! file_state || (mp->mpx_name[index]==absent) ) {
14104         @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>;
14105       } else { 
14106         mp_end_mpx_reading(mp); 
14107         goto TEX_FLUSH;
14108       }
14109     } else if ( mp->cur_cmd==start_tex ) {
14110       if ( token_state || (name<=max_spec_src) ) {
14111         @<Complain that we are not reading a file@>;
14112       } else if ( mpx_reading ) {
14113         @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>;
14114       } else if ( (mp->cur_mod!=verbatim_code)&&
14115                   (mp->mpx_name[index]!=finished) ) {
14116         if ( ! mp_begin_mpx_reading(mp) ) mp_start_mpx_input(mp);
14117       } else {
14118         goto TEX_FLUSH;
14119       }
14120     } else {
14121        @<Complain about a misplaced \&{etex}@>;
14122     }
14123     goto COMMON_ENDING;
14124   TEX_FLUSH: 
14125     @<Flush the \TeX\ material@>;
14126   COMMON_ENDING: 
14127     mp_get_next(mp);
14128   }
14129 }
14130
14131 @ We could be in the middle of an operation such as skipping false conditional
14132 text when \TeX\ material is encountered, so we must be careful to save the
14133 |scanner_status|.
14134
14135 @<Flush the \TeX\ material@>=
14136 old_status=mp->scanner_status;
14137 old_info=mp->warning_info;
14138 mp->scanner_status=tex_flushing;
14139 mp->warning_info=line;
14140 do {  mp_get_next(mp); } while (mp->cur_cmd!=etex_marker);
14141 mp->scanner_status=old_status;
14142 mp->warning_info=old_info
14143
14144 @ @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>=
14145 { print_err("An mpx file cannot contain btex or verbatimtex blocks");
14146 help4("This file contains picture expressions for btex...etex")
14147   ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
14148   ("but this one seems to be messed up.  I'll just keep going")
14149   ("and hope for the best.");
14150 mp_error(mp);
14151 }
14152
14153 @ @<Complain that we are not reading a file@>=
14154 { print_err("You can only use `btex' or `verbatimtex' in a file");
14155 help3("I'll have to ignore this preprocessor command because it")
14156   ("only works when there is a file to preprocess.  You might")
14157   ("want to delete everything up to the next `etex`.");
14158 mp_error(mp);
14159 }
14160
14161 @ @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>=
14162 { print_err("Misplaced mpxbreak");
14163 help2("I'll ignore this preprocessor command because it")
14164   ("doesn't belong here");
14165 mp_error(mp);
14166 }
14167
14168 @ @<Complain about a misplaced \&{etex}@>=
14169 { print_err("Extra etex will be ignored");
14170 help1("There is no btex or verbatimtex for this to match");
14171 mp_error(mp);
14172 }
14173
14174 @* \[31] Scanning macro definitions.
14175 \MP\ has a variety of ways to tuck tokens away into token lists for later
14176 use: Macros can be defined with \&{def}, \&{vardef}, \&{primarydef}, etc.;
14177 repeatable code can be defined with \&{for}, \&{forever}, \&{forsuffixes}.
14178 All such operations are handled by the routines in this part of the program.
14179
14180 The modifier part of each command code is zero for the ``ending delimiters''
14181 like \&{enddef} and \&{endfor}.
14182
14183 @d start_def 1 /* command modifier for \&{def} */
14184 @d var_def 2 /* command modifier for \&{vardef} */
14185 @d end_def 0 /* command modifier for \&{enddef} */
14186 @d start_forever 1 /* command modifier for \&{forever} */
14187 @d end_for 0 /* command modifier for \&{endfor} */
14188
14189 @<Put each...@>=
14190 mp_primitive(mp, "def",macro_def,start_def);
14191 @:def_}{\&{def} primitive@>
14192 mp_primitive(mp, "vardef",macro_def,var_def);
14193 @:var_def_}{\&{vardef} primitive@>
14194 mp_primitive(mp, "primarydef",macro_def,secondary_primary_macro);
14195 @:primary_def_}{\&{primarydef} primitive@>
14196 mp_primitive(mp, "secondarydef",macro_def,tertiary_secondary_macro);
14197 @:secondary_def_}{\&{secondarydef} primitive@>
14198 mp_primitive(mp, "tertiarydef",macro_def,expression_tertiary_macro);
14199 @:tertiary_def_}{\&{tertiarydef} primitive@>
14200 mp_primitive(mp, "enddef",macro_def,end_def); mp->eqtb[frozen_end_def]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14201 @:end_def_}{\&{enddef} primitive@>
14202 @#
14203 mp_primitive(mp, "for",iteration,expr_base);
14204 @:for_}{\&{for} primitive@>
14205 mp_primitive(mp, "forsuffixes",iteration,suffix_base);
14206 @:for_suffixes_}{\&{forsuffixes} primitive@>
14207 mp_primitive(mp, "forever",iteration,start_forever);
14208 @:forever_}{\&{forever} primitive@>
14209 mp_primitive(mp, "endfor",iteration,end_for); mp->eqtb[frozen_end_for]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14210 @:end_for_}{\&{endfor} primitive@>
14211
14212 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14213 case macro_def:
14214   if ( m<=var_def ) {
14215     if ( m==start_def ) mp_print(mp, "def");
14216     else if ( m<start_def ) mp_print(mp, "enddef");
14217     else mp_print(mp, "vardef");
14218   } else if ( m==secondary_primary_macro ) { 
14219     mp_print(mp, "primarydef");
14220   } else if ( m==tertiary_secondary_macro ) { 
14221     mp_print(mp, "secondarydef");
14222   } else { 
14223     mp_print(mp, "tertiarydef");
14224   }
14225   break;
14226 case iteration: 
14227   if ( m<=start_forever ) {
14228     if ( m==start_forever ) mp_print(mp, "forever"); 
14229     else mp_print(mp, "endfor");
14230   } else if ( m==expr_base ) {
14231     mp_print(mp, "for"); 
14232   } else { 
14233     mp_print(mp, "forsuffixes");
14234   }
14235   break;
14236
14237 @ Different macro-absorbing operations have different syntaxes, but they
14238 also have a lot in common. There is a list of special symbols that are to
14239 be replaced by parameter tokens; there is a special command code that
14240 ends the definition; the quotation conventions are identical.  Therefore
14241 it makes sense to have most of the work done by a single subroutine. That
14242 subroutine is called |scan_toks|.
14243
14244 The first parameter to |scan_toks| is the command code that will
14245 terminate scanning (either |macro_def|, |loop_repeat|, or |iteration|).
14246
14247 The second parameter, |subst_list|, points to a (possibly empty) list
14248 of two-word nodes whose |info| and |value| fields specify symbol tokens
14249 before and after replacement. The list will be returned to free storage
14250 by |scan_toks|.
14251
14252 The third parameter is simply appended to the token list that is built.
14253 And the final parameter tells how many of the special operations
14254 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#} are to be replaced by suffix parameters.
14255 When such parameters are present, they are called \.{(SUFFIX0)},
14256 \.{(SUFFIX1)}, and \.{(SUFFIX2)}.
14257
14258 @c pointer mp_scan_toks (MP mp,command_code terminator, pointer 
14259   subst_list, pointer tail_end, small_number suffix_count) {
14260   pointer p; /* tail of the token list being built */
14261   pointer q; /* temporary for link management */
14262   integer balance; /* left delimiters minus right delimiters */
14263   p=hold_head; balance=1; link(hold_head)=null;
14264   while (1) { 
14265     get_t_next;
14266     if ( mp->cur_sym>0 ) {
14267       @<Substitute for |cur_sym|, if it's on the |subst_list|@>;
14268       if ( mp->cur_cmd==terminator ) {
14269         @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>;
14270       } else if ( mp->cur_cmd==macro_special ) {
14271         @<Handle quoted symbols, \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, or \.{\AT!\#}@>;
14272       }
14273     }
14274     link(p)=mp_cur_tok(mp); p=link(p);
14275   }
14276   link(p)=tail_end; mp_flush_node_list(mp, subst_list);
14277   return link(hold_head);
14278 }
14279
14280 @ @<Substitute for |cur_sym|...@>=
14281
14282   q=subst_list;
14283   while ( q!=null ) {
14284     if ( info(q)==mp->cur_sym ) {
14285       mp->cur_sym=value(q); mp->cur_cmd=relax; break;
14286     }
14287     q=link(q);
14288   }
14289 }
14290
14291 @ @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>=
14292 if ( mp->cur_mod>0 ) {
14293   incr(balance);
14294 } else { 
14295   decr(balance);
14296   if ( balance==0 )
14297     break;
14298 }
14299
14300 @ Four commands are intended to be used only within macro texts: \&{quote},
14301 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#}. They are variants of a single command
14302 code called |macro_special|.
14303
14304 @d quote 0 /* |macro_special| modifier for \&{quote} */
14305 @d macro_prefix 1 /* |macro_special| modifier for \.{\#\AT!} */
14306 @d macro_at 2 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!} */
14307 @d macro_suffix 3 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!\#} */
14308
14309 @<Put each...@>=
14310 mp_primitive(mp, "quote",macro_special,quote);
14311 @:quote_}{\&{quote} primitive@>
14312 mp_primitive(mp, "#@@",macro_special,macro_prefix);
14313 @:]]]\#\AT!_}{\.{\#\AT!} primitive@>
14314 mp_primitive(mp, "@@",macro_special,macro_at);
14315 @:]]]\AT!_}{\.{\AT!} primitive@>
14316 mp_primitive(mp, "@@#",macro_special,macro_suffix);
14317 @:]]]\AT!\#_}{\.{\AT!\#} primitive@>
14318
14319 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14320 case macro_special: 
14321   switch (m) {
14322   case macro_prefix: mp_print(mp, "#@@"); break;
14323   case macro_at: mp_print_char(mp, '@@'); break;
14324   case macro_suffix: mp_print(mp, "@@#"); break;
14325   default: mp_print(mp, "quote"); break;
14326   }
14327   break;
14328
14329 @ @<Handle quoted...@>=
14330
14331   if ( mp->cur_mod==quote ) { get_t_next; } 
14332   else if ( mp->cur_mod<=suffix_count ) 
14333     mp->cur_sym=suffix_base-1+mp->cur_mod;
14334 }
14335
14336 @ Here is a routine that's used whenever a token will be redefined. If
14337 the user's token is unredefinable, the `|frozen_inaccessible|' token is
14338 substituted; the latter is redefinable but essentially impossible to use,
14339 hence \MP's tables won't get fouled up.
14340
14341 @c void mp_get_symbol (MP mp) { /* sets |cur_sym| to a safe symbol */
14342 RESTART: 
14343   get_t_next;
14344   if ( (mp->cur_sym==0)||(mp->cur_sym>frozen_inaccessible) ) {
14345     print_err("Missing symbolic token inserted");
14346 @.Missing symbolic token...@>
14347     help3("Sorry: You can\'t redefine a number, string, or expr.")
14348       ("I've inserted an inaccessible symbol so that your")
14349       ("definition will be completed without mixing me up too badly.");
14350     if ( mp->cur_sym>0 )
14351       mp->help_line[2]="Sorry: You can\'t redefine my error-recovery tokens.";
14352     else if ( mp->cur_cmd==string_token ) 
14353       delete_str_ref(mp->cur_mod);
14354     mp->cur_sym=frozen_inaccessible; mp_ins_error(mp); goto RESTART;
14355   }
14356 }
14357
14358 @ Before we actually redefine a symbolic token, we need to clear away its
14359 former value, if it was a variable. The following stronger version of
14360 |get_symbol| does that.
14361
14362 @c void mp_get_clear_symbol (MP mp) { 
14363   mp_get_symbol(mp); mp_clear_symbol(mp, mp->cur_sym,false);
14364 }
14365
14366 @ Here's another little subroutine; it checks that an equals sign
14367 or assignment sign comes along at the proper place in a macro definition.
14368
14369 @c void mp_check_equals (MP mp) { 
14370   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
14371      mp_missing_err(mp, "=");
14372 @.Missing `='@>
14373     help5("The next thing in this `def' should have been `=',")
14374       ("because I've already looked at the definition heading.")
14375       ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
14376       ("was present. Everything from here to `enddef'")
14377       ("will be the replacement text of this macro.");
14378     mp_back_error(mp);
14379   }
14380 }
14381
14382 @ A \&{primarydef}, \&{secondarydef}, or \&{tertiarydef} is rather easily
14383 handled now that we have |scan_toks|.  In this case there are
14384 two parameters, which will be \.{EXPR0} and \.{EXPR1} (i.e.,
14385 |expr_base| and |expr_base+1|).
14386
14387 @c void mp_make_op_def (MP mp) {
14388   command_code m; /* the type of definition */
14389   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
14390   m=mp->cur_mod;
14391   mp_get_symbol(mp); q=mp_get_node(mp, token_node_size);
14392   info(q)=mp->cur_sym; value(q)=expr_base;
14393   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym;
14394   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14395   info(p)=mp->cur_sym; value(p)=expr_base+1; link(p)=q;
14396   get_t_next; mp_check_equals(mp);
14397   mp->scanner_status=op_defining; q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null;
14398   r=mp_get_avail(mp); link(q)=r; info(r)=general_macro;
14399   link(r)=mp_scan_toks(mp, macro_def,p,null,0);
14400   mp->scanner_status=normal; eq_type(mp->warning_info)=m;
14401   equiv(mp->warning_info)=q; mp_get_x_next(mp);
14402 }
14403
14404 @ Parameters to macros are introduced by the keywords \&{expr},
14405 \&{suffix}, \&{text}, \&{primary}, \&{secondary}, and \&{tertiary}.
14406
14407 @<Put each...@>=
14408 mp_primitive(mp, "expr",param_type,expr_base);
14409 @:expr_}{\&{expr} primitive@>
14410 mp_primitive(mp, "suffix",param_type,suffix_base);
14411 @:suffix_}{\&{suffix} primitive@>
14412 mp_primitive(mp, "text",param_type,text_base);
14413 @:text_}{\&{text} primitive@>
14414 mp_primitive(mp, "primary",param_type,primary_macro);
14415 @:primary_}{\&{primary} primitive@>
14416 mp_primitive(mp, "secondary",param_type,secondary_macro);
14417 @:secondary_}{\&{secondary} primitive@>
14418 mp_primitive(mp, "tertiary",param_type,tertiary_macro);
14419 @:tertiary_}{\&{tertiary} primitive@>
14420
14421 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14422 case param_type:
14423   if ( m>=expr_base ) {
14424     if ( m==expr_base ) mp_print(mp, "expr");
14425     else if ( m==suffix_base ) mp_print(mp, "suffix");
14426     else mp_print(mp, "text");
14427   } else if ( m<secondary_macro ) {
14428     mp_print(mp, "primary");
14429   } else if ( m==secondary_macro ) {
14430     mp_print(mp, "secondary");
14431   } else {
14432     mp_print(mp, "tertiary");
14433   }
14434   break;
14435
14436 @ Let's turn next to the more complex processing associated with \&{def}
14437 and \&{vardef}. When the following procedure is called, |cur_mod|
14438 should be either |start_def| or |var_def|.
14439
14440 @c @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>;
14441 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>;
14442 void mp_scan_def (MP mp) {
14443   int m; /* the type of definition */
14444   int n; /* the number of special suffix parameters */
14445   int k; /* the total number of parameters */
14446   int c; /* the kind of macro we're defining */
14447   pointer r; /* parameter-substitution list */
14448   pointer q; /* tail of the macro token list */
14449   pointer p; /* temporary storage */
14450   halfword base; /* |expr_base|, |suffix_base|, or |text_base| */
14451   pointer l_delim,r_delim; /* matching delimiters */
14452   m=mp->cur_mod; c=general_macro; link(hold_head)=null;
14453   q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null; r=null;
14454   @<Scan the token or variable to be defined;
14455     set |n|, |scanner_status|, and |warning_info|@>;
14456   k=n;
14457   if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
14458     @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>;
14459   }
14460   if ( mp->cur_cmd==param_type ) {
14461     @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>;
14462   }
14463   mp_check_equals(mp);
14464   p=mp_get_avail(mp); info(p)=c; link(q)=p;
14465   @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>;
14466   mp->scanner_status=normal; mp_get_x_next(mp);
14467 }
14468
14469 @ We don't put `|frozen_end_group|' into the replacement text of
14470 a \&{vardef}, because the user may want to redefine `\.{endgroup}'.
14471
14472 @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>=
14473 if ( m==start_def ) {
14474   link(p)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,null,n);
14475 } else { 
14476   q=mp_get_avail(mp); info(q)=mp->bg_loc; link(p)=q;
14477   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->eg_loc;
14478   link(q)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,p,n);
14479 }
14480 if ( mp->warning_info==bad_vardef ) 
14481   mp_flush_token_list(mp, value(bad_vardef))
14482
14483 @ @<Glob...@>=
14484 int bg_loc;
14485 int eg_loc; /* hash addresses of `\.{begingroup}' and `\.{endgroup}' */
14486
14487 @ @<Scan the token or variable to be defined;...@>=
14488 if ( m==start_def ) {
14489   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym; get_t_next;
14490   mp->scanner_status=op_defining; n=0;
14491   eq_type(mp->warning_info)=defined_macro; equiv(mp->warning_info)=q;
14492 } else { 
14493   p=mp_scan_declared_variable(mp);
14494   mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),link(p),true);
14495   mp->warning_info=mp_find_variable(mp, p); mp_flush_list(mp, p);
14496   if ( mp->warning_info==null ) @<Change to `\.{a bad variable}'@>;
14497   mp->scanner_status=var_defining; n=2;
14498   if ( mp->cur_cmd==macro_special ) if ( mp->cur_mod==macro_suffix ) {/* \.{\AT!\#} */
14499     n=3; get_t_next;
14500   }
14501   type(mp->warning_info)=mp_unsuffixed_macro-2+n; value(mp->warning_info)=q;
14502 } /* |mp_suffixed_macro=mp_unsuffixed_macro+1| */
14503
14504 @ @<Change to `\.{a bad variable}'@>=
14505
14506   print_err("This variable already starts with a macro");
14507 @.This variable already...@>
14508   help2("After `vardef a' you can\'t say `vardef a.b'.")
14509     ("So I'll have to discard this definition.");
14510   mp_error(mp); mp->warning_info=bad_vardef;
14511 }
14512
14513 @ @<Initialize table entries...@>=
14514 name_type(bad_vardef)=mp_root; link(bad_vardef)=frozen_bad_vardef;
14515 equiv(frozen_bad_vardef)=bad_vardef; eq_type(frozen_bad_vardef)=tag_token;
14516
14517 @ @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>=
14518 do {  
14519   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; get_t_next;
14520   if ( (mp->cur_cmd==param_type)&&(mp->cur_mod>=expr_base) ) {
14521    base=mp->cur_mod;
14522   } else { 
14523     print_err("Missing parameter type; `expr' will be assumed");
14524 @.Missing parameter type@>
14525     help1("You should've had `expr' or `suffix' or `text' here.");
14526     mp_back_error(mp); base=expr_base;
14527   }
14528   @<Absorb parameter tokens for type |base|@>;
14529   mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
14530   get_t_next;
14531 } while (mp->cur_cmd==left_delimiter)
14532
14533 @ @<Absorb parameter tokens for type |base|@>=
14534 do { 
14535   link(q)=mp_get_avail(mp); q=link(q); info(q)=base+k;
14536   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size); 
14537   value(p)=base+k; info(p)=mp->cur_sym;
14538   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14539 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
14540   incr(k); link(p)=r; r=p; get_t_next;
14541 } while (mp->cur_cmd==comma)
14542
14543 @ @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>=
14544
14545   p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14546   if ( mp->cur_mod<expr_base ) {
14547     c=mp->cur_mod; value(p)=expr_base+k;
14548   } else { 
14549     value(p)=mp->cur_mod+k;
14550     if ( mp->cur_mod==expr_base ) c=expr_macro;
14551     else if ( mp->cur_mod==suffix_base ) c=suffix_macro;
14552     else c=text_macro;
14553   }
14554   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14555   incr(k); mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym; link(p)=r; r=p; get_t_next;
14556   if ( c==expr_macro ) if ( mp->cur_cmd==of_token ) {
14557     c=of_macro; p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14558     if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14559     value(p)=expr_base+k; mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym;
14560     link(p)=r; r=p; get_t_next;
14561   }
14562 }
14563
14564 @* \[32] Expanding the next token.
14565 Only a few command codes |<min_command| can possibly be returned by
14566 |get_t_next|; in increasing order, they are
14567 |if_test|, |fi_or_else|, |input|, |iteration|, |repeat_loop|,
14568 |exit_test|, |relax|, |scan_tokens|, |expand_after|, and |defined_macro|.
14569
14570 \MP\ usually gets the next token of input by saying |get_x_next|. This is
14571 like |get_t_next| except that it keeps getting more tokens until
14572 finding |cur_cmd>=min_command|. In other words, |get_x_next| expands
14573 macros and removes conditionals or iterations or input instructions that
14574 might be present.
14575
14576 It follows that |get_x_next| might invoke itself recursively. In fact,
14577 there is massive recursion, since macro expansion can involve the
14578 scanning of arbitrarily complex expressions, which in turn involve
14579 macro expansion and conditionals, etc.
14580 @^recursion@>
14581
14582 Therefore it's necessary to declare a whole bunch of |forward|
14583 procedures at this point, and to insert some other procedures
14584 that will be invoked by |get_x_next|.
14585
14586 @<Declarations@>= 
14587 void mp_scan_primary (MP mp);
14588 void mp_scan_secondary (MP mp);
14589 void mp_scan_tertiary (MP mp);
14590 void mp_scan_expression (MP mp);
14591 void mp_scan_suffix (MP mp);
14592 @<Declare the procedure called |macro_call|@>;
14593 void mp_get_boolean (MP mp);
14594 void mp_pass_text (MP mp);
14595 void mp_conditional (MP mp);
14596 void mp_start_input (MP mp);
14597 void mp_begin_iteration (MP mp);
14598 void mp_resume_iteration (MP mp);
14599 void mp_stop_iteration (MP mp);
14600
14601 @ An auxiliary subroutine called |expand| is used by |get_x_next|
14602 when it has to do exotic expansion commands.
14603
14604 @c void mp_expand (MP mp) {
14605   pointer p; /* for list manipulation */
14606   size_t k; /* something that we hope is |<=buf_size| */
14607   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
14608   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14609     if ( mp->cur_cmd!=defined_macro )
14610       show_cur_cmd_mod;
14611   switch (mp->cur_cmd)  {
14612   case if_test:
14613     mp_conditional(mp); /* this procedure is discussed in Part 36 below */
14614     break;
14615   case fi_or_else:
14616     @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>;
14617     break;
14618   case input:
14619     @<Initiate or terminate input from a file@>;
14620     break;
14621   case iteration:
14622     if ( mp->cur_mod==end_for ) {
14623       @<Scold the user for having an extra \&{endfor}@>;
14624     } else {
14625       mp_begin_iteration(mp); /* this procedure is discussed in Part 37 below */
14626     }
14627     break;
14628   case repeat_loop: 
14629     @<Repeat a loop@>;
14630     break;
14631   case exit_test: 
14632     @<Exit a loop if the proper time has come@>;
14633     break;
14634   case relax: 
14635     break;
14636   case expand_after: 
14637     @<Expand the token after the next token@>;
14638     break;
14639   case scan_tokens: 
14640     @<Put a string into the input buffer@>;
14641     break;
14642   case defined_macro:
14643    mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14644    break;
14645   }; /* there are no other cases */
14646 };
14647
14648 @ @<Scold the user...@>=
14649
14650   print_err("Extra `endfor'");
14651 @.Extra `endfor'@>
14652   help2("I'm not currently working on a for loop,")
14653     ("so I had better not try to end anything.");
14654   mp_error(mp);
14655 }
14656
14657 @ The processing of \&{input} involves the |start_input| subroutine,
14658 which will be declared later; the processing of \&{endinput} is trivial.
14659
14660 @<Put each...@>=
14661 mp_primitive(mp, "input",input,0);
14662 @:input_}{\&{input} primitive@>
14663 mp_primitive(mp, "endinput",input,1);
14664 @:end_input_}{\&{endinput} primitive@>
14665
14666 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
14667 case input: 
14668   if ( m==0 ) mp_print(mp, "input");
14669   else mp_print(mp, "endinput");
14670   break;
14671
14672 @ @<Initiate or terminate input...@>=
14673 if ( mp->cur_mod>0 ) mp->force_eof=true;
14674 else mp_start_input(mp)
14675
14676 @ We'll discuss the complicated parts of loop operations later. For now
14677 it suffices to know that there's a global variable called |loop_ptr|
14678 that will be |null| if no loop is in progress.
14679
14680 @<Repeat a loop@>=
14681 { while ( token_state &&(loc==null) ) 
14682     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
14683   if ( mp->loop_ptr==null ) {
14684     print_err("Lost loop");
14685 @.Lost loop@>
14686     help2("I'm confused; after exiting from a loop, I still seem")
14687       ("to want to repeat it. I'll try to forget the problem.");
14688     mp_error(mp);
14689   } else {
14690     mp_resume_iteration(mp); /* this procedure is in Part 37 below */
14691   }
14692 }
14693
14694 @ @<Exit a loop if the proper time has come@>=
14695 { mp_get_boolean(mp);
14696   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14697     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,mp->cur_exp);
14698   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
14699     if ( mp->loop_ptr==null ) {
14700       print_err("No loop is in progress");
14701 @.No loop is in progress@>
14702       help1("Why say `exitif' when there's nothing to exit from?");
14703       if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp); else mp_back_error(mp);
14704     } else {
14705      @<Exit prematurely from an iteration@>;
14706     }
14707   } else if ( mp->cur_cmd!=semicolon ) {
14708     mp_missing_err(mp, ";");
14709 @.Missing `;'@>
14710     help2("After `exitif <boolean exp>' I expect to see a semicolon.")
14711     ("I shall pretend that one was there."); mp_back_error(mp);
14712   }
14713 }
14714
14715 @ Here we use the fact that |forever_text| is the only |token_type| that
14716 is less than |loop_text|.
14717
14718 @<Exit prematurely...@>=
14719 { p=null;
14720   do {  
14721     if ( file_state ) {
14722       mp_end_file_reading(mp);
14723     } else { 
14724       if ( token_type<=loop_text ) p=start;
14725       mp_end_token_list(mp);
14726     }
14727   } while (p==null);
14728   if ( p!=info(mp->loop_ptr) ) mp_fatal_error(mp, "*** (loop confusion)");
14729 @.loop confusion@>
14730   mp_stop_iteration(mp); /* this procedure is in Part 34 below */
14731 }
14732
14733 @ @<Expand the token after the next token@>=
14734 { get_t_next;
14735   p=mp_cur_tok(mp); get_t_next;
14736   if ( mp->cur_cmd<min_command ) mp_expand(mp); 
14737   else mp_back_input(mp);
14738   back_list(p);
14739 }
14740
14741 @ @<Put a string into the input buffer@>=
14742 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
14743   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
14744     mp_disp_err(mp, null,"Not a string");
14745 @.Not a string@>
14746     help2("I'm going to flush this expression, since")
14747        ("scantokens should be followed by a known string.");
14748     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
14749   } else { 
14750     mp_back_input(mp);
14751     if ( length(mp->cur_exp)>0 )
14752        @<Pretend we're reading a new one-line file@>;
14753   }
14754 }
14755
14756 @ @<Pretend we're reading a new one-line file@>=
14757 { mp_begin_file_reading(mp); name=is_scantok;
14758   k=mp->first+length(mp->cur_exp);
14759   if ( k>=mp->max_buf_stack ) {
14760     while ( k>=mp->buf_size ) {
14761       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
14762     }
14763     mp->max_buf_stack=k+1;
14764   }
14765   j=mp->str_start[mp->cur_exp]; limit=k;
14766   while ( mp->first<(size_t)limit ) {
14767     mp->buffer[mp->first]=mp->str_pool[j]; incr(j); incr(mp->first);
14768   }
14769   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start; 
14770   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
14771 }
14772
14773 @ Here finally is |get_x_next|.
14774
14775 The expression scanning routines to be considered later
14776 communicate via the global quantities |cur_type| and |cur_exp|;
14777 we must be very careful to save and restore these quantities while
14778 macros are being expanded.
14779 @^inner loop@>
14780
14781 @<Declarations@>=
14782 void mp_get_x_next (MP mp);
14783
14784 @ @c void mp_get_x_next (MP mp) {
14785   pointer save_exp; /* a capsule to save |cur_type| and |cur_exp| */
14786   get_t_next;
14787   if ( mp->cur_cmd<min_command ) {
14788     save_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
14789     do {  
14790       if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) 
14791         mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14792       else 
14793         mp_expand(mp);
14794       get_t_next;
14795      } while (mp->cur_cmd<min_command);
14796      mp_unstash_cur_exp(mp, save_exp); /* that restores |cur_type| and |cur_exp| */
14797   }
14798 }
14799
14800 @ Now let's consider the |macro_call| procedure, which is used to start up
14801 all user-defined macros. Since the arguments to a macro might be expressions,
14802 |macro_call| is recursive.
14803 @^recursion@>
14804
14805 The first parameter to |macro_call| points to the reference count of the
14806 token list that defines the macro. The second parameter contains any
14807 arguments that have already been parsed (see below).  The third parameter
14808 points to the symbolic token that names the macro. If the third parameter
14809 is |null|, the macro was defined by \&{vardef}, so its name can be
14810 reconstructed from the prefix and ``at'' arguments found within the
14811 second parameter.
14812
14813 What is this second parameter? It's simply a linked list of one-word items,
14814 whose |info| fields point to the arguments. In other words, if |arg_list=null|,
14815 no arguments have been scanned yet; otherwise |info(arg_list)| points to
14816 the first scanned argument, and |link(arg_list)| points to the list of
14817 further arguments (if any).
14818
14819 Arguments of type \&{expr} are so-called capsules, which we will
14820 discuss later when we concentrate on expressions; they can be
14821 recognized easily because their |link| field is |void|. Arguments of type
14822 \&{suffix} and \&{text} are token lists without reference counts.
14823
14824 @ After argument scanning is complete, the arguments are moved to the
14825 |param_stack|. (They can't be put on that stack any sooner, because
14826 the stack is growing and shrinking in unpredictable ways as more arguments
14827 are being acquired.)  Then the macro body is fed to the scanner; i.e.,
14828 the replacement text of the macro is placed at the top of the \MP's
14829 input stack, so that |get_t_next| will proceed to read it next.
14830
14831 @<Declare the procedure called |macro_call|@>=
14832 @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>;
14833 @<Declare the procedure called |print_arg|@>;
14834 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>;
14835 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14836                     pointer macro_name) ;
14837
14838 @ @c
14839 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14840                     pointer macro_name) {
14841   /* invokes a user-defined control sequence */
14842   pointer r; /* current node in the macro's token list */
14843   pointer p,q; /* for list manipulation */
14844   integer n; /* the number of arguments */
14845   pointer tail = 0; /* tail of the argument list */
14846   pointer l_delim=0,r_delim=0; /* a delimiter pair */
14847   r=link(def_ref); add_mac_ref(def_ref);
14848   if ( arg_list==null ) {
14849     n=0;
14850   } else {
14851    @<Determine the number |n| of arguments already supplied,
14852     and set |tail| to the tail of |arg_list|@>;
14853   }
14854   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
14855     @<Show the text of the macro being expanded, and the existing arguments@>;
14856   }
14857   @<Scan the remaining arguments, if any; set |r| to the first token
14858     of the replacement text@>;
14859   @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>;
14860 }
14861
14862 @ @<Show the text of the macro...@>=
14863 mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_ln(mp); 
14864 mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14865 if ( n==3 ) mp_print(mp, "@@#"); /* indicate a suffixed macro */
14866 mp_show_macro(mp, def_ref,null,100000);
14867 if ( arg_list!=null ) {
14868   n=0; p=arg_list;
14869   do {  
14870     q=info(p);
14871     mp_print_arg(mp, q,n,0);
14872     incr(n); p=link(p);
14873   } while (p!=null);
14874 }
14875 mp_end_diagnostic(mp, false)
14876
14877
14878 @ @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>=
14879 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n);
14880
14881 @ @c
14882 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n) {
14883   pointer p,q; /* they traverse the first part of |a| */
14884   if ( n!=null ) {
14885     mp_print_text(n);
14886   } else  { 
14887     p=info(a);
14888     if ( p==null ) {
14889       mp_print_text(info(info(link(a))));
14890     } else { 
14891       q=p;
14892       while ( link(q)!=null ) q=link(q);
14893       link(q)=info(link(a));
14894       mp_show_token_list(mp, p,null,1000,0);
14895       link(q)=null;
14896     }
14897   }
14898 }
14899
14900 @ @<Declare the procedure called |print_arg|@>=
14901 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) ;
14902
14903 @ @c
14904 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) {
14905   if ( link(q)==mp_void ) mp_print_nl(mp, "(EXPR");
14906   else if ( (b<text_base)&&(b!=text_macro) ) mp_print_nl(mp, "(SUFFIX");
14907   else mp_print_nl(mp, "(TEXT");
14908   mp_print_int(mp, n); mp_print(mp, ")<-");
14909   if ( link(q)==mp_void ) mp_print_exp(mp, q,1);
14910   else mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
14911 }
14912
14913 @ @<Determine the number |n| of arguments already supplied...@>=
14914 {  
14915   n=1; tail=arg_list;
14916   while ( link(tail)!=null ) { 
14917     incr(n); tail=link(tail);
14918   }
14919 }
14920
14921 @ @<Scan the remaining arguments, if any; set |r|...@>=
14922 mp->cur_cmd=comma+1; /* anything |<>comma| will do */
14923 while ( info(r)>=expr_base ) { 
14924   @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>;
14925   r=link(r);
14926 };
14927 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
14928   print_err("Too many arguments to ");
14929 @.Too many arguments...@>
14930   mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name); mp_print_char(mp, ';');
14931   mp_print_nl(mp, "  Missing `"); mp_print_text(r_delim);
14932 @.Missing `)'...@>
14933   mp_print(mp, "' has been inserted");
14934   help3("I'm going to assume that the comma I just read was a")
14935    ("right delimiter, and then I'll begin expanding the macro.")
14936    ("You might want to delete some tokens before continuing.");
14937   mp_error(mp);
14938 }
14939 if ( info(r)!=general_macro ) {
14940   @<Scan undelimited argument(s)@>;
14941 }
14942 r=link(r)
14943
14944 @ At this point, the reader will find it advisable to review the explanation
14945 of token list format that was presented earlier, paying special attention to
14946 the conventions that apply only at the beginning of a macro's token list.
14947
14948 On the other hand, the reader will have to take the expression-parsing
14949 aspects of the following program on faith; we will explain |cur_type|
14950 and |cur_exp| later. (Several things in this program depend on each other,
14951 and it's necessary to jump into the circle somewhere.)
14952
14953 @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>=
14954 if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
14955   mp_get_x_next(mp);
14956   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
14957     print_err("Missing argument to ");
14958 @.Missing argument...@>
14959     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14960     help3("That macro has more parameters than you thought.")
14961      ("I'll continue by pretending that each missing argument")
14962      ("is either zero or null.");
14963     if ( info(r)>=suffix_base ) {
14964       mp->cur_exp=null; mp->cur_type=mp_token_list;
14965     } else { 
14966       mp->cur_exp=0; mp->cur_type=mp_known;
14967     }
14968     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=right_delimiter; 
14969     goto FOUND;
14970   }
14971   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod;
14972 }
14973 @<Scan the argument represented by |info(r)|@>;
14974 if ( mp->cur_cmd!=comma ) 
14975   @<Check that the proper right delimiter was present@>;
14976 FOUND:  
14977 @<Append the current expression to |arg_list|@>
14978
14979 @ @<Check that the proper right delim...@>=
14980 if ( (mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
14981   if ( info(link(r))>=expr_base ) {
14982     mp_missing_err(mp, ",");
14983 @.Missing `,'@>
14984     help3("I've finished reading a macro argument and am about to")
14985       ("read another; the arguments weren't delimited correctly.")
14986        ("You might want to delete some tokens before continuing.");
14987     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=comma;
14988   } else { 
14989     mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
14990 @.Missing `)'@>
14991     help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.")
14992        ("You might want to delete some tokens before continuing.");
14993     mp_back_error(mp);
14994   }
14995 }
14996
14997 @ A \&{suffix} or \&{text} parameter will be have been scanned as
14998 a token list pointed to by |cur_exp|, in which case we will have
14999 |cur_type=token_list|.
15000
15001 @<Append the current expression to |arg_list|@>=
15002
15003   p=mp_get_avail(mp);
15004   if ( mp->cur_type==mp_token_list ) info(p)=mp->cur_exp;
15005   else info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15006   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
15007     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,info(r)); 
15008     mp_end_diagnostic(mp, false);
15009   }
15010   if ( arg_list==null ) arg_list=p;
15011   else link(tail)=p;
15012   tail=p; incr(n);
15013 }
15014
15015 @ @<Scan the argument represented by |info(r)|@>=
15016 if ( info(r)>=text_base ) {
15017   mp_scan_text_arg(mp, l_delim,r_delim);
15018 } else { 
15019   mp_get_x_next(mp);
15020   if ( info(r)>=suffix_base ) mp_scan_suffix(mp);
15021   else mp_scan_expression(mp);
15022 }
15023
15024 @ The parameters to |scan_text_arg| are either a pair of delimiters
15025 or zero; the latter case is for undelimited text arguments, which
15026 end with the first semicolon or \&{endgroup} or \&{end} that is not
15027 contained in a group.
15028
15029 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>=
15030 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) ;
15031
15032 @ @c
15033 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
15034   integer balance; /* excess of |l_delim| over |r_delim| */
15035   pointer p; /* list tail */
15036   mp->warning_info=l_delim; mp->scanner_status=absorbing;
15037   p=hold_head; balance=1; link(hold_head)=null;
15038   while (1)  { 
15039     get_t_next;
15040     if ( l_delim==0 ) {
15041       @<Adjust the balance for an undelimited argument; |break| if done@>;
15042     } else {
15043           @<Adjust the balance for a delimited argument; |break| if done@>;
15044     }
15045     link(p)=mp_cur_tok(mp); p=link(p);
15046   }
15047   mp->cur_exp=link(hold_head); mp->cur_type=mp_token_list;
15048   mp->scanner_status=normal;
15049 };
15050
15051 @ @<Adjust the balance for a delimited argument...@>=
15052 if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) { 
15053   if ( mp->cur_mod==l_delim ) { 
15054     decr(balance);
15055     if ( balance==0 ) break;
15056   }
15057 } else if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
15058   if ( mp->cur_mod==r_delim ) incr(balance);
15059 }
15060
15061 @ @<Adjust the balance for an undelimited...@>=
15062 if ( end_of_statement ) { /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
15063   if ( balance==1 ) { break; }
15064   else  { if ( mp->cur_cmd==end_group ) decr(balance); }
15065 } else if ( mp->cur_cmd==begin_group ) { 
15066   incr(balance); 
15067 }
15068
15069 @ @<Scan undelimited argument(s)@>=
15070
15071   if ( info(r)<text_macro ) {
15072     mp_get_x_next(mp);
15073     if ( info(r)!=suffix_macro ) {
15074       if ( (mp->cur_cmd==equals)||(mp->cur_cmd==assignment) ) mp_get_x_next(mp);
15075     }
15076   }
15077   switch (info(r)) {
15078   case primary_macro:mp_scan_primary(mp); break;
15079   case secondary_macro:mp_scan_secondary(mp); break;
15080   case tertiary_macro:mp_scan_tertiary(mp); break;
15081   case expr_macro:mp_scan_expression(mp); break;
15082   case of_macro:
15083     @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>;
15084     break;
15085   case suffix_macro:
15086     @<Scan a suffix with optional delimiters@>;
15087     break;
15088   case text_macro:mp_scan_text_arg(mp, 0,0); break;
15089   } /* there are no other cases */
15090   mp_back_input(mp); 
15091   @<Append the current expression to |arg_list|@>;
15092 }
15093
15094 @ @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>=
15095
15096   mp_scan_expression(mp); p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15097   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) { 
15098     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,0); 
15099     mp_end_diagnostic(mp, false);
15100   }
15101   if ( arg_list==null ) arg_list=p; else link(tail)=p;
15102   tail=p;incr(n);
15103   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
15104     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for ");
15105 @.Missing `of'@>
15106     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15107     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
15108     mp_back_error(mp);
15109   }
15110   mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
15111 }
15112
15113 @ @<Scan a suffix with optional delimiters@>=
15114
15115   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15116     l_delim=null;
15117   } else { 
15118     l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
15119   };
15120   mp_scan_suffix(mp);
15121   if ( l_delim!=null ) {
15122     if ((mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15123       mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15124 @.Missing `)'@>
15125       help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.")
15126          ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15127       mp_back_error(mp);
15128     }
15129     mp_get_x_next(mp);
15130   }
15131 }
15132
15133 @ Before we put a new token list on the input stack, it is wise to clean off
15134 all token lists that have recently been depleted. Then a user macro that ends
15135 with a call to itself will not require unbounded stack space.
15136
15137 @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>=
15138 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
15139 if ( mp->param_ptr+n>mp->max_param_stack ) {
15140   mp->max_param_stack=mp->param_ptr+n;
15141   if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15142     mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15143 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15144 }
15145 mp_begin_token_list(mp, def_ref,macro); name=macro_name; loc=r;
15146 if ( n>0 ) {
15147   p=arg_list;
15148   do {  
15149    mp->param_stack[mp->param_ptr]=info(p); incr(mp->param_ptr); p=link(p);
15150   } while (p!=null);
15151   mp_flush_list(mp, arg_list);
15152 }
15153
15154 @ It's sometimes necessary to put a single argument onto |param_stack|.
15155 The |stack_argument| subroutine does this.
15156
15157 @c void mp_stack_argument (MP mp,pointer p) { 
15158   if ( mp->param_ptr==mp->max_param_stack ) {
15159     incr(mp->max_param_stack);
15160     if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15161       mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15162 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15163   }
15164   mp->param_stack[mp->param_ptr]=p; incr(mp->param_ptr);
15165 }
15166
15167 @* \[33] Conditional processing.
15168 Let's consider now the way \&{if} commands are handled.
15169
15170 Conditions can be inside conditions, and this nesting has a stack
15171 that is independent of other stacks.
15172 Four global variables represent the top of the condition stack:
15173 |cond_ptr| points to pushed-down entries, if~any; |cur_if| tells whether
15174 we are processing \&{if} or \&{elseif}; |if_limit| specifies
15175 the largest code of a |fi_or_else| command that is syntactically legal;
15176 and |if_line| is the line number at which the current conditional began.
15177
15178 If no conditions are currently in progress, the condition stack has the
15179 special state |cond_ptr=null|, |if_limit=normal|, |cur_if=0|, |if_line=0|.
15180 Otherwise |cond_ptr| points to a two-word node; the |type|, |name_type|, and
15181 |link| fields of the first word contain |if_limit|, |cur_if|, and
15182 |cond_ptr| at the next level, and the second word contains the
15183 corresponding |if_line|.
15184
15185 @d if_node_size 2 /* number of words in stack entry for conditionals */
15186 @d if_line_field(A) mp->mem[(A)+1].cint
15187 @d if_code 1 /* code for \&{if} being evaluated */
15188 @d fi_code 2 /* code for \&{fi} */
15189 @d else_code 3 /* code for \&{else} */
15190 @d else_if_code 4 /* code for \&{elseif} */
15191
15192 @<Glob...@>=
15193 pointer cond_ptr; /* top of the condition stack */
15194 integer if_limit; /* upper bound on |fi_or_else| codes */
15195 small_number cur_if; /* type of conditional being worked on */
15196 integer if_line; /* line where that conditional began */
15197
15198 @ @<Set init...@>=
15199 mp->cond_ptr=null; mp->if_limit=normal; mp->cur_if=0; mp->if_line=0;
15200
15201 @ @<Put each...@>=
15202 mp_primitive(mp, "if",if_test,if_code);
15203 @:if_}{\&{if} primitive@>
15204 mp_primitive(mp, "fi",fi_or_else,fi_code); mp->eqtb[frozen_fi]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
15205 @:fi_}{\&{fi} primitive@>
15206 mp_primitive(mp, "else",fi_or_else,else_code);
15207 @:else_}{\&{else} primitive@>
15208 mp_primitive(mp, "elseif",fi_or_else,else_if_code);
15209 @:else_if_}{\&{elseif} primitive@>
15210
15211 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
15212 case if_test:
15213 case fi_or_else: 
15214   switch (m) {
15215   case if_code:mp_print(mp, "if"); break;
15216   case fi_code:mp_print(mp, "fi");  break;
15217   case else_code:mp_print(mp, "else"); break;
15218   default: mp_print(mp, "elseif"); break;
15219   }
15220   break;
15221
15222 @ Here is a procedure that ignores text until coming to an \&{elseif},
15223 \&{else}, or \&{fi} at level zero of $\&{if}\ldots\&{fi}$
15224 nesting. After it has acted, |cur_mod| will indicate the token that
15225 was found.
15226
15227 \MP's smallest two command codes are |if_test| and |fi_or_else|; this
15228 makes the skipping process a bit simpler.
15229
15230 @c 
15231 void mp_pass_text (MP mp) {
15232   integer l = 0;
15233   mp->scanner_status=skipping;
15234   mp->warning_info=mp_true_line(mp);
15235   while (1)  { 
15236     get_t_next;
15237     if ( mp->cur_cmd<=fi_or_else ) {
15238       if ( mp->cur_cmd<fi_or_else ) {
15239         incr(l);
15240       } else { 
15241         if ( l==0 ) break;
15242         if ( mp->cur_mod==fi_code ) decr(l);
15243       }
15244     } else {
15245       @<Decrease the string reference count,
15246        if the current token is a string@>;
15247     }
15248   }
15249   mp->scanner_status=normal;
15250 }
15251
15252 @ @<Decrease the string reference count...@>=
15253 if ( mp->cur_cmd==string_token ) { delete_str_ref(mp->cur_mod); }
15254
15255 @ When we begin to process a new \&{if}, we set |if_limit:=if_code|; then
15256 if \&{elseif} or \&{else} or \&{fi} occurs before the current \&{if}
15257 condition has been evaluated, a colon will be inserted.
15258 A construction like `\.{if fi}' would otherwise get \MP\ confused.
15259
15260 @<Push the condition stack@>=
15261 { p=mp_get_node(mp, if_node_size); link(p)=mp->cond_ptr; type(p)=mp->if_limit;
15262   name_type(p)=mp->cur_if; if_line_field(p)=mp->if_line;
15263   mp->cond_ptr=p; mp->if_limit=if_code; mp->if_line=mp_true_line(mp); 
15264   mp->cur_if=if_code;
15265 }
15266
15267 @ @<Pop the condition stack@>=
15268 { p=mp->cond_ptr; mp->if_line=if_line_field(p);
15269   mp->cur_if=name_type(p); mp->if_limit=type(p); mp->cond_ptr=link(p);
15270   mp_free_node(mp, p,if_node_size);
15271 }
15272
15273 @ Here's a procedure that changes the |if_limit| code corresponding to
15274 a given value of |cond_ptr|.
15275
15276 @c void mp_change_if_limit (MP mp,small_number l, pointer p) {
15277   pointer q;
15278   if ( p==mp->cond_ptr ) {
15279     mp->if_limit=l; /* that's the easy case */
15280   } else  { 
15281     q=mp->cond_ptr;
15282     while (1) { 
15283       if ( q==null ) mp_confusion(mp, "if");
15284 @:this can't happen if}{\quad if@>
15285       if ( link(q)==p ) { 
15286         type(q)=l; return;
15287       }
15288       q=link(q);
15289     }
15290   }
15291 }
15292
15293 @ The user is supposed to put colons into the proper parts of conditional
15294 statements. Therefore, \MP\ has to check for their presence.
15295
15296 @c 
15297 void mp_check_colon (MP mp) { 
15298   if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15299     mp_missing_err(mp, ":");
15300 @.Missing `:'@>
15301     help2("There should've been a colon after the condition.")
15302          ("I shall pretend that one was there.");;
15303     mp_back_error(mp);
15304   }
15305 }
15306
15307 @ A condition is started when the |get_x_next| procedure encounters
15308 an |if_test| command; in that case |get_x_next| calls |conditional|,
15309 which is a recursive procedure.
15310 @^recursion@>
15311
15312 @c void mp_conditional (MP mp) {
15313   pointer save_cond_ptr; /* |cond_ptr| corresponding to this conditional */
15314   int new_if_limit; /* future value of |if_limit| */
15315   pointer p; /* temporary register */
15316   @<Push the condition stack@>; 
15317   save_cond_ptr=mp->cond_ptr;
15318 RESWITCH: 
15319   mp_get_boolean(mp); new_if_limit=else_if_code;
15320   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15321     @<Display the boolean value of |cur_exp|@>;
15322   }
15323 FOUND: 
15324   mp_check_colon(mp);
15325   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
15326     mp_change_if_limit(mp, new_if_limit,save_cond_ptr);
15327     return; /* wait for \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} */
15328   };
15329   @<Skip to \&{elseif} or \&{else} or \&{fi}, then |goto done|@>;
15330 DONE: 
15331   mp->cur_if=mp->cur_mod; mp->if_line=mp_true_line(mp);
15332   if ( mp->cur_mod==fi_code ) {
15333     @<Pop the condition stack@>
15334   } else if ( mp->cur_mod==else_if_code ) {
15335     goto RESWITCH;
15336   } else  { 
15337     mp->cur_exp=true_code; new_if_limit=fi_code; mp_get_x_next(mp); 
15338     goto FOUND;
15339   }
15340 }
15341
15342 @ In a construction like `\&{if} \&{if} \&{true}: $0=1$: \\{foo}
15343 \&{else}: \\{bar} \&{fi}', the first \&{else}
15344 that we come to after learning that the \&{if} is false is not the
15345 \&{else} we're looking for. Hence the following curious logic is needed.
15346
15347 @<Skip to \&{elseif}...@>=
15348 while (1) { 
15349   mp_pass_text(mp);
15350   if ( mp->cond_ptr==save_cond_ptr ) goto DONE;
15351   else if ( mp->cur_mod==fi_code ) @<Pop the condition stack@>;
15352 }
15353
15354
15355 @ @<Display the boolean value...@>=
15356 { mp_begin_diagnostic(mp);
15357   if ( mp->cur_exp==true_code ) mp_print(mp, "{true}");
15358   else mp_print(mp, "{false}");
15359   mp_end_diagnostic(mp, false);
15360 }
15361
15362 @ The processing of conditionals is complete except for the following
15363 code, which is actually part of |get_x_next|. It comes into play when
15364 \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} is scanned.
15365
15366 @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>=
15367 if ( mp->cur_mod>mp->if_limit ) {
15368   if ( mp->if_limit==if_code ) { /* condition not yet evaluated */
15369     mp_missing_err(mp, ":");
15370 @.Missing `:'@>
15371     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=frozen_colon; mp_ins_error(mp);
15372   } else  { 
15373     print_err("Extra "); mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_mod);
15374 @.Extra else@>
15375 @.Extra elseif@>
15376 @.Extra fi@>
15377     help1("I'm ignoring this; it doesn't match any if.");
15378     mp_error(mp);
15379   }
15380 } else  { 
15381   while ( mp->cur_mod!=fi_code ) mp_pass_text(mp); /* skip to \&{fi} */
15382   @<Pop the condition stack@>;
15383 }
15384
15385 @* \[34] Iterations.
15386 To bring our treatment of |get_x_next| to a close, we need to consider what
15387 \MP\ does when it sees \&{for}, \&{forsuffixes}, and \&{forever}.
15388
15389 There's a global variable |loop_ptr| that keeps track of the \&{for} loops
15390 that are currently active. If |loop_ptr=null|, no loops are in progress;
15391 otherwise |info(loop_ptr)| points to the iterative text of the current
15392 (innermost) loop, and |link(loop_ptr)| points to the data for any other
15393 loops that enclose the current one.
15394
15395 A loop-control node also has two other fields, called |loop_type| and
15396 |loop_list|, whose contents depend on the type of loop:
15397
15398 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=null| means that |loop_list(loop_ptr)|
15399 points to a list of one-word nodes whose |info| fields point to the
15400 remaining argument values of a suffix list and expression list.
15401
15402 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=mp_void| means that the current loop is
15403 `\&{forever}'.
15404
15405 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=progression_flag| means that
15406 |p=loop_list(loop_ptr)| points to a ``progression node'' and |value(p)|,
15407 |step_size(p)|, and |final_value(p)| contain the data for an arithmetic
15408 progression.
15409
15410 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=p>mp_void| means that |p| points to an edge
15411 header and |loop_list(loop_ptr)| points into the graphical object list for
15412 that edge header.
15413
15414 \yskip\noindent In the case of a progression node, the first word is not used
15415 because the link field of words in the dynamic memory area cannot be arbitrary.
15416
15417 @d loop_list_loc(A) ((A)+1) /* where the |loop_list| field resides */
15418 @d loop_type(A) info(loop_list_loc((A))) /* the type of \&{for} loop */
15419 @d loop_list(A) link(loop_list_loc((A))) /* the remaining list elements */
15420 @d loop_node_size 2 /* the number of words in a loop control node */
15421 @d progression_node_size 4 /* the number of words in a progression node */
15422 @d step_size(A) mp->mem[(A)+2].sc /* the step size in an arithmetic progression */
15423 @d final_value(A) mp->mem[(A)+3].sc /* the final value in an arithmetic progression */
15424 @d progression_flag (null+2)
15425   /* |loop_type| value when |loop_list| points to a progression node */
15426
15427 @<Glob...@>=
15428 pointer loop_ptr; /* top of the loop-control-node stack */
15429
15430 @ @<Set init...@>=
15431 mp->loop_ptr=null;
15432
15433 @ If the expressions that define an arithmetic progression in
15434 a \&{for} loop don't have known numeric values, the |bad_for|
15435 subroutine screams at the user.
15436
15437 @c void mp_bad_for (MP mp, char * s) {
15438   mp_disp_err(mp, null,"Improper "); /* show the bad expression above the message */
15439 @.Improper...replaced by 0@>
15440   mp_print(mp, s); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
15441   help4("When you say `for x=a step b until c',")
15442     ("the initial value `a' and the step size `b'")
15443     ("and the final value `c' must have known numeric values.")
15444     ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
15445   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
15446 };
15447
15448 @ Here's what \MP\ does when \&{for}, \&{forsuffixes}, or \&{forever}
15449 has just been scanned. (This code requires slight familiarity with
15450 expression-parsing routines that we have not yet discussed; but it seems
15451 to belong in the present part of the program, even though the original author
15452 didn't write it until later. The reader may wish to come back to it.)
15453
15454 @c void mp_begin_iteration (MP mp) {
15455   halfword m; /* |expr_base| (\&{for}) or |suffix_base| (\&{forsuffixes}) */
15456   halfword n; /* hash address of the current symbol */
15457   pointer s; /* the new loop-control node */
15458   pointer p; /* substitution list for |scan_toks| */
15459   pointer q;  /* link manipulation register */
15460   pointer pp; /* a new progression node */
15461   m=mp->cur_mod; n=mp->cur_sym; s=mp_get_node(mp, loop_node_size);
15462   if ( m==start_forever ){ 
15463     loop_type(s)=mp_void; p=null; mp_get_x_next(mp);
15464   } else { 
15465     mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
15466     info(p)=mp->cur_sym; value(p)=m;
15467     mp_get_x_next(mp);
15468     if ( mp->cur_cmd==within_token ) {
15469       @<Set up a picture iteration@>;
15470     } else { 
15471       @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>;
15472       @<Scan the values to be used in the loop@>;
15473     }
15474   }
15475   @<Check for the presence of a colon@>;
15476   @<Scan the loop text and put it on the loop control stack@>;
15477   mp_resume_iteration(mp);
15478 }
15479
15480 @ @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>=
15481 if ( (mp->cur_cmd!=equals)&&(mp->cur_cmd!=assignment) ) { 
15482   mp_missing_err(mp, "=");
15483 @.Missing `='@>
15484   help3("The next thing in this loop should have been `=' or `:='.")
15485     ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
15486     ("was present, and I'll look for the values next.");
15487   mp_back_error(mp);
15488 }
15489
15490 @ @<Check for the presence of a colon@>=
15491 if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15492   mp_missing_err(mp, ":");
15493 @.Missing `:'@>
15494   help3("The next thing in this loop should have been a `:'.")
15495     ("So I'll pretend that a colon was present;")
15496     ("everything from here to `endfor' will be iterated.");
15497   mp_back_error(mp);
15498 }
15499
15500 @ We append a special |frozen_repeat_loop| token in place of the
15501 `\&{endfor}' at the end of the loop. This will come through \MP's scanner
15502 at the proper time to cause the loop to be repeated.
15503
15504 (If the user tries some shenanigan like `\&{for} $\ldots$ \&{let} \&{endfor}',
15505 he will be foiled by the |get_symbol| routine, which keeps frozen
15506 tokens unchanged. Furthermore the |frozen_repeat_loop| is an \&{outer}
15507 token, so it won't be lost accidentally.)
15508
15509 @ @<Scan the loop text...@>=
15510 q=mp_get_avail(mp); info(q)=frozen_repeat_loop;
15511 mp->scanner_status=loop_defining; mp->warning_info=n;
15512 info(s)=mp_scan_toks(mp, iteration,p,q,0); mp->scanner_status=normal;
15513 link(s)=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=s
15514
15515 @ @<Initialize table...@>=
15516 eq_type(frozen_repeat_loop)=repeat_loop+outer_tag;
15517 text(frozen_repeat_loop)=intern(" ENDFOR");
15518
15519 @ The loop text is inserted into \MP's scanning apparatus by the
15520 |resume_iteration| routine.
15521
15522 @c void mp_resume_iteration (MP mp) {
15523   pointer p,q; /* link registers */
15524   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15525   if ( p==progression_flag ) { 
15526     p=loop_list(mp->loop_ptr); /* now |p| points to a progression node */
15527     mp->cur_exp=value(p);
15528     if ( @<The arithmetic progression has ended@> ) {
15529       mp_stop_iteration(mp);
15530       return;
15531     }
15532     mp->cur_type=mp_known; q=mp_stash_cur_exp(mp); /* make |q| an \&{expr} argument */
15533     value(p)=mp->cur_exp+step_size(p); /* set |value(p)| for the next iteration */
15534   } else if ( p==null ) { 
15535     p=loop_list(mp->loop_ptr);
15536     if ( p==null ) {
15537       mp_stop_iteration(mp);
15538       return;
15539     }
15540     loop_list(mp->loop_ptr)=link(p); q=info(p); free_avail(p);
15541   } else if ( p==mp_void ) { 
15542     mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),forever_text); return;
15543   } else {
15544     @<Make |q| a capsule containing the next picture component from
15545       |loop_list(loop_ptr)| or |goto not_found|@>;
15546   }
15547   mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),loop_text);
15548   mp_stack_argument(mp, q);
15549   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15550      @<Trace the start of a loop@>;
15551   }
15552   return;
15553 NOT_FOUND:
15554   mp_stop_iteration(mp);
15555 }
15556
15557 @ @<The arithmetic progression has ended@>=
15558 ((step_size(p)>0)&&(mp->cur_exp>final_value(p)))||
15559  ((step_size(p)<0)&&(mp->cur_exp<final_value(p)))
15560
15561 @ @<Trace the start of a loop@>=
15562
15563   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{loop value=");
15564 @.loop value=n@>
15565   if ( (q!=null)&&(link(q)==mp_void) ) mp_print_exp(mp, q,1);
15566   else mp_show_token_list(mp, q,null,50,0);
15567   mp_print_char(mp, '}'); mp_end_diagnostic(mp, false);
15568 }
15569
15570 @ @<Make |q| a capsule containing the next picture component from...@>=
15571 { q=loop_list(mp->loop_ptr);
15572   if ( q==null ) goto NOT_FOUND;
15573   skip_component(q) goto NOT_FOUND;
15574   mp->cur_exp=mp_copy_objects(mp, loop_list(mp->loop_ptr),q);
15575   mp_init_bbox(mp, mp->cur_exp);
15576   mp->cur_type=mp_picture_type;
15577   loop_list(mp->loop_ptr)=q;
15578   q=mp_stash_cur_exp(mp);
15579 }
15580
15581 @ A level of loop control disappears when |resume_iteration| has decided
15582 not to resume, or when an \&{exitif} construction has removed the loop text
15583 from the input stack.
15584
15585 @c void mp_stop_iteration (MP mp) {
15586   pointer p,q; /* the usual */
15587   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15588   if ( p==progression_flag )  {
15589     mp_free_node(mp, loop_list(mp->loop_ptr),progression_node_size);
15590   } else if ( p==null ){ 
15591     q=loop_list(mp->loop_ptr);
15592     while ( q!=null ) {
15593       p=info(q);
15594       if ( p!=null ) {
15595         if ( link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
15596           mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
15597         } else {
15598           mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
15599         }
15600       }
15601       p=q; q=link(q); free_avail(p);
15602     }
15603   } else if ( p>progression_flag ) {
15604     delete_edge_ref(p);
15605   }
15606   p=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=link(p); mp_flush_token_list(mp, info(p));
15607   mp_free_node(mp, p,loop_node_size);
15608 }
15609
15610 @ Now that we know all about loop control, we can finish up
15611 the missing portion of |begin_iteration| and we'll be done.
15612
15613 The following code is performed after the `\.=' has been scanned in
15614 a \&{for} construction (if |m=expr_base|) or a \&{forsuffixes} construction
15615 (if |m=suffix_base|).
15616
15617 @<Scan the values to be used in the loop@>=
15618 loop_type(s)=null; q=loop_list_loc(s); link(q)=null; /* |link(q)=loop_list(s)| */
15619 do {  
15620   mp_get_x_next(mp);
15621   if ( m!=expr_base ) {
15622     mp_scan_suffix(mp);
15623   } else { 
15624     if ( mp->cur_cmd>=colon ) if ( mp->cur_cmd<=comma ) 
15625           goto CONTINUE;
15626     mp_scan_expression(mp);
15627     if ( mp->cur_cmd==step_token ) if ( q==loop_list_loc(s) ) {
15628       @<Prepare for step-until construction and |break|@>;
15629     }
15630     mp->cur_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
15631   }
15632   link(q)=mp_get_avail(mp); q=link(q); 
15633   info(q)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15634 CONTINUE:
15635   ;
15636 } while (mp->cur_cmd==comma)
15637
15638 @ @<Prepare for step-until construction and |break|@>=
15639
15640   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "initial value");
15641   pp=mp_get_node(mp, progression_node_size); value(pp)=mp->cur_exp;
15642   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15643   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "step size");
15644   step_size(pp)=mp->cur_exp;
15645   if ( mp->cur_cmd!=until_token ) { 
15646     mp_missing_err(mp, "until");
15647 @.Missing `until'@>
15648     help2("I assume you meant to say `until' after `step'.")
15649       ("So I'll look for the final value and colon next.");
15650     mp_back_error(mp);
15651   }
15652   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15653   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "final value");
15654   final_value(pp)=mp->cur_exp; loop_list(s)=pp;
15655   loop_type(s)=progression_flag; 
15656   break;
15657 }
15658
15659 @ The last case is when we have just seen ``\&{within}'', and we need to
15660 parse a picture expression and prepare to iterate over it.
15661
15662 @<Set up a picture iteration@>=
15663 { mp_get_x_next(mp);
15664   mp_scan_expression(mp);
15665   @<Make sure the current expression is a known picture@>;
15666   loop_type(s)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15667   q=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
15668   if ( q!= null ) 
15669     if ( is_start_or_stop(q) )
15670       if ( mp_skip_1component(mp, q)==null ) q=link(q);
15671   loop_list(s)=q;
15672 }
15673
15674 @ @<Make sure the current expression is a known picture@>=
15675 if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
15676   mp_disp_err(mp, null,"Improper iteration spec has been replaced by nullpicture");
15677   help1("When you say `for x in p', p must be a known picture.");
15678   mp_put_get_flush_error(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
15679   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_picture_type;
15680 }
15681
15682 @* \[35] File names.
15683 It's time now to fret about file names.  Besides the fact that different
15684 operating systems treat files in different ways, we must cope with the
15685 fact that completely different naming conventions are used by different
15686 groups of people. The following programs show what is required for one
15687 particular operating system; similar routines for other systems are not
15688 difficult to devise.
15689 @^system dependencies@>
15690
15691 \MP\ assumes that a file name has three parts: the name proper; its
15692 ``extension''; and a ``file area'' where it is found in an external file
15693 system.  The extension of an input file is assumed to be
15694 `\.{.mp}' unless otherwise specified; it is `\.{.log}' on the
15695 transcript file that records each run of \MP; it is `\.{.tfm}' on the font
15696 metric files that describe characters in any fonts created by \MP; it is
15697 `\.{.ps}' or `.{\it nnn}' for some number {\it nnn} on the \ps\ output files;
15698 and it is `\.{.mem}' on the mem files written by \.{INIMP} to initialize \MP.
15699 The file area can be arbitrary on input files, but files are usually
15700 output to the user's current area.  If an input file cannot be
15701 found on the specified area, \MP\ will look for it on a special system
15702 area; this special area is intended for commonly used input files.
15703
15704 Simple uses of \MP\ refer only to file names that have no explicit
15705 extension or area. For example, a person usually says `\.{input} \.{cmr10}'
15706 instead of `\.{input} \.{cmr10.new}'. Simple file
15707 names are best, because they make the \MP\ source files portable;
15708 whenever a file name consists entirely of letters and digits, it should be
15709 treated in the same way by all implementations of \MP. However, users
15710 need the ability to refer to other files in their environment, especially
15711 when responding to error messages concerning unopenable files; therefore
15712 we want to let them use the syntax that appears in their favorite
15713 operating system.
15714
15715 @ \MP\ uses the same conventions that have proved to be satisfactory for
15716 \TeX\ and \MF. In order to isolate the system-dependent aspects of file names,
15717 @^system dependencies@>
15718 the system-independent parts of \MP\ are expressed in terms
15719 of three system-dependent
15720 procedures called |begin_name|, |more_name|, and |end_name|. In
15721 essence, if the user-specified characters of the file name are $c_1\ldots c_n$,
15722 the system-independent driver program does the operations
15723 $$|begin_name|;\,|more_name|(c_1);\,\ldots\,;|more_name|(c_n);
15724 \,|end_name|.$$
15725 These three procedures communicate with each other via global variables.
15726 Afterwards the file name will appear in the string pool as three strings
15727 called |cur_name|\penalty10000\hskip-.05em,
15728 |cur_area|, and |cur_ext|; the latter two are null (i.e.,
15729 |""|), unless they were explicitly specified by the user.
15730
15731 Actually the situation is slightly more complicated, because \MP\ needs
15732 to know when the file name ends. The |more_name| routine is a function
15733 (with side effects) that returns |true| on the calls |more_name|$(c_1)$,
15734 \dots, |more_name|$(c_{n-1})$. The final call |more_name|$(c_n)$
15735 returns |false|; or, it returns |true| and $c_n$ is the last character
15736 on the current input line. In other words,
15737 |more_name| is supposed to return |true| unless it is sure that the
15738 file name has been completely scanned; and |end_name| is supposed to be able
15739 to finish the assembly of |cur_name|, |cur_area|, and |cur_ext| regardless of
15740 whether $|more_name|(c_n)$ returned |true| or |false|.
15741
15742 @<Glob...@>=
15743 char * cur_name; /* name of file just scanned */
15744 char * cur_area; /* file area just scanned, or \.{""} */
15745 char * cur_ext; /* file extension just scanned, or \.{""} */
15746
15747 @ It is easier to maintain reference counts if we assign initial values.
15748
15749 @<Set init...@>=
15750 mp->cur_name=xstrdup(""); 
15751 mp->cur_area=xstrdup(""); 
15752 mp->cur_ext=xstrdup("");
15753
15754 @ @<Dealloc variables@>=
15755 xfree(mp->cur_area);
15756 xfree(mp->cur_name);
15757 xfree(mp->cur_ext);
15758
15759 @ The file names we shall deal with for illustrative purposes have the
15760 following structure:  If the name contains `\.>' or `\.:', the file area
15761 consists of all characters up to and including the final such character;
15762 otherwise the file area is null.  If the remaining file name contains
15763 `\..', the file extension consists of all such characters from the first
15764 remaining `\..' to the end, otherwise the file extension is null.
15765 @^system dependencies@>
15766
15767 We can scan such file names easily by using two global variables that keep track
15768 of the occurrences of area and extension delimiters.  Note that these variables
15769 cannot be of type |pool_pointer| because a string pool compaction could occur
15770 while scanning a file name.
15771
15772 @<Glob...@>=
15773 integer area_delimiter;
15774   /* most recent `\.>' or `\.:' relative to |str_start[str_ptr]| */
15775 integer ext_delimiter; /* the relevant `\..', if any */
15776
15777 @ Input files that can't be found in the user's area may appear in standard
15778 system areas called |MP_area| and |MF_area|.  (The latter is used when the file
15779 extension is |".mf"|.)  The standard system area for font metric files
15780 to be read is |MP_font_area|.
15781 This system area name will, of course, vary from place to place.
15782 @^system dependencies@>
15783
15784 @d MP_area "MPinputs:"
15785 @.MPinputs@>
15786 @d MF_area "MFinputs:"
15787 @.MFinputs@>
15788 @d MP_font_area ""
15789 @.TeXfonts@>
15790
15791 @ Here now is the first of the system-dependent routines for file name scanning.
15792 @^system dependencies@>
15793
15794 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15795 void mp_begin_name (MP mp) { 
15796   xfree(mp->cur_name); 
15797   xfree(mp->cur_area); 
15798   xfree(mp->cur_ext);
15799   mp->area_delimiter=-1; 
15800   mp->ext_delimiter=-1;
15801 }
15802
15803 @ And here's the second.
15804 @^system dependencies@>
15805
15806 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15807 boolean mp_more_name (MP mp, ASCII_code c) { 
15808   if (c==' ') {
15809     return false;
15810   } else { 
15811     if ( (c=='>')||(c==':') ) { 
15812       mp->area_delimiter=mp->pool_ptr; 
15813       mp->ext_delimiter=-1;
15814     } else if ( (c=='.')&&(mp->ext_delimiter<0) ) {
15815       mp->ext_delimiter=mp->pool_ptr;
15816     }
15817     str_room(1); append_char(c); /* contribute |c| to the current string */
15818     return true;
15819   }
15820 }
15821
15822 @ The third.
15823 @^system dependencies@>
15824
15825 @d copy_pool_segment(A,B,C) { 
15826       A = xmalloc(C+1,sizeof(char)); 
15827       strncpy(A,(char *)(mp->str_pool+B),C);  
15828       A[C] = 0;}
15829
15830 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15831 void mp_end_name (MP mp) {
15832   pool_pointer s; /* length of area, name, and extension */
15833   unsigned int len;
15834   /* "my/w.mp" */
15835   s = mp->str_start[mp->str_ptr];
15836   if ( mp->area_delimiter<0 ) {    
15837     mp->cur_area=xstrdup("");
15838   } else {
15839     len = mp->area_delimiter-s; 
15840     copy_pool_segment(mp->cur_area,s,len);
15841     s += len+1;
15842   }
15843   if ( mp->ext_delimiter<0 ) {
15844     mp->cur_ext=xstrdup("");
15845     len = mp->pool_ptr-s; 
15846   } else {
15847     copy_pool_segment(mp->cur_ext,mp->ext_delimiter,(mp->pool_ptr-mp->ext_delimiter));
15848     len = mp->ext_delimiter-s;
15849   }
15850   copy_pool_segment(mp->cur_name,s,len);
15851   mp->pool_ptr=s; /* don't need this partial string */
15852 }
15853
15854 @ Conversely, here is a routine that takes three strings and prints a file
15855 name that might have produced them. (The routine is system dependent, because
15856 some operating systems put the file area last instead of first.)
15857 @^system dependencies@>
15858
15859 @<Basic printing...@>=
15860 void mp_print_file_name (MP mp, char * n, char * a, char * e) { 
15861   mp_print(mp, a); mp_print(mp, n); mp_print(mp, e);
15862 };
15863
15864 @ Another system-dependent routine is needed to convert three internal
15865 \MP\ strings
15866 to the |name_of_file| value that is used to open files. The present code
15867 allows both lowercase and uppercase letters in the file name.
15868 @^system dependencies@>
15869
15870 @d append_to_name(A) { c=(A); 
15871   if ( k<file_name_size ) {
15872     mp->name_of_file[k]=xchr(c);
15873     incr(k);
15874   }
15875 }
15876
15877 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15878 void mp_pack_file_name (MP mp, char *n, char *a, char *e) {
15879   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
15880   ASCII_code c; /* character being packed */
15881   char *j; /* a character  index */
15882   k=0;
15883   assert(n);
15884   if (a!=NULL) {
15885     for (j=a;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15886   }
15887   for (j=n;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15888   if (e!=NULL) {
15889     for (j=e;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15890   }
15891   mp->name_of_file[k]=0;
15892   mp->name_length=k; 
15893 }
15894
15895 @ @<Internal library declarations@>=
15896 void mp_pack_file_name (MP mp, char *n, char *a, char *e) ;
15897
15898 @ A messier routine is also needed, since mem file names must be scanned
15899 before \MP's string mechanism has been initialized. We shall use the
15900 global variable |MP_mem_default| to supply the text for default system areas
15901 and extensions related to mem files.
15902 @^system dependencies@>
15903
15904 @d mem_default_length 9 /* length of the |MP_mem_default| string */
15905 @d mem_ext_length 4 /* length of its `\.{.mem}' part */
15906 @d mem_extension ".mem" /* the extension, as a \.{WEB} constant */
15907
15908 @<Glob...@>=
15909 char *MP_mem_default;
15910 char *mem_name; /* for commandline */
15911
15912 @ @<Option variables@>=
15913 char *mem_name; /* for commandline */
15914
15915 @ @<Allocate or initialize ...@>=
15916 mp->MP_mem_default = xstrdup("plain.mem");
15917 mp->mem_name = xstrdup(opt->mem_name);
15918 @.plain@>
15919 @^system dependencies@>
15920
15921 @ @<Dealloc variables@>=
15922 xfree(mp->MP_mem_default);
15923 xfree(mp->mem_name);
15924
15925 @ @<Check the ``constant'' values for consistency@>=
15926 if ( mem_default_length>file_name_size ) mp->bad=20;
15927
15928 @ Here is the messy routine that was just mentioned. It sets |name_of_file|
15929 from the first |n| characters of |MP_mem_default|, followed by
15930 |buffer[a..b-1]|, followed by the last |mem_ext_length| characters of
15931 |MP_mem_default|.
15932
15933 We dare not give error messages here, since \MP\ calls this routine before
15934 the |error| routine is ready to roll. Instead, we simply drop excess characters,
15935 since the error will be detected in another way when a strange file name
15936 isn't found.
15937 @^system dependencies@>
15938
15939 @c void mp_pack_buffered_name (MP mp,small_number n, integer a,
15940                                integer b) {
15941   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
15942   ASCII_code c; /* character being packed */
15943   integer j; /* index into |buffer| or |MP_mem_default| */
15944   if ( n+b-a+1+mem_ext_length>file_name_size )
15945     b=a+file_name_size-n-1-mem_ext_length;
15946   k=0;
15947   for (j=0;j<n;j++) {
15948     append_to_name(xord((int)mp->MP_mem_default[j]));
15949   }
15950   for (j=a;j<b;j++) {
15951     append_to_name(mp->buffer[j]);
15952   }
15953   for (j=mem_default_length-mem_ext_length;
15954       j<mem_default_length;j++) {
15955     append_to_name(xord((int)mp->MP_mem_default[j]));
15956   } 
15957   mp->name_of_file[k]=0;
15958   mp->name_length=k; 
15959 }
15960
15961 @ Here is the only place we use |pack_buffered_name|. This part of the program
15962 becomes active when a ``virgin'' \MP\ is trying to get going, just after
15963 the preliminary initialization, or when the user is substituting another
15964 mem file by typing `\.\&' after the initial `\.{**}' prompt.  The buffer
15965 contains the first line of input in |buffer[loc..(last-1)]|, where
15966 |loc<last| and |buffer[loc]<>" "|.
15967
15968 @<Declarations@>=
15969 boolean mp_open_mem_file (MP mp) ;
15970
15971 @ @c
15972 boolean mp_open_mem_file (MP mp) {
15973   int j; /* the first space after the file name */
15974   if (mp->mem_name!=NULL) {
15975     mp->mem_file = mp_open_file(mp, mp->mem_name, "rb", mp_filetype_memfile);
15976     if ( mp->mem_file ) return true;
15977   }
15978   j=loc;
15979   if ( mp->buffer[loc]=='&' ) {
15980     incr(loc); j=loc; mp->buffer[mp->last]=' ';
15981     while ( mp->buffer[j]!=' ' ) incr(j);
15982     mp_pack_buffered_name(mp, 0,loc,j); /* try first without the system file area */
15983     if ( mp_w_open_in(mp, &mp->mem_file) ) goto FOUND;
15984     wake_up_terminal;
15985     wterm_ln("Sorry, I can\'t find that mem file; will try PLAIN.");
15986 @.Sorry, I can't find...@>
15987     update_terminal;
15988   }
15989   /* now pull out all the stops: try for the system \.{plain} file */
15990   mp_pack_buffered_name(mp, mem_default_length-mem_ext_length,0,0);
15991   if ( ! mp_w_open_in(mp, &mp->mem_file) ) {
15992     wake_up_terminal;
15993     wterm_ln("I can\'t find the PLAIN mem file!\n");
15994 @.I can't find PLAIN...@>
15995 @.plain@>
15996     return false;
15997   }
15998 FOUND:
15999   loc=j; return true;
16000 }
16001
16002 @ Operating systems often make it possible to determine the exact name (and
16003 possible version number) of a file that has been opened. The following routine,
16004 which simply makes a \MP\ string from the value of |name_of_file|, should
16005 ideally be changed to deduce the full name of file~|f|, which is the file
16006 most recently opened, if it is possible to do this in a \PASCAL\ program.
16007 @^system dependencies@>
16008
16009 @<Declarations@>=
16010 #define mp_a_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16011 #define mp_b_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16012 #define mp_w_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16013
16014 @ @c 
16015 str_number mp_make_name_string (MP mp) {
16016   int k; /* index into |name_of_file| */
16017   str_room(mp->name_length);
16018   for (k=0;k<mp->name_length;k++) {
16019     append_char(xord((int)mp->name_of_file[k]));
16020   }
16021   return mp_make_string(mp);
16022 }
16023
16024 @ Now let's consider the ``driver''
16025 routines by which \MP\ deals with file names
16026 in a system-independent manner.  First comes a procedure that looks for a
16027 file name in the input by taking the information from the input buffer.
16028 (We can't use |get_next|, because the conversion to tokens would
16029 destroy necessary information.)
16030
16031 This procedure doesn't allow semicolons or percent signs to be part of
16032 file names, because of other conventions of \MP.
16033 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} doesn't
16034 use semicolons or percents immediately after file names, but some users
16035 no doubt will find it natural to do so; therefore system-dependent
16036 changes to allow such characters in file names should probably
16037 be made with reluctance, and only when an entire file name that
16038 includes special characters is ``quoted'' somehow.
16039 @^system dependencies@>
16040
16041 @c void mp_scan_file_name (MP mp) { 
16042   mp_begin_name(mp);
16043   while ( mp->buffer[loc]==' ' ) incr(loc);
16044   while (1) { 
16045     if ( (mp->buffer[loc]==';')||(mp->buffer[loc]=='%') ) break;
16046     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[loc]) ) break;
16047     incr(loc);
16048   }
16049   mp_end_name(mp);
16050 }
16051
16052 @ Here is another version that takes its input from a string.
16053
16054 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16055 void mp_str_scan_file (MP mp,  str_number s) {
16056   pool_pointer p,q; /* current position and stopping point */
16057   mp_begin_name(mp);
16058   p=mp->str_start[s]; q=str_stop(s);
16059   while ( p<q ){ 
16060     if ( ! mp_more_name(mp, mp->str_pool[p]) ) break;
16061     incr(p);
16062   }
16063   mp_end_name(mp);
16064 }
16065
16066 @ And one that reads from a |char*|.
16067
16068 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16069 void mp_ptr_scan_file (MP mp,  char *s) {
16070   char *p, *q; /* current position and stopping point */
16071   mp_begin_name(mp);
16072   p=s; q=p+strlen(s);
16073   while ( p<q ){ 
16074     if ( ! mp_more_name(mp, *p)) break;
16075     p++;
16076   }
16077   mp_end_name(mp);
16078 }
16079
16080
16081 @ The global variable |job_name| contains the file name that was first
16082 \&{input} by the user. This name is extended by `\.{.log}' and `\.{ps}' and
16083 `\.{.mem}' and `\.{.tfm}' in order to make the names of \MP's output files.
16084
16085 @<Glob...@>=
16086 char *job_name; /* principal file name */
16087 boolean log_opened; /* has the transcript file been opened? */
16088 char *log_name; /* full name of the log file */
16089
16090 @ @<Option variables@>=
16091 char *job_name; /* principal file name */
16092
16093 @ Initially |job_name=NULL|; it becomes nonzero as soon as the true name is known.
16094 We have |job_name=NULL| if and only if the `\.{log}' file has not been opened,
16095 except of course for a short time just after |job_name| has become nonzero.
16096
16097 @<Allocate or ...@>=
16098 mp->job_name=opt->job_name; 
16099 mp->log_opened=false;
16100
16101 @ @<Dealloc variables@>=
16102 xfree(mp->job_name);
16103
16104 @ Here is a routine that manufactures the output file names, assuming that
16105 |job_name<>0|. It ignores and changes the current settings of |cur_area|
16106 and |cur_ext|.
16107
16108 @d pack_cur_name mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext)
16109
16110 @<Declarations@>=
16111 void mp_pack_job_name (MP mp, char *s) ;
16112
16113 @ @c void mp_pack_job_name (MP mp, char  *s) { /* |s = ".log"|, |".mem"|, |".ps"|, or .\\{nnn} */
16114   xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(mp->job_name);
16115   xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16116   xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext=xstrdup(s);
16117   pack_cur_name;
16118 }
16119
16120 @ If some trouble arises when \MP\ tries to open a file, the following
16121 routine calls upon the user to supply another file name. Parameter~|s|
16122 is used in the error message to identify the type of file; parameter~|e|
16123 is the default extension if none is given. Upon exit from the routine,
16124 variables |cur_name|, |cur_area|, |cur_ext|, and |name_of_file| are
16125 ready for another attempt at file opening.
16126
16127 @<Declarations@>=
16128 void mp_prompt_file_name (MP mp,char * s, char * e) ;
16129
16130 @ @c void mp_prompt_file_name (MP mp,char * s, char * e) {
16131   size_t k; /* index into |buffer| */
16132   char * saved_cur_name;
16133   if ( mp->interaction==mp_scroll_mode ) 
16134         wake_up_terminal;
16135   if (strcmp(s,"input file name")==0) {
16136         print_err("I can\'t find file `");
16137 @.I can't find file x@>
16138   } else {
16139         print_err("I can\'t write on file `");
16140   }
16141 @.I can't write on file x@>
16142   mp_print_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext); 
16143   mp_print(mp, "'.");
16144   if (strcmp(e,"")==0) 
16145         mp_show_context(mp);
16146   mp_print_nl(mp, "Please type another "); mp_print(mp, s);
16147 @.Please type...@>
16148   if ( mp->interaction<mp_scroll_mode )
16149     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, file error in nonstop mode)");
16150 @.job aborted, file error...@>
16151   saved_cur_name = xstrdup(mp->cur_name);
16152   clear_terminal; prompt_input(": "); @<Scan file name in the buffer@>;
16153   if (strcmp(mp->cur_ext,"")==0) 
16154         mp->cur_ext=e;
16155   if (strlen(mp->cur_name)==0) {
16156     mp->cur_name=saved_cur_name;
16157   } else {
16158     xfree(saved_cur_name);
16159   }
16160   pack_cur_name;
16161 }
16162
16163 @ @<Scan file name in the buffer@>=
16164
16165   mp_begin_name(mp); k=mp->first;
16166   while ( (mp->buffer[k]==' ')&&(k<mp->last) ) incr(k);
16167   while (1) { 
16168     if ( k==mp->last ) break;
16169     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[k]) ) break;
16170     incr(k);
16171   }
16172   mp_end_name(mp);
16173 }
16174
16175 @ The |open_log_file| routine is used to open the transcript file and to help
16176 it catch up to what has previously been printed on the terminal.
16177
16178 @c void mp_open_log_file (MP mp) {
16179   int old_setting; /* previous |selector| setting */
16180   int k; /* index into |months| and |buffer| */
16181   int l; /* end of first input line */
16182   integer m; /* the current month */
16183   char *months="JANFEBMARAPRMAYJUNJULAUGSEPOCTNOVDEC"; 
16184     /* abbreviations of month names */
16185   old_setting=mp->selector;
16186   if ( mp->job_name==NULL ) {
16187      mp->job_name=xstrdup("mpout");
16188   }
16189   mp_pack_job_name(mp,".log");
16190   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->log_file, mp_filetype_log) ) {
16191     @<Try to get a different log file name@>;
16192   }
16193   mp->log_name=xstrdup(mp->name_of_file);
16194   mp->selector=log_only; mp->log_opened=true;
16195   @<Print the banner line, including the date and time@>;
16196   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; 
16197     /* make sure bottom level is in memory */
16198   mp_print_nl(mp, "**");
16199 @.**@>
16200   l=mp->input_stack[0].limit_field-1; /* last position of first line */
16201   for (k=0;k<=l;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
16202   mp_print_ln(mp); /* now the transcript file contains the first line of input */
16203   mp->selector=old_setting+2; /* |log_only| or |term_and_log| */
16204 }
16205
16206 @ @<Dealloc variables@>=
16207 xfree(mp->log_name);
16208
16209 @ Sometimes |open_log_file| is called at awkward moments when \MP\ is
16210 unable to print error messages or even to |show_context|.
16211 The |prompt_file_name| routine can result in a |fatal_error|, but the |error|
16212 routine will not be invoked because |log_opened| will be false.
16213
16214 The normal idea of |mp_batch_mode| is that nothing at all should be written
16215 on the terminal. However, in the unusual case that
16216 no log file could be opened, we make an exception and allow
16217 an explanatory message to be seen.
16218
16219 Incidentally, the program always refers to the log file as a `\.{transcript
16220 file}', because some systems cannot use the extension `\.{.log}' for
16221 this file.
16222
16223 @<Try to get a different log file name@>=
16224 {  
16225   mp->selector=term_only;
16226   mp_prompt_file_name(mp, "transcript file name",".log");
16227 }
16228
16229 @ @<Print the banner...@>=
16230
16231   wlog(banner);
16232   mp_print(mp, mp->mem_ident); mp_print(mp, "  ");
16233   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day])); 
16234   mp_print_char(mp, ' ');
16235   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
16236   for (k=3*m-3;k<3*m;k++) { wlog_chr(months[k]); }
16237   mp_print_char(mp, ' '); 
16238   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year])); 
16239   mp_print_char(mp, ' ');
16240   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]);
16241   mp_print_dd(mp, m / 60); mp_print_char(mp, ':'); mp_print_dd(mp, m % 60);
16242 }
16243
16244 @ The |try_extension| function tries to open an input file determined by
16245 |cur_name|, |cur_area|, and the argument |ext|.  It returns |false| if it
16246 can't find the file in |cur_area| or the appropriate system area.
16247
16248 @c boolean mp_try_extension (MP mp,char *ext) { 
16249   mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area, ext);
16250   in_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16251   in_area=xstrdup(mp->cur_area);
16252   if ( mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16253     return true;
16254   } else { 
16255     if (strcmp(ext,".mf")==0 ) in_area=xstrdup(MF_area);
16256     else in_area=xstrdup(MP_area);
16257     mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,in_area,ext);
16258     return mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program);
16259   }
16260   return false;
16261 }
16262
16263 @ Let's turn now to the procedure that is used to initiate file reading
16264 when an `\.{input}' command is being processed.
16265
16266 @c void mp_start_input (MP mp) { /* \MP\ will \.{input} something */
16267   char *fname = NULL;
16268   @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>;
16269   while (1) { 
16270     mp_begin_file_reading(mp); /* set up |cur_file| and new level of input */
16271     if ( strlen(mp->cur_ext)==0 ) {
16272       if ( mp_try_extension(mp, ".mp") ) break;
16273       else if ( mp_try_extension(mp, "") ) break;
16274       else if ( mp_try_extension(mp, ".mf") ) break;
16275       /* |else do_nothing; | */
16276     } else if ( mp_try_extension(mp, mp->cur_ext) ) {
16277       break;
16278     }
16279     mp_end_file_reading(mp); /* remove the level that didn't work */
16280     mp_prompt_file_name(mp, "input file name","");
16281   }
16282   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16283   fname = xstrdup(mp->name_of_file);
16284   if ( mp->job_name==NULL ) {
16285     mp->job_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16286     mp_open_log_file(mp);
16287   } /* |open_log_file| doesn't |show_context|, so |limit|
16288         and |loc| needn't be set to meaningful values yet */
16289   if ( ((int)mp->term_offset+(int)strlen(fname)) > (mp->max_print_line-2)) mp_print_ln(mp);
16290   else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, ' ');
16291   mp_print_char(mp, '('); incr(mp->open_parens); mp_print(mp, fname); 
16292   xfree(fname);
16293   update_terminal;
16294   @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>;
16295   @<Read the first line of the new file@>;
16296 }
16297
16298 @ This code should be omitted if |a_make_name_string| returns something other
16299 than just a copy of its argument and the full file name is needed for opening
16300 \.{MPX} files or implementing the switch-to-editor option.
16301 @^system dependencies@>
16302
16303 @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>=
16304 mp_flush_string(mp, name); name=rts(mp->cur_name); xfree(mp->cur_name)
16305
16306 @ Here we have to remember to tell the |input_ln| routine not to
16307 start with a |get|. If the file is empty, it is considered to
16308 contain a single blank line.
16309 @^system dependencies@>
16310
16311 @<Read the first line...@>=
16312
16313   line=1;
16314   (void)mp_input_ln(mp, cur_file,false); 
16315   mp_firm_up_the_line(mp);
16316   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start;
16317 }
16318
16319 @ @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>=
16320 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp);
16321 if ( token_state ) { 
16322   print_err("File names can't appear within macros");
16323 @.File names can't...@>
16324   help3("Sorry...I've converted what follows to tokens,")
16325     ("possibly garbaging the name you gave.")
16326     ("Please delete the tokens and insert the name again.");
16327   mp_error(mp);
16328 }
16329 if ( file_state ) {
16330   mp_scan_file_name(mp);
16331 } else { 
16332    xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(""); 
16333    xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext =xstrdup(""); 
16334    xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16335 }
16336
16337 @ Sometimes we need to deal with two file names at once.  This procedure
16338 copies the given string into a special array for an old file name.
16339
16340 @c void mp_copy_old_name (MP mp,str_number s) {
16341   integer k; /* number of positions filled in |old_file_name| */
16342   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
16343   k=0;
16344   for (j=mp->str_start[s];j<=str_stop(s)-1;j++) { 
16345     incr(k);
16346     if ( k<=file_name_size ) 
16347       mp->old_file_name[k]=xchr(mp->str_pool[j]);
16348   }
16349   mp->old_file_name[++k] = 0;
16350 }
16351
16352 @ @<Glob...@>=
16353 char old_file_name[file_name_size+1];  /* analogous to |name_of_file| */
16354
16355 @ The following simple routine starts reading the \.{MPX} file associated
16356 with the current input file.
16357
16358 @c void mp_start_mpx_input (MP mp) {
16359   mp_pack_file_name(mp, in_name, in_area, ".mpx");
16360   @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16361     |goto not_found| if there is a problem@>;
16362   mp_begin_file_reading(mp);
16363   if ( ! mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16364     mp_end_file_reading(mp);
16365     goto NOT_FOUND;
16366   }
16367   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16368   mp->mpx_name[index]=name; add_str_ref(name);
16369   @<Read the first line of the new file@>;
16370   return;
16371 NOT_FOUND: 
16372     @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>;
16373 }
16374
16375 @ This should ideally be changed to do whatever is necessary to create the
16376 \.{MPX} file given by |name_of_file| if it does not exist or if it is out
16377 of date.  This requires invoking \.{MPtoTeX} on the |old_file_name| and passing
16378 the results through \TeX\ and \.{DVItoMP}.  (It is possible to use a
16379 completely different typesetting program if suitable postprocessor is
16380 available to perform the function of \.{DVItoMP}.)
16381 @^system dependencies@>
16382
16383 @ @<Exported types@>=
16384 typedef int (*mp_run_make_mpx_command)(MP mp, char *origname, char *mtxname);
16385
16386 @ @<Glob...@>=
16387 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16388
16389 @ @<Option variables@>=
16390 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16391
16392 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16393 set_callback_option(run_make_mpx);
16394
16395 @ @<Internal library declarations@>=
16396 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname);
16397
16398 @ The default does nothing.
16399 @c 
16400 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname) {
16401   if (mp && origname && mtxname) /* for -W */
16402     return false;
16403   return false;
16404 }
16405
16406
16407
16408 @ @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16409   |goto not_found| if there is a problem@>=
16410 mp_copy_old_name(mp, name);
16411 if (!(mp->run_make_mpx)(mp, mp->old_file_name, mp->name_of_file))
16412    goto NOT_FOUND
16413
16414 @ @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>=
16415 if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16416 mp_print_nl(mp, ">> ");
16417 mp_print(mp, mp->old_file_name);
16418 mp_print_nl(mp, ">> ");
16419 mp_print(mp, mp->name_of_file);
16420 mp_print_nl(mp, "! Unable to make mpx file");
16421 help4("The two files given above are one of your source files")
16422   ("and an auxiliary file I need to read to find out what your")
16423   ("btex..etex blocks mean. If you don't know why I had trouble,")
16424   ("try running it manually through MPtoTeX, TeX, and DVItoMP");
16425 succumb;
16426
16427 @ The last file-opening commands are for files accessed via the \&{readfrom}
16428 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
16429 operator and the \&{write} command.  Such files are stored in separate arrays.
16430 @:write_}{\&{write} primitive@>
16431
16432 @<Types in the outer block@>=
16433 typedef unsigned int readf_index; /* |0..max_read_files| */
16434 typedef unsigned int write_index;  /* |0..max_write_files| */
16435
16436 @ @<Glob...@>=
16437 readf_index max_read_files; /* maximum number of simultaneously open \&{readfrom} files */
16438 FILE ** rd_file; /* \&{readfrom} files */
16439 char ** rd_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16440 readf_index read_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16441 write_index max_write_files; /* maximum number of simultaneously open \&{write} */
16442 FILE ** wr_file; /* \&{write} files */
16443 char ** wr_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16444 write_index write_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16445
16446 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16447 mp->max_read_files=8;
16448 mp->rd_file = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(FILE *));
16449 mp->rd_fname = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(char *));
16450 memset(mp->rd_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_read_files+1));
16451 mp->read_files=0;
16452 mp->max_write_files=8;
16453 mp->wr_file = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(FILE *));
16454 mp->wr_fname = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(char *));
16455 memset(mp->wr_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_write_files+1));
16456 mp->write_files=0;
16457
16458
16459 @ This routine starts reading the file named by string~|s| without setting
16460 |loc|, |limit|, or |name|.  It returns |false| if the file is empty or cannot
16461 be opened.  Otherwise it updates |rd_file[n]| and |rd_fname[n]|.
16462
16463 @c boolean mp_start_read_input (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16464   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16465   pack_cur_name;
16466   mp_begin_file_reading(mp);
16467   if ( ! mp_a_open_in(mp, &mp->rd_file[n], mp_filetype_text) ) 
16468         goto NOT_FOUND;
16469   if ( ! mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n], false) ) {
16470     fclose(mp->rd_file[n]); 
16471         goto NOT_FOUND; 
16472   }
16473   mp->rd_fname[n]=xstrdup(mp->name_of_file);
16474   return true;
16475 NOT_FOUND: 
16476   mp_end_file_reading(mp);
16477   return false;
16478 }
16479
16480 @ Open |wr_file[n]| using file name~|s| and update |wr_fname[n]|.
16481
16482 @<Declarations@>=
16483 void mp_open_write_file (MP mp, char *s, readf_index  n) ;
16484
16485 @ @c void mp_open_write_file (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16486   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16487   pack_cur_name;
16488   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->wr_file[n], mp_filetype_text) )
16489     mp_prompt_file_name(mp, "file name for write output","");
16490   mp->wr_fname[n]=xstrdup(mp->name_of_file);
16491 }
16492
16493
16494 @* \[36] Introduction to the parsing routines.
16495 We come now to the central nervous system that sparks many of \MP's activities.
16496 By evaluating expressions, from their primary constituents to ever larger
16497 subexpressions, \MP\ builds the structures that ultimately define complete
16498 pictures or fonts of type.
16499
16500 Four mutually recursive subroutines are involved in this process: We call them
16501 $$\hbox{|scan_primary|, |scan_secondary|, |scan_tertiary|,
16502 and |scan_expression|.}$$
16503 @^recursion@>
16504 Each of them is parameterless and begins with the first token to be scanned
16505 already represented in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. After execution,
16506 the value of the primary or secondary or tertiary or expression that was
16507 found will appear in the global variables |cur_type| and |cur_exp|. The
16508 token following the expression will be represented in |cur_cmd|, |cur_mod|,
16509 and |cur_sym|.
16510
16511 Technically speaking, the parsing algorithms are ``LL(1),'' more or less;
16512 backup mechanisms have been added in order to provide reasonable error
16513 recovery.
16514
16515 @<Glob...@>=
16516 small_number cur_type; /* the type of the expression just found */
16517 integer cur_exp; /* the value of the expression just found */
16518
16519 @ @<Set init...@>=
16520 mp->cur_exp=0;
16521
16522 @ Many different kinds of expressions are possible, so it is wise to have
16523 precise descriptions of what |cur_type| and |cur_exp| mean in all cases:
16524
16525 \smallskip\hang
16526 |cur_type=mp_vacuous| means that this expression didn't turn out to have a
16527 value at all, because it arose from a \&{begingroup}$\,\ldots\,$\&{endgroup}
16528 construction in which there was no expression before the \&{endgroup}.
16529 In this case |cur_exp| has some irrelevant value.
16530
16531 \smallskip\hang
16532 |cur_type=mp_boolean_type| means that |cur_exp| is either |true_code|
16533 or |false_code|.
16534
16535 \smallskip\hang
16536 |cur_type=mp_unknown_boolean| means that |cur_exp| points to a capsule
16537 node that is in the ring of variables equivalent
16538 to at least one undefined boolean variable.
16539
16540 \smallskip\hang
16541 |cur_type=mp_string_type| means that |cur_exp| is a string number (i.e., an
16542 integer in the range |0<=cur_exp<str_ptr|). That string's reference count
16543 includes this particular reference.
16544
16545 \smallskip\hang
16546 |cur_type=mp_unknown_string| means that |cur_exp| points to a capsule
16547 node that is in the ring of variables equivalent
16548 to at least one undefined string variable.
16549
16550 \smallskip\hang
16551 |cur_type=mp_pen_type| means that |cur_exp| points to a node in a pen.  Nobody
16552 else points to any of the nodes in this pen.  The pen may be polygonal or
16553 elliptical.
16554
16555 \smallskip\hang
16556 |cur_type=mp_unknown_pen| means that |cur_exp| points to a capsule
16557 node that is in the ring of variables equivalent
16558 to at least one undefined pen variable.
16559
16560 \smallskip\hang
16561 |cur_type=mp_path_type| means that |cur_exp| points to a the first node of
16562 a path; nobody else points to this particular path. The control points of
16563 the path will have been chosen.
16564
16565 \smallskip\hang
16566 |cur_type=mp_unknown_path| means that |cur_exp| points to a capsule
16567 node that is in the ring of variables equivalent
16568 to at least one undefined path variable.
16569
16570 \smallskip\hang
16571 |cur_type=mp_picture_type| means that |cur_exp| points to an edge header node.
16572 There may be other pointers to this particular set of edges.  The header node
16573 contains a reference count that includes this particular reference.
16574
16575 \smallskip\hang
16576 |cur_type=mp_unknown_picture| means that |cur_exp| points to a capsule
16577 node that is in the ring of variables equivalent
16578 to at least one undefined picture variable.
16579
16580 \smallskip\hang
16581 |cur_type=mp_transform_type| means that |cur_exp| points to a |mp_transform_type|
16582 capsule node. The |value| part of this capsule
16583 points to a transform node that contains six numeric values,
16584 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16585
16586 \smallskip\hang
16587 |cur_type=mp_color_type| means that |cur_exp| points to a |color_type|
16588 capsule node. The |value| part of this capsule
16589 points to a color node that contains three numeric values,
16590 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16591
16592 \smallskip\hang
16593 |cur_type=mp_cmykcolor_type| means that |cur_exp| points to a |mp_cmykcolor_type|
16594 capsule node. The |value| part of this capsule
16595 points to a color node that contains four numeric values,
16596 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16597
16598 \smallskip\hang
16599 |cur_type=mp_pair_type| means that |cur_exp| points to a capsule
16600 node whose type is |mp_pair_type|. The |value| part of this capsule
16601 points to a pair node that contains two numeric values,
16602 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16603
16604 \smallskip\hang
16605 |cur_type=mp_known| means that |cur_exp| is a |scaled| value.
16606
16607 \smallskip\hang
16608 |cur_type=mp_dependent| means that |cur_exp| points to a capsule node whose type
16609 is |dependent|. The |dep_list| field in this capsule points to the associated
16610 dependency list.
16611
16612 \smallskip\hang
16613 |cur_type=mp_proto_dependent| means that |cur_exp| points to a |mp_proto_dependent|
16614 capsule node. The |dep_list| field in this capsule
16615 points to the associated dependency list.
16616
16617 \smallskip\hang
16618 |cur_type=independent| means that |cur_exp| points to a capsule node
16619 whose type is |independent|. This somewhat unusual case can arise, for
16620 example, in the expression
16621 `$x+\&{begingroup}\penalty0\,\&{string}\,x; 0\,\&{endgroup}$'.
16622
16623 \smallskip\hang
16624 |cur_type=mp_token_list| means that |cur_exp| points to a linked list of
16625 tokens. This case arises only on the left-hand side of an assignment
16626 (`\.{:=}') operation, under very special circumstances.
16627
16628 \smallskip\noindent
16629 The possible settings of |cur_type| have been listed here in increasing
16630 numerical order. Notice that |cur_type| will never be |mp_numeric_type| or
16631 |suffixed_macro| or |mp_unsuffixed_macro|, although variables of those types
16632 are allowed.  Conversely, \MP\ has no variables of type |mp_vacuous| or
16633 |token_list|.
16634
16635 @ Capsules are two-word nodes that have a similar meaning
16636 to |cur_type| and |cur_exp|. Such nodes have |name_type=capsule|
16637 and |link<=mp_void|; and their |type| field is one of the possibilities for
16638 |cur_type| listed above.
16639
16640 The |value| field of a capsule is, in most cases, the value that
16641 corresponds to its |type|, as |cur_exp| corresponds to |cur_type|.
16642 However, when |cur_exp| would point to a capsule,
16643 no extra layer of indirection is present; the |value|
16644 field is what would have been called |value(cur_exp)| if it had not been
16645 encapsulated.  Furthermore, if the type is |dependent| or
16646 |mp_proto_dependent|, the |value| field of a capsule is replaced by
16647 |dep_list| and |prev_dep| fields, since dependency lists in capsules are
16648 always part of the general |dep_list| structure.
16649
16650 The |get_x_next| routine is careful not to change the values of |cur_type|
16651 and |cur_exp| when it gets an expanded token. However, |get_x_next| might
16652 call a macro, which might parse an expression, which might execute lots of
16653 commands in a group; hence it's possible that |cur_type| might change
16654 from, say, |mp_unknown_boolean| to |mp_boolean_type|, or from |dependent| to
16655 |known| or |independent|, during the time |get_x_next| is called. The
16656 programs below are careful to stash sensitive intermediate results in
16657 capsules, so that \MP's generality doesn't cause trouble.
16658
16659 Here's a procedure that illustrates these conventions. It takes
16660 the contents of $(|cur_type|\kern-.3pt,|cur_exp|\kern-.3pt)$
16661 and stashes them away in a
16662 capsule. It is not used when |cur_type=mp_token_list|.
16663 After the operation, |cur_type=mp_vacuous|; hence there is no need to
16664 copy path lists or to update reference counts, etc.
16665
16666 The special link |mp_void| is put on the capsule returned by
16667 |stash_cur_exp|, because this procedure is used to store macro parameters
16668 that must be easily distinguishable from token lists.
16669
16670 @<Declare the stashing/unstashing routines@>=
16671 pointer mp_stash_cur_exp (MP mp) {
16672   pointer p; /* the capsule that will be returned */
16673   switch (mp->cur_type) {
16674   case unknown_types:
16675   case mp_transform_type:
16676   case mp_color_type:
16677   case mp_pair_type:
16678   case mp_dependent:
16679   case mp_proto_dependent:
16680   case mp_independent: 
16681   case mp_cmykcolor_type:
16682     p=mp->cur_exp;
16683     break;
16684   default: 
16685     p=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(p)=mp_capsule;
16686     type(p)=mp->cur_type; value(p)=mp->cur_exp;
16687     break;
16688   }
16689   mp->cur_type=mp_vacuous; link(p)=mp_void; 
16690   return p;
16691 }
16692
16693 @ The inverse of |stash_cur_exp| is the following procedure, which
16694 deletes an unnecessary capsule and puts its contents into |cur_type|
16695 and |cur_exp|.
16696
16697 The program steps of \MP\ can be divided into two categories: those in
16698 which |cur_type| and |cur_exp| are ``alive'' and those in which they are
16699 ``dead,'' in the sense that |cur_type| and |cur_exp| contain relevant
16700 information or not. It's important not to ignore them when they're alive,
16701 and it's important not to pay attention to them when they're dead.
16702
16703 There's also an intermediate category: If |cur_type=mp_vacuous|, then
16704 |cur_exp| is irrelevant, hence we can proceed without caring if |cur_type|
16705 and |cur_exp| are alive or dead. In such cases we say that |cur_type|
16706 and |cur_exp| are {\sl dormant}. It is permissible to call |get_x_next|
16707 only when they are alive or dormant.
16708
16709 The \\{stash} procedure above assumes that |cur_type| and |cur_exp|
16710 are alive or dormant. The \\{unstash} procedure assumes that they are
16711 dead or dormant; it resuscitates them.
16712
16713 @<Declare the stashing/unstashing...@>=
16714 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) ;
16715
16716 @ @c
16717 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) { 
16718   mp->cur_type=type(p);
16719   switch (mp->cur_type) {
16720   case unknown_types:
16721   case mp_transform_type:
16722   case mp_color_type:
16723   case mp_pair_type:
16724   case mp_dependent: 
16725   case mp_proto_dependent:
16726   case mp_independent:
16727   case mp_cmykcolor_type: 
16728     mp->cur_exp=p;
16729     break;
16730   default:
16731     mp->cur_exp=value(p);
16732     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
16733     break;
16734   }
16735 }
16736
16737 @ The following procedure prints the values of expressions in an
16738 abbreviated format. If its first parameter |p| is null, the value of
16739 |(cur_type,cur_exp)| is displayed; otherwise |p| should be a capsule
16740 containing the desired value. The second parameter controls the amount of
16741 output. If it is~0, dependency lists will be abbreviated to
16742 `\.{linearform}' unless they consist of a single term.  If it is greater
16743 than~1, complicated structures (pens, pictures, and paths) will be displayed
16744 in full.
16745
16746 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16747 @<Declare the procedure called |print_dp|@>;
16748 @<Declare the stashing/unstashing routines@>;
16749 void mp_print_exp (MP mp,pointer p, small_number verbosity) {
16750   boolean restore_cur_exp; /* should |cur_exp| be restored? */
16751   small_number t; /* the type of the expression */
16752   pointer q; /* a big node being displayed */
16753   integer v=0; /* the value of the expression */
16754   if ( p!=null ) {
16755     restore_cur_exp=false;
16756   } else { 
16757     p=mp_stash_cur_exp(mp); restore_cur_exp=true;
16758   }
16759   t=type(p);
16760   if ( t<mp_dependent ) v=value(p); else if ( t<mp_independent ) v=dep_list(p);
16761   @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>;
16762   if ( restore_cur_exp ) mp_unstash_cur_exp(mp, p);
16763 }
16764
16765 @ @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>=
16766 switch (t) {
16767 case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
16768 case mp_boolean_type:
16769   if ( v==true_code ) mp_print(mp, "true"); else mp_print(mp, "false");
16770   break;
16771 case unknown_types: case mp_numeric_type:
16772   @<Display a variable that's been declared but not defined@>;
16773   break;
16774 case mp_string_type:
16775   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp, v); mp_print_char(mp, '"');
16776   break;
16777 case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
16778   @<Display a complex type@>;
16779   break;
16780 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type: case mp_cmykcolor_type:
16781   if ( v==null ) mp_print_type(mp, t);
16782   else @<Display a big node@>;
16783   break;
16784 case mp_known:mp_print_scaled(mp, v); break;
16785 case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16786   mp_print_dp(mp, t,v,verbosity);
16787   break;
16788 case mp_independent:mp_print_variable_name(mp, p); break;
16789 default: mp_confusion(mp, "exp"); break;
16790 @:this can't happen exp}{\quad exp@>
16791 }
16792
16793 @ @<Display a big node@>=
16794
16795   mp_print_char(mp, '('); q=v+mp->big_node_size[t];
16796   do {  
16797     if ( type(v)==mp_known ) mp_print_scaled(mp, value(v));
16798     else if ( type(v)==mp_independent ) mp_print_variable_name(mp, v);
16799     else mp_print_dp(mp, type(v),dep_list(v),verbosity);
16800     v=v+2;
16801     if ( v!=q ) mp_print_char(mp, ',');
16802   } while (v!=q);
16803   mp_print_char(mp, ')');
16804 }
16805
16806 @ Values of type \&{picture}, \&{path}, and \&{pen} are displayed verbosely
16807 in the log file only, unless the user has given a positive value to
16808 \\{tracingonline}.
16809
16810 @<Display a complex type@>=
16811 if ( verbosity<=1 ) {
16812   mp_print_type(mp, t);
16813 } else { 
16814   if ( mp->selector==term_and_log )
16815    if ( mp->internal[mp_tracing_online]<=0 ) {
16816     mp->selector=term_only;
16817     mp_print_type(mp, t); mp_print(mp, " (see the transcript file)");
16818     mp->selector=term_and_log;
16819   };
16820   switch (t) {
16821   case mp_pen_type:mp_print_pen(mp, v,"",false); break;
16822   case mp_path_type:mp_print_path(mp, v,"",false); break;
16823   case mp_picture_type:mp_print_edges(mp, v,"",false); break;
16824   } /* there are no other cases */
16825 }
16826
16827 @ @<Declare the procedure called |print_dp|@>=
16828 void mp_print_dp (MP mp,small_number t, pointer p, 
16829                   small_number verbosity)  {
16830   pointer q; /* the node following |p| */
16831   q=link(p);
16832   if ( (info(q)==null) || (verbosity>0) ) mp_print_dependency(mp, p,t);
16833   else mp_print(mp, "linearform");
16834 }
16835
16836 @ The displayed name of a variable in a ring will not be a capsule unless
16837 the ring consists entirely of capsules.
16838
16839 @<Display a variable that's been declared but not defined@>=
16840 { mp_print_type(mp, t);
16841 if ( v!=null )
16842   { mp_print_char(mp, ' ');
16843   while ( (name_type(v)==mp_capsule) && (v!=p) ) v=value(v);
16844   mp_print_variable_name(mp, v);
16845   };
16846 }
16847
16848 @ When errors are detected during parsing, it is often helpful to
16849 display an expression just above the error message, using |exp_err|
16850 or |disp_err| instead of |print_err|.
16851
16852 @d exp_err(A) mp_disp_err(mp, null,(A)) /* displays the current expression */
16853
16854 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16855 void mp_disp_err (MP mp,pointer p, char *s) { 
16856   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16857   mp_print_nl(mp, ">> ");
16858 @.>>@>
16859   mp_print_exp(mp, p,1); /* ``medium verbose'' printing of the expression */
16860   if (strlen(s)) { 
16861     mp_print_nl(mp, "! "); mp_print(mp, s);
16862 @.!\relax@>
16863   }
16864 }
16865
16866 @ If |cur_type| and |cur_exp| contain relevant information that should
16867 be recycled, we will use the following procedure, which changes |cur_type|
16868 to |known| and stores a given value in |cur_exp|. We can think of |cur_type|
16869 and |cur_exp| as either alive or dormant after this has been done,
16870 because |cur_exp| will not contain a pointer value.
16871
16872 @ @c void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) { 
16873   switch (mp->cur_type) {
16874   case unknown_types: case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type:
16875   case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent: case mp_cmykcolor_type:
16876     mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp); 
16877     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
16878     break;
16879   case mp_string_type:
16880     delete_str_ref(mp->cur_exp); break;
16881   case mp_pen_type: case mp_path_type: 
16882     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); break;
16883   case mp_picture_type:
16884     delete_edge_ref(mp->cur_exp); break;
16885   default: 
16886     break;
16887   }
16888   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=v;
16889 }
16890
16891 @ There's a much more general procedure that is capable of releasing
16892 the storage associated with any two-word value packet.
16893
16894 @<Declare the recycling subroutines@>=
16895 void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) ;
16896
16897 @ @c void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) {
16898   small_number t; /* a type code */
16899   integer vv; /* another value */
16900   pointer q,r,s,pp; /* link manipulation registers */
16901   integer v=0; /* a value */
16902   t=type(p);
16903   if ( t<mp_dependent ) v=value(p);
16904   switch (t) {
16905   case undefined: case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
16906   case mp_numeric_type:
16907     break;
16908   case unknown_types:
16909     mp_ring_delete(mp, p); break;
16910   case mp_string_type:
16911     delete_str_ref(v); break;
16912   case mp_path_type: case mp_pen_type:
16913     mp_toss_knot_list(mp, v); break;
16914   case mp_picture_type:
16915     delete_edge_ref(v); break;
16916   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
16917   case mp_transform_type:
16918     @<Recycle a big node@>; break; 
16919   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16920     @<Recycle a dependency list@>; break;
16921   case mp_independent:
16922     @<Recycle an independent variable@>; break;
16923   case mp_token_list: case mp_structured:
16924     mp_confusion(mp, "recycle"); break;
16925 @:this can't happen recycle}{\quad recycle@>
16926   case mp_unsuffixed_macro: case mp_suffixed_macro:
16927     mp_delete_mac_ref(mp, value(p)); break;
16928   } /* there are no other cases */
16929   type(p)=undefined;
16930 }
16931
16932 @ @<Recycle a big node@>=
16933 if ( v!=null ){ 
16934   q=v+mp->big_node_size[t];
16935   do {  
16936     q=q-2; mp_recycle_value(mp, q);
16937   } while (q!=v);
16938   mp_free_node(mp, v,mp->big_node_size[t]);
16939 }
16940
16941 @ @<Recycle a dependency list@>=
16942
16943   q=dep_list(p);
16944   while ( info(q)!=null ) q=link(q);
16945   link(prev_dep(p))=link(q);
16946   prev_dep(link(q))=prev_dep(p);
16947   link(q)=null; mp_flush_node_list(mp, dep_list(p));
16948 }
16949
16950 @ When an independent variable disappears, it simply fades away, unless
16951 something depends on it. In the latter case, a dependent variable whose
16952 coefficient of dependence is maximal will take its place.
16953 The relevant algorithm is due to Ignacio~A. Zabala, who implemented it
16954 as part of his Ph.D. thesis (Stanford University, December 1982).
16955 @^Zabala Salelles, Ignacio Andres@>
16956
16957 For example, suppose that variable $x$ is being recycled, and that the
16958 only variables depending on~$x$ are $y=2x+a$ and $z=x+b$. In this case
16959 we want to make $y$ independent and $z=.5y-.5a+b$; no other variables
16960 will depend on~$y$. If $\\{tracingequations}>0$ in this situation,
16961 we will print `\.{\#\#\# -2x=-y+a}'.
16962
16963 There's a slight complication, however: An independent variable $x$
16964 can occur both in dependency lists and in proto-dependency lists.
16965 This makes it necessary to be careful when deciding which coefficient
16966 is maximal.
16967
16968 Furthermore, this complication is not so slight when
16969 a proto-dependent variable is chosen to become independent. For example,
16970 suppose that $y=2x+100a$ is proto-dependent while $z=x+b$ is dependent;
16971 then we must change $z=.5y-50a+b$ to a proto-dependency, because of the
16972 large coefficient `50'.
16973
16974 In order to deal with these complications without wasting too much time,
16975 we shall link together the occurrences of~$x$ among all the linear
16976 dependencies, maintaining separate lists for the dependent and
16977 proto-dependent cases.
16978
16979 @<Recycle an independent variable@>=
16980
16981   mp->max_c[mp_dependent]=0; mp->max_c[mp_proto_dependent]=0;
16982   mp->max_link[mp_dependent]=null; mp->max_link[mp_proto_dependent]=null;
16983   q=link(dep_head);
16984   while ( q!=dep_head ) { 
16985     s=value_loc(q); /* now |link(s)=dep_list(q)| */
16986     while (1) { 
16987       r=link(s);
16988       if ( info(r)==null ) break;;
16989       if ( info(r)!=p ) { 
16990        s=r;
16991       } else  { 
16992         t=type(q); link(s)=link(r); info(r)=q;
16993         if ( abs(value(r))>mp->max_c[t] ) {
16994           @<Record a new maximum coefficient of type |t|@>;
16995         } else { 
16996           link(r)=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=r;
16997         }
16998       }
16999     }   
17000     q=link(r);
17001   }
17002   if ( (mp->max_c[mp_dependent]>0)||(mp->max_c[mp_proto_dependent]>0) ) {
17003     @<Choose a dependent variable to take the place of the disappearing
17004     independent variable, and change all remaining dependencies
17005     accordingly@>;
17006   }
17007 }
17008
17009 @ The code for independency removal makes use of three two-word arrays.
17010
17011 @<Glob...@>=
17012 integer max_c[mp_proto_dependent+1];  /* max coefficient magnitude */
17013 pointer max_ptr[mp_proto_dependent+1]; /* where |p| occurs with |max_c| */
17014 pointer max_link[mp_proto_dependent+1]; /* other occurrences of |p| */
17015
17016 @ @<Record a new maximum coefficient...@>=
17017
17018   if ( mp->max_c[t]>0 ) {
17019     link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17020   }
17021   mp->max_c[t]=abs(value(r)); mp->max_ptr[t]=r;
17022 }
17023
17024 @ @<Choose a dependent...@>=
17025
17026   if ( (mp->max_c[mp_dependent] / 010000 >= mp->max_c[mp_proto_dependent]) )
17027     t=mp_dependent;
17028   else 
17029     t=mp_proto_dependent;
17030   @<Determine the dependency list |s| to substitute for the independent
17031     variable~|p|@>;
17032   t=mp_dependent+mp_proto_dependent-t; /* complement |t| */
17033   if ( mp->max_c[t]>0 ) { /* we need to pick up an unchosen dependency */ 
17034     link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17035   }
17036   if ( t!=mp_dependent ) { @<Substitute new dependencies in place of |p|@>; }
17037   else { @<Substitute new proto-dependencies in place of |p|@>;}
17038   mp_flush_node_list(mp, s);
17039   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
17040   check_arith;
17041 }
17042
17043 @ Let |s=max_ptr[t]|. At this point we have $|value|(s)=\pm|max_c|[t]$,
17044 and |info(s)| points to the dependent variable~|pp| of type~|t| from
17045 whose dependency list we have removed node~|s|. We must reinsert
17046 node~|s| into the dependency list, with coefficient $-1.0$, and with
17047 |pp| as the new independent variable. Since |pp| will have a larger serial
17048 number than any other variable, we can put node |s| at the head of the
17049 list.
17050
17051 @<Determine the dep...@>=
17052 s=mp->max_ptr[t]; pp=info(s); v=value(s);
17053 if ( t==mp_dependent ) value(s)=-fraction_one; else value(s)=-unity;
17054 r=dep_list(pp); link(s)=r;
17055 while ( info(r)!=null ) r=link(r);
17056 q=link(r); link(r)=null;
17057 prev_dep(q)=prev_dep(pp); link(prev_dep(pp))=q;
17058 new_indep(pp);
17059 if ( mp->cur_exp==pp ) if ( mp->cur_type==t ) mp->cur_type=mp_independent;
17060 if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) { 
17061   @<Show the transformed dependency@>; 
17062 }
17063
17064 @ Now $(-v)$ times the formerly independent variable~|p| is being replaced
17065 by the dependency list~|s|.
17066
17067 @<Show the transformed...@>=
17068 if ( mp_interesting(mp, p) ) {
17069   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "### ");
17070 @:]]]\#\#\#_}{\.{\#\#\#}@>
17071   if ( v>0 ) mp_print_char(mp, '-');
17072   if ( t==mp_dependent ) vv=mp_round_fraction(mp, mp->max_c[mp_dependent]);
17073   else vv=mp->max_c[mp_proto_dependent];
17074   if ( vv!=unity ) mp_print_scaled(mp, vv);
17075   mp_print_variable_name(mp, p);
17076   while ( value(p) % s_scale>0 ) {
17077     mp_print(mp, "*4"); value(p)=value(p)-2;
17078   }
17079   if ( t==mp_dependent ) mp_print_char(mp, '='); else mp_print(mp, " = ");
17080   mp_print_dependency(mp, s,t);
17081   mp_end_diagnostic(mp, false);
17082 }
17083
17084 @ Finally, there are dependent and proto-dependent variables whose
17085 dependency lists must be brought up to date.
17086
17087 @<Substitute new dependencies...@>=
17088 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++){ 
17089   r=mp->max_link[t];
17090   while ( r!=null ) {
17091     q=info(r);
17092     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17093      mp_make_fraction(mp, value(r),-v),s,t,mp_dependent);
17094     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17095     q=r; r=link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17096   }
17097 }
17098
17099 @ @<Substitute new proto...@>=
17100 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++) {
17101   r=mp->max_link[t];
17102   while ( r!=null ) {
17103     q=info(r);
17104     if ( t==mp_dependent ) { /* for safety's sake, we change |q| to |mp_proto_dependent| */
17105       if ( mp->cur_exp==q ) if ( mp->cur_type==mp_dependent )
17106         mp->cur_type=mp_proto_dependent;
17107       dep_list(q)=mp_p_over_v(mp, dep_list(q),unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
17108       type(q)=mp_proto_dependent; value(r)=mp_round_fraction(mp, value(r));
17109     }
17110     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17111       mp_make_scaled(mp, value(r),-v),s,mp_proto_dependent,mp_proto_dependent);
17112     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17113     q=r; r=link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17114   }
17115 }
17116
17117 @ Here are some routines that provide handy combinations of actions
17118 that are often needed during error recovery. For example,
17119 `|flush_error|' flushes the current expression, replaces it by
17120 a given value, and calls |error|.
17121
17122 Errors often are detected after an extra token has already been scanned.
17123 The `\\{put\_get}' routines put that token back before calling |error|;
17124 then they get it back again. (Or perhaps they get another token, if
17125 the user has changed things.)
17126
17127 @<Declarations@>=
17128 void mp_flush_error (MP mp,scaled v);
17129 void mp_put_get_error (MP mp);
17130 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) ;
17131
17132 @ @c
17133 void mp_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17134   mp_error(mp); mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17135 }
17136 void mp_put_get_error (MP mp) { 
17137   mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp); 
17138 }
17139 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17140   mp_put_get_error(mp);
17141   mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17142 }
17143
17144 @ A global variable |var_flag| is set to a special command code
17145 just before \MP\ calls |scan_expression|, if the expression should be
17146 treated as a variable when this command code immediately follows. For
17147 example, |var_flag| is set to |assignment| at the beginning of a
17148 statement, because we want to know the {\sl location\/} of a variable at
17149 the left of `\.{:=}', not the {\sl value\/} of that variable.
17150
17151 The |scan_expression| subroutine calls |scan_tertiary|,
17152 which calls |scan_secondary|, which calls |scan_primary|, which sets
17153 |var_flag:=0|. In this way each of the scanning routines ``knows''
17154 when it has been called with a special |var_flag|, but |var_flag| is
17155 usually zero.
17156
17157 A variable preceding a command that equals |var_flag| is converted to a
17158 token list rather than a value. Furthermore, an `\.{=}' sign following an
17159 expression with |var_flag=assignment| is not considered to be a relation
17160 that produces boolean expressions.
17161
17162
17163 @<Glob...@>=
17164 int var_flag; /* command that wants a variable */
17165
17166 @ @<Set init...@>=
17167 mp->var_flag=0;
17168
17169 @* \[37] Parsing primary expressions.
17170 The first parsing routine, |scan_primary|, is also the most complicated one,
17171 since it involves so many different cases. But each case---with one
17172 exception---is fairly simple by itself.
17173
17174 When |scan_primary| begins, the first token of the primary to be scanned
17175 should already appear in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. The values
17176 of |cur_type| and |cur_exp| should be either dead or dormant, as explained
17177 earlier. If |cur_cmd| is not between |min_primary_command| and
17178 |max_primary_command|, inclusive, a syntax error will be signaled.
17179
17180 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17181 void mp_scan_primary (MP mp) {
17182   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
17183   quarterword c; /* a primitive operation code */
17184   int my_var_flag; /* initial value of |my_var_flag| */
17185   pointer l_delim,r_delim; /* hash addresses of a delimiter pair */
17186   @<Other local variables for |scan_primary|@>;
17187   my_var_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0;
17188 RESTART:
17189   check_arith;
17190   @<Supply diagnostic information, if requested@>;
17191   switch (mp->cur_cmd) {
17192   case left_delimiter:
17193     @<Scan a delimited primary@>; break;
17194   case begin_group:
17195     @<Scan a grouped primary@>; break;
17196   case string_token:
17197     @<Scan a string constant@>; break;
17198   case numeric_token:
17199     @<Scan a primary that starts with a numeric token@>; break;
17200   case nullary:
17201     @<Scan a nullary operation@>; break;
17202   case unary: case type_name: case cycle: case plus_or_minus:
17203     @<Scan a unary operation@>; break;
17204   case primary_binary:
17205     @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>; break;
17206   case str_op:
17207     @<Convert a suffix to a string@>; break;
17208   case internal_quantity:
17209     @<Scan an internal numeric quantity@>; break;
17210   case capsule_token:
17211     mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); break;
17212   case tag_token:
17213     @<Scan a variable primary; |goto restart| if it turns out to be a macro@>; break;
17214   default: 
17215     mp_bad_exp(mp, "A primary"); goto RESTART; break;
17216 @.A primary expression...@>
17217   }
17218   mp_get_x_next(mp); /* the routines |goto done| if they don't want this */
17219 DONE: 
17220   if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17221     if ( mp->cur_type>=mp_known ) {
17222       @<Scan a mediation construction@>;
17223     }
17224   }
17225 }
17226
17227
17228
17229 @ Errors at the beginning of expressions are flagged by |bad_exp|.
17230
17231 @c void mp_bad_exp (MP mp,char * s) {
17232   int save_flag;
17233   print_err(s); mp_print(mp, " expression can't begin with `");
17234   mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); 
17235   mp_print_char(mp, '\'');
17236   help4("I'm afraid I need some sort of value in order to continue,")
17237     ("so I've tentatively inserted `0'. You may want to")
17238     ("delete this zero and insert something else;")
17239     ("see Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.");
17240 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
17241   mp_back_input(mp); mp->cur_sym=0; mp->cur_cmd=numeric_token; 
17242   mp->cur_mod=0; mp_ins_error(mp);
17243   save_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0; mp_get_x_next(mp);
17244   mp->var_flag=save_flag;
17245 }
17246
17247 @ @<Supply diagnostic information, if requested@>=
17248 #ifdef DEBUG
17249 if ( mp->panicking ) mp_check_mem(mp, false);
17250 #endif
17251 if ( mp->interrupt!=0 ) if ( mp->OK_to_interrupt ) {
17252   mp_back_input(mp); check_interrupt; mp_get_x_next(mp);
17253 }
17254
17255 @ @<Scan a delimited primary@>=
17256
17257   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; 
17258   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17259   if ( (mp->cur_cmd==comma) && (mp->cur_type>=mp_known) ) {
17260     @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>;
17261   } else {
17262     mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17263   }
17264 }
17265
17266 @ The |stash_in| subroutine puts the current (numeric) expression into a field
17267 within a ``big node.''
17268
17269 @c void mp_stash_in (MP mp,pointer p) {
17270   pointer q; /* temporary register */
17271   type(p)=mp->cur_type;
17272   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
17273     value(p)=mp->cur_exp;
17274   } else { 
17275     if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
17276       @<Stash an independent |cur_exp| into a big node@>;
17277     } else { 
17278       mp->mem[value_loc(p)]=mp->mem[value_loc(mp->cur_exp)];
17279       /* |dep_list(p):=dep_list(cur_exp)| and |prev_dep(p):=prev_dep(cur_exp)| */
17280       link(prev_dep(p))=p;
17281     }
17282     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
17283   }
17284   mp->cur_type=mp_vacuous;
17285 }
17286
17287 @ In rare cases the current expression can become |independent|. There
17288 may be many dependency lists pointing to such an independent capsule,
17289 so we can't simply move it into place within a big node. Instead,
17290 we copy it, then recycle it.
17291
17292 @ @<Stash an independent |cur_exp|...@>=
17293
17294   q=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
17295   if ( q==mp->dep_final ){ 
17296     type(p)=mp_known; value(p)=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17297   } else { 
17298     type(p)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, p,q);
17299   }
17300   mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp);
17301 }
17302
17303 @ This code uses the fact that |red_part_loc| and |green_part_loc|
17304 are synonymous with |x_part_loc| and |y_part_loc|.
17305
17306 @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>=
17307
17308 p=mp_stash_cur_exp(mp);
17309 mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17310 @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>;
17311 q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
17312 if ( mp->cur_cmd==comma ) type(q)=mp_color_type;
17313 else type(q)=mp_pair_type;
17314 mp_init_big_node(mp, q); r=value(q);
17315 mp_stash_in(mp, y_part_loc(r));
17316 mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17317 mp_stash_in(mp, x_part_loc(r));
17318 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17319   @<Scan the last of a triplet of numerics@>;
17320 }
17321 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17322   type(q)=mp_cmykcolor_type;
17323   mp_init_big_node(mp, q); t=value(q);
17324   mp->mem[cyan_part_loc(t)]=mp->mem[red_part_loc(r)];
17325   value(cyan_part_loc(t))=value(red_part_loc(r));
17326   mp->mem[magenta_part_loc(t)]=mp->mem[green_part_loc(r)];
17327   value(magenta_part_loc(t))=value(green_part_loc(r));
17328   mp->mem[yellow_part_loc(t)]=mp->mem[blue_part_loc(r)];
17329   value(yellow_part_loc(t))=value(blue_part_loc(r));
17330   mp_recycle_value(mp, r);
17331   r=t;
17332   @<Scan the last of a quartet of numerics@>;
17333 }
17334 mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17335 mp->cur_type=type(q);
17336 mp->cur_exp=q;
17337 }
17338
17339 @ @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>=
17340 if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17341   exp_err("Nonnumeric ypart has been replaced by 0");
17342 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17343   help4("I've started to scan a pair `(a,b)' or a color `(a,b,c)';")
17344     ("but after finding a nice `a' I found a `b' that isn't")
17345     ("of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17346     ("(The b that I didn't like appears above the error message.)");
17347   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17348 }
17349
17350 @ @<Scan the last of a triplet of numerics@>=
17351
17352   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17353   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17354     exp_err("Nonnumeric third part has been replaced by 0");
17355 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17356     help3("I've just scanned a color `(a,b,c)' or cmykcolor(a,b,c,d); but the `c'")
17357       ("isn't of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17358       ("(The c that I didn't like appears above the error message.)");
17359     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17360   }
17361   mp_stash_in(mp, blue_part_loc(r));
17362 }
17363
17364 @ @<Scan the last of a quartet of numerics@>=
17365
17366   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17367   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17368     exp_err("Nonnumeric blackpart has been replaced by 0");
17369 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17370     help3("I've just scanned a cmykcolor `(c,m,y,k)'; but the `k' isn't")
17371       ("of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17372       ("(The k that I didn't like appears above the error message.)");
17373     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17374   }
17375   mp_stash_in(mp, black_part_loc(r));
17376 }
17377
17378 @ The local variable |group_line| keeps track of the line
17379 where a \&{begingroup} command occurred; this will be useful
17380 in an error message if the group doesn't actually end.
17381
17382 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17383 integer group_line; /* where a group began */
17384
17385 @ @<Scan a grouped primary@>=
17386
17387   group_line=mp_true_line(mp);
17388   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17389   save_boundary_item(p);
17390   do {  
17391     mp_do_statement(mp); /* ends with |cur_cmd>=semicolon| */
17392   } while (! (mp->cur_cmd!=semicolon));
17393   if ( mp->cur_cmd!=end_group ) {
17394     print_err("A group begun on line ");
17395 @.A group...never ended@>
17396     mp_print_int(mp, group_line);
17397     mp_print(mp, " never ended");
17398     help2("I saw a `begingroup' back there that hasn't been matched")
17399          ("by `endgroup'. So I've inserted `endgroup' now.");
17400     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=end_group;
17401   }
17402   mp_unsave(mp); 
17403     /* this might change |cur_type|, if independent variables are recycled */
17404   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17405 }
17406
17407 @ @<Scan a string constant@>=
17408
17409   mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=mp->cur_mod;
17410 }
17411
17412 @ Later we'll come to procedures that perform actual operations like
17413 addition, square root, and so on; our purpose now is to do the parsing.
17414 But we might as well mention those future procedures now, so that the
17415 suspense won't be too bad:
17416
17417 \smallskip
17418 |do_nullary(c)| does primitive operations that have no operands (e.g.,
17419 `\&{true}' or `\&{pencircle}');
17420
17421 \smallskip
17422 |do_unary(c)| applies a primitive operation to the current expression;
17423
17424 \smallskip
17425 |do_binary(p,c)| applies a primitive operation to the capsule~|p|
17426 and the current expression.
17427
17428 @<Scan a nullary operation@>=mp_do_nullary(mp, mp->cur_mod)
17429
17430 @ @<Scan a unary operation@>=
17431
17432   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17433   mp_do_unary(mp, c); goto DONE;
17434 }
17435
17436 @ A numeric token might be a primary by itself, or it might be the
17437 numerator of a fraction composed solely of numeric tokens, or it might
17438 multiply the primary that follows (provided that the primary doesn't begin
17439 with a plus sign or a minus sign). The code here uses the facts that
17440 |max_primary_command=plus_or_minus| and
17441 |max_primary_command-1=numeric_token|. If a fraction is found that is less
17442 than unity, we try to retain higher precision when we use it in scalar
17443 multiplication.
17444
17445 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17446 scaled num,denom; /* for primaries that are fractions, like `1/2' */
17447
17448 @ @<Scan a primary that starts with a numeric token@>=
17449
17450   mp->cur_exp=mp->cur_mod; mp->cur_type=mp_known; mp_get_x_next(mp);
17451   if ( mp->cur_cmd!=slash ) { 
17452     num=0; denom=0;
17453   } else { 
17454     mp_get_x_next(mp);
17455     if ( mp->cur_cmd!=numeric_token ) { 
17456       mp_back_input(mp);
17457       mp->cur_cmd=slash; mp->cur_mod=over; mp->cur_sym=frozen_slash;
17458       goto DONE;
17459     }
17460     num=mp->cur_exp; denom=mp->cur_mod;
17461     if ( denom==0 ) { @<Protest division by zero@>; }
17462     else { mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, num,denom); }
17463     check_arith; mp_get_x_next(mp);
17464   }
17465   if ( mp->cur_cmd>=min_primary_command ) {
17466    if ( mp->cur_cmd<numeric_token ) { /* in particular, |cur_cmd<>plus_or_minus| */
17467      p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_scan_primary(mp);
17468      if ( (abs(num)>=abs(denom))||(mp->cur_type<mp_color_type) ) {
17469        mp_do_binary(mp, p,times);
17470      } else {
17471        mp_frac_mult(mp, num,denom);
17472        mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17473      }
17474     }
17475   }
17476   goto DONE;
17477 }
17478
17479 @ @<Protest division...@>=
17480
17481   print_err("Division by zero");
17482 @.Division by zero@>
17483   help1("I'll pretend that you meant to divide by 1."); mp_error(mp);
17484 }
17485
17486 @ @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>=
17487
17488   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17489   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
17490     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for "); 
17491     mp_print_cmd_mod(mp, primary_binary,c);
17492 @.Missing `of'@>
17493     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
17494     mp_back_error(mp);
17495   }
17496   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17497   mp_do_binary(mp, p,c); goto DONE;
17498 }
17499
17500 @ @<Convert a suffix to a string@>=
17501
17502   mp_get_x_next(mp); mp_scan_suffix(mp); 
17503   mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
17504   mp_show_token_list(mp, mp->cur_exp,null,100000,0); 
17505   mp_flush_token_list(mp, mp->cur_exp);
17506   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); mp->selector=mp->old_setting; 
17507   mp->cur_type=mp_string_type;
17508   goto DONE;
17509 }
17510
17511 @ If an internal quantity appears all by itself on the left of an
17512 assignment, we return a token list of length one, containing the address
17513 of the internal quantity plus |hash_end|. (This accords with the conventions
17514 of the save stack, as described earlier.)
17515
17516 @<Scan an internal...@>=
17517
17518   q=mp->cur_mod;
17519   if ( my_var_flag==assignment ) {
17520     mp_get_x_next(mp);
17521     if ( mp->cur_cmd==assignment ) {
17522       mp->cur_exp=mp_get_avail(mp);
17523       info(mp->cur_exp)=q+hash_end; mp->cur_type=mp_token_list; 
17524       goto DONE;
17525     }
17526     mp_back_input(mp);
17527   }
17528   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp->internal[q];
17529 }
17530
17531 @ The most difficult part of |scan_primary| has been saved for last, since
17532 it was necessary to build up some confidence first. We can now face the task
17533 of scanning a variable.
17534
17535 As we scan a variable, we build a token list containing the relevant
17536 names and subscript values, simultaneously following along in the
17537 ``collective'' structure to see if we are actually dealing with a macro
17538 instead of a value.
17539
17540 The local variables |pre_head| and |post_head| will point to the beginning
17541 of the prefix and suffix lists; |tail| will point to the end of the list
17542 that is currently growing.
17543
17544 Another local variable, |tt|, contains partial information about the
17545 declared type of the variable-so-far. If |tt>=mp_unsuffixed_macro|, the
17546 relation |tt=type(q)| will always hold. If |tt=undefined|, the routine
17547 doesn't bother to update its information about type. And if
17548 |undefined<tt<mp_unsuffixed_macro|, the precise value of |tt| isn't critical.
17549
17550 @ @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17551 pointer pre_head,post_head,tail;
17552   /* prefix and suffix list variables */
17553 small_number tt; /* approximation to the type of the variable-so-far */
17554 pointer t; /* a token */
17555 pointer macro_ref = 0; /* reference count for a suffixed macro */
17556
17557 @ @<Scan a variable primary...@>=
17558
17559   fast_get_avail(pre_head); tail=pre_head; post_head=null; tt=mp_vacuous;
17560   while (1) { 
17561     t=mp_cur_tok(mp); link(tail)=t;
17562     if ( tt!=undefined ) {
17563        @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>;
17564       if ( tt>=mp_unsuffixed_macro ) {
17565         @<Either begin an unsuffixed macro call or
17566           prepare for a suffixed one@>;
17567       }
17568     }
17569     mp_get_x_next(mp); tail=t;
17570     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17571       @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>;
17572     }
17573     if ( mp->cur_cmd>max_suffix_token ) break;
17574     if ( mp->cur_cmd<min_suffix_token ) break;
17575   } /* now |cur_cmd| is |internal_quantity|, |tag_token|, or |numeric_token| */
17576   @<Handle unusual cases that masquerade as variables, and |goto restart|
17577     or |goto done| if appropriate;
17578     otherwise make a copy of the variable and |goto done|@>;
17579 }
17580
17581 @ @<Either begin an unsuffixed macro call or...@>=
17582
17583   link(tail)=null;
17584   if ( tt>mp_unsuffixed_macro ) { /* |tt=mp_suffixed_macro| */
17585     post_head=mp_get_avail(mp); tail=post_head; link(tail)=t;
17586     tt=undefined; macro_ref=value(q); add_mac_ref(macro_ref);
17587   } else {
17588     @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>;
17589   }
17590 }
17591
17592 @ @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>=
17593
17594   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17595   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17596     @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>;
17597   } else { 
17598     if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17599     mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp; mp->cur_sym=0;
17600   }
17601 }
17602
17603 @ The left bracket that we thought was introducing a subscript might have
17604 actually been the left bracket in a mediation construction like `\.{x[a,b]}'.
17605 So we don't issue an error message at this point; but we do want to back up
17606 so as to avoid any embarrassment about our incorrect assumption.
17607
17608 @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>=
17609
17610   mp_back_input(mp); /* that was the token following the current expression */
17611   mp_back_expr(mp); mp->cur_cmd=left_bracket; 
17612   mp->cur_mod=0; mp->cur_sym=frozen_left_bracket;
17613 }
17614
17615 @ Here's a routine that puts the current expression back to be read again.
17616
17617 @c void mp_back_expr (MP mp) {
17618   pointer p; /* capsule token */
17619   p=mp_stash_cur_exp(mp); link(p)=null; back_list(p);
17620 }
17621
17622 @ Unknown subscripts lead to the following error message.
17623
17624 @c void mp_bad_subscript (MP mp) { 
17625   exp_err("Improper subscript has been replaced by zero");
17626 @.Improper subscript...@>
17627   help3("A bracketed subscript must have a known numeric value;")
17628     ("unfortunately, what I found was the value that appears just")
17629     ("above this error message. So I'll try a zero subscript.");
17630   mp_flush_error(mp, 0);
17631 }
17632
17633 @ Every time we call |get_x_next|, there's a chance that the variable we've
17634 been looking at will disappear. Thus, we cannot safely keep |q| pointing
17635 into the variable structure; we need to start searching from the root each time.
17636
17637 @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>=
17638 @^inner loop@>
17639
17640   p=link(pre_head); q=info(p); tt=undefined;
17641   if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
17642     q=equiv(q);
17643     if ( q==null ) goto DONE2;
17644     while (1) { 
17645       p=link(p);
17646       if ( p==null ) {
17647         tt=type(q); goto DONE2;
17648       };
17649       if ( type(q)!=mp_structured ) goto DONE2;
17650       q=link(attr_head(q)); /* the |collective_subscript| attribute */
17651       if ( p>=mp->hi_mem_min ) { /* it's not a subscript */
17652         do {  q=link(q); } while (! (attr_loc(q)>=info(p)));
17653         if ( attr_loc(q)>info(p) ) goto DONE2;
17654       }
17655     }
17656   }
17657 DONE2:
17658   ;
17659 }
17660
17661 @ How do things stand now? Well, we have scanned an entire variable name,
17662 including possible subscripts and/or attributes; |cur_cmd|, |cur_mod|, and
17663 |cur_sym| represent the token that follows. If |post_head=null|, a
17664 token list for this variable name starts at |link(pre_head)|, with all
17665 subscripts evaluated. But if |post_head<>null|, the variable turned out
17666 to be a suffixed macro; |pre_head| is the head of the prefix list, while
17667 |post_head| is the head of a token list containing both `\.{\AT!}' and
17668 the suffix.
17669
17670 Our immediate problem is to see if this variable still exists. (Variable
17671 structures can change drastically whenever we call |get_x_next|; users
17672 aren't supposed to do this, but the fact that it is possible means that
17673 we must be cautious.)
17674
17675 The following procedure prints an error message when a variable
17676 unexpectedly disappears. Its help message isn't quite right for
17677 our present purposes, but we'll be able to fix that up.
17678
17679 @c 
17680 void mp_obliterated (MP mp,pointer q) { 
17681   print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
17682   mp_print(mp, " has been obliterated");
17683 @.Variable...obliterated@>
17684   help5("It seems you did a nasty thing---probably by accident,")
17685     ("but nevertheless you nearly hornswoggled me...")
17686     ("While I was evaluating the right-hand side of this")
17687     ("command, something happened, and the left-hand side")
17688     ("is no longer a variable! So I won't change anything.");
17689 }
17690
17691 @ If the variable does exist, we also need to check
17692 for a few other special cases before deciding that a plain old ordinary
17693 variable has, indeed, been scanned.
17694
17695 @<Handle unusual cases that masquerade as variables...@>=
17696 if ( post_head!=null ) {
17697   @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>;
17698 }
17699 q=link(pre_head); free_avail(pre_head);
17700 if ( mp->cur_cmd==my_var_flag ) { 
17701   mp->cur_type=mp_token_list; mp->cur_exp=q; goto DONE;
17702 }
17703 p=mp_find_variable(mp, q);
17704 if ( p!=null ) {
17705   mp_make_exp_copy(mp, p);
17706 } else { 
17707   mp_obliterated(mp, q);
17708   mp->help_line[2]="While I was evaluating the suffix of this variable,";
17709   mp->help_line[1]="something was redefined, and it's no longer a variable!";
17710   mp->help_line[0]="In order to get back on my feet, I've inserted `0' instead.";
17711   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17712 }
17713 mp_flush_node_list(mp, q); 
17714 goto DONE
17715
17716 @ The only complication associated with macro calling is that the prefix
17717 and ``at'' parameters must be packaged in an appropriate list of lists.
17718
17719 @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>=
17720
17721   p=mp_get_avail(mp); info(pre_head)=link(pre_head); link(pre_head)=p;
17722   info(p)=t; mp_macro_call(mp, value(q),pre_head,null);
17723   mp_get_x_next(mp); 
17724   goto RESTART;
17725 }
17726
17727 @ If the ``variable'' that turned out to be a suffixed macro no longer exists,
17728 we don't care, because we have reserved a pointer (|macro_ref|) to its
17729 token list.
17730
17731 @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>=
17732
17733   mp_back_input(mp); p=mp_get_avail(mp); q=link(post_head);
17734   info(pre_head)=link(pre_head); link(pre_head)=post_head;
17735   info(post_head)=q; link(post_head)=p; info(p)=link(q); link(q)=null;
17736   mp_macro_call(mp, macro_ref,pre_head,null); decr(ref_count(macro_ref));
17737   mp_get_x_next(mp); goto RESTART;
17738 }
17739
17740 @ Our remaining job is simply to make a copy of the value that has been
17741 found. Some cases are harder than others, but complexity arises solely
17742 because of the multiplicity of possible cases.
17743
17744 @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>=
17745 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>;
17746 void mp_make_exp_copy (MP mp,pointer p) {
17747   pointer q,r,t; /* registers for list manipulation */
17748 RESTART: 
17749   mp->cur_type=type(p);
17750   switch (mp->cur_type) {
17751   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
17752     mp->cur_exp=value(p); break;
17753   case unknown_types:
17754     mp->cur_exp=mp_new_ring_entry(mp, p);
17755     break;
17756   case mp_string_type: 
17757     mp->cur_exp=value(p); add_str_ref(mp->cur_exp);
17758     break;
17759   case mp_picture_type:
17760     mp->cur_exp=value(p);add_edge_ref(mp->cur_exp);
17761     break;
17762   case mp_pen_type:
17763     mp->cur_exp=copy_pen(value(p));
17764     break; 
17765   case mp_path_type:
17766     mp->cur_exp=mp_copy_path(mp, value(p));
17767     break;
17768   case mp_transform_type: case mp_color_type: 
17769   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
17770     @<Copy the big node |p|@>;
17771     break;
17772   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
17773     mp_encapsulate(mp, mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
17774     break;
17775   case mp_numeric_type: 
17776     new_indep(p); goto RESTART;
17777     break;
17778   case mp_independent: 
17779     q=mp_single_dependency(mp, p);
17780     if ( q==mp->dep_final ){ 
17781       mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=0; mp_free_node(mp, q,value_node_size);
17782     } else { 
17783       mp->cur_type=mp_dependent; mp_encapsulate(mp, q);
17784     }
17785     break;
17786   default: 
17787     mp_confusion(mp, "copy");
17788 @:this can't happen copy}{\quad copy@>
17789     break;
17790   }
17791 }
17792
17793 @ The |encapsulate| subroutine assumes that |dep_final| is the
17794 tail of dependency list~|p|.
17795
17796 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17797 void mp_encapsulate (MP mp,pointer p) { 
17798   mp->cur_exp=mp_get_node(mp, value_node_size); type(mp->cur_exp)=mp->cur_type;
17799   name_type(mp->cur_exp)=mp_capsule; mp_new_dep(mp, mp->cur_exp,p);
17800 }
17801
17802 @ The most tedious case arises when the user refers to a
17803 \&{pair}, \&{color}, or \&{transform} variable; we must copy several fields,
17804 each of which can be |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|,
17805 or |known|.
17806
17807 @<Copy the big node |p|@>=
17808
17809   if ( value(p)==null ) 
17810     mp_init_big_node(mp, p);
17811   t=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(t)=mp_capsule; type(t)=mp->cur_type;
17812   mp_init_big_node(mp, t);
17813   q=value(p)+mp->big_node_size[mp->cur_type]; 
17814   r=value(t)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
17815   do {  
17816     q=q-2; r=r-2; mp_install(mp, r,q);
17817   } while (q!=value(p));
17818   mp->cur_exp=t;
17819 }
17820
17821 @ The |install| procedure copies a numeric field~|q| into field~|r| of
17822 a big node that will be part of a capsule.
17823
17824 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17825 void mp_install (MP mp,pointer r, pointer q) {
17826   pointer p; /* temporary register */
17827   if ( type(q)==mp_known ){ 
17828     value(r)=value(q); type(r)=mp_known;
17829   } else  if ( type(q)==mp_independent ) {
17830     p=mp_single_dependency(mp, q);
17831     if ( p==mp->dep_final ) {
17832       type(r)=mp_known; value(r)=0; mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17833     } else  { 
17834       type(r)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, r,p);
17835     }
17836   } else {
17837     type(r)=type(q); mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(q)));
17838   }
17839 }
17840
17841 @ Expressions of the form `\.{a[b,c]}' are converted into
17842 `\.{b+a*(c-b)}', without checking the types of \.b~or~\.c,
17843 provided that \.a is numeric.
17844
17845 @<Scan a mediation...@>=
17846
17847   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17848   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
17849     @<Put the left bracket and the expression back...@>;
17850     mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17851   } else { 
17852     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17853     if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17854       mp_missing_err(mp, "]");
17855 @.Missing `]'@>
17856       help3("I've scanned an expression of the form `a[b,c',")
17857       ("so a right bracket should have come next.")
17858       ("I shall pretend that one was there.");
17859       mp_back_error(mp);
17860     }
17861     r=mp_stash_cur_exp(mp); mp_make_exp_copy(mp, q);
17862     mp_do_binary(mp, r,minus); mp_do_binary(mp, p,times); 
17863     mp_do_binary(mp, q,plus); mp_get_x_next(mp);
17864   }
17865 }
17866
17867 @ Here is a comparatively simple routine that is used to scan the
17868 \&{suffix} parameters of a macro.
17869
17870 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17871 void mp_scan_suffix (MP mp) {
17872   pointer h,t; /* head and tail of the list being built */
17873   pointer p; /* temporary register */
17874   h=mp_get_avail(mp); t=h;
17875   while (1) { 
17876     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17877       @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>;
17878     }
17879     if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
17880       p=mp_new_num_tok(mp, mp->cur_mod);
17881     } else if ((mp->cur_cmd==tag_token)||(mp->cur_cmd==internal_quantity) ) {
17882        p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
17883     } else {
17884       break;
17885     }
17886     link(t)=p; t=p; mp_get_x_next(mp);
17887   }
17888   mp->cur_exp=link(h); free_avail(h); mp->cur_type=mp_token_list;
17889 }
17890
17891 @ @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>=
17892
17893   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17894   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17895   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17896      mp_missing_err(mp, "]");
17897 @.Missing `]'@>
17898     help3("I've seen a `[' and a subscript value, in a suffix,")
17899       ("so a right bracket should have come next.")
17900       ("I shall pretend that one was there.");
17901     mp_back_error(mp);
17902   }
17903   mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp;
17904 }
17905
17906 @* \[38] Parsing secondary and higher expressions.
17907 After the intricacies of |scan_primary|\kern-1pt,
17908 the |scan_secondary| routine is
17909 refreshingly simple. It's not trivial, but the operations are relatively
17910 straightforward; the main difficulty is, again, that expressions and data
17911 structures might change drastically every time we call |get_x_next|, so a
17912 cautious approach is mandatory. For example, a macro defined by
17913 \&{primarydef} might have disappeared by the time its second argument has
17914 been scanned; we solve this by increasing the reference count of its token
17915 list, so that the macro can be called even after it has been clobbered.
17916
17917 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17918 void mp_scan_secondary (MP mp) {
17919   pointer p; /* for list manipulation */
17920   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17921   pointer mac_name; /* token defined with \&{primarydef} */
17922 RESTART:
17923   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17924       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17925     mp_bad_exp(mp, "A secondary");
17926 @.A secondary expression...@>
17927   mp_scan_primary(mp);
17928 CONTINUE: 
17929   if ( mp->cur_cmd<=max_secondary_command )
17930     if ( mp->cur_cmd>=min_secondary_command ) {
17931       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17932       if ( d==secondary_primary_macro ) { 
17933         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
17934      }
17935      mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
17936      if ( d!=secondary_primary_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 @ The following procedure calls a macro that has two parameters,
17948 |p| and |cur_exp|.
17949
17950 @c void mp_binary_mac (MP mp,pointer p, pointer c, pointer n) {
17951   pointer q,r; /* nodes in the parameter list */
17952   q=mp_get_avail(mp); r=mp_get_avail(mp); link(q)=r;
17953   info(q)=p; info(r)=mp_stash_cur_exp(mp);
17954   mp_macro_call(mp, c,q,n);
17955 }
17956
17957 @ The next procedure, |scan_tertiary|, is pretty much the same deal.
17958
17959 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17960 void mp_scan_tertiary (MP mp) {
17961   pointer p; /* for list manipulation */
17962   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17963   pointer mac_name; /* token defined with \&{secondarydef} */
17964 RESTART:
17965   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17966       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17967     mp_bad_exp(mp, "A tertiary");
17968 @.A tertiary expression...@>
17969   mp_scan_secondary(mp);
17970 CONTINUE: 
17971   if ( mp->cur_cmd<=max_tertiary_command ) {
17972     if ( mp->cur_cmd>=min_tertiary_command ) {
17973       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17974       if ( d==tertiary_secondary_macro ) { 
17975         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
17976       };
17977       mp_get_x_next(mp); mp_scan_secondary(mp);
17978       if ( d!=tertiary_secondary_macro ) {
17979         mp_do_binary(mp, p,c);
17980       } else { 
17981         mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
17982         decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
17983         goto RESTART;
17984       }
17985       goto CONTINUE;
17986     }
17987   }
17988 }
17989
17990 @ Finally we reach the deepest level in our quartet of parsing routines.
17991 This one is much like the others; but it has an extra complication from
17992 paths, which materialize here.
17993
17994 @d continue_path 25 /* a label inside of |scan_expression| */
17995 @d finish_path 26 /* another */
17996
17997 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17998 void mp_scan_expression (MP mp) {
17999   pointer p,q,r,pp,qq; /* for list manipulation */
18000   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18001   int my_var_flag; /* initial value of |var_flag| */
18002   pointer mac_name; /* token defined with \&{tertiarydef} */
18003   boolean cycle_hit; /* did a path expression just end with `\&{cycle}'? */
18004   scaled x,y; /* explicit coordinates or tension at a path join */
18005   int t; /* knot type following a path join */
18006   t=0; y=0; x=0;
18007   my_var_flag=mp->var_flag; mac_name=null;
18008 RESTART:
18009   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18010       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18011     mp_bad_exp(mp, "An");
18012 @.An expression...@>
18013   mp_scan_tertiary(mp);
18014 CONTINUE: 
18015   if ( mp->cur_cmd<=max_expression_command )
18016     if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command ) {
18017       if ( (mp->cur_cmd!=equals)||(my_var_flag!=assignment) ) {
18018         p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18019         if ( d==expression_tertiary_macro ) {
18020           mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18021         }
18022         if ( (d<ampersand)||((d==ampersand)&&
18023              ((type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_path_type))) ) {
18024           @<Scan a path construction operation;
18025             but |return| if |p| has the wrong type@>;
18026         } else { 
18027           mp_get_x_next(mp); mp_scan_tertiary(mp);
18028           if ( d!=expression_tertiary_macro ) {
18029             mp_do_binary(mp, p,c);
18030           } else  { 
18031             mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18032             decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18033             goto RESTART;
18034           }
18035         }
18036         goto CONTINUE;
18037      }
18038   }
18039 }
18040
18041 @ The reader should review the data structure conventions for paths before
18042 hoping to understand the next part of this code.
18043
18044 @<Scan a path construction operation...@>=
18045
18046   cycle_hit=false;
18047   @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|;
18048     but |return| if |p| doesn't have a suitable type@>;
18049 CONTINUE_PATH: 
18050   @<Determine the path join parameters;
18051     but |goto finish_path| if there's only a direction specifier@>;
18052   if ( mp->cur_cmd==cycle ) {
18053     @<Get ready to close a cycle@>;
18054   } else { 
18055     mp_scan_tertiary(mp);
18056     @<Convert the right operand, |cur_exp|,
18057       into a partial path from |pp| to~|qq|@>;
18058   }
18059   @<Join the partial paths and reset |p| and |q| to the head and tail
18060     of the result@>;
18061   if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command )
18062     if ( mp->cur_cmd<=ampersand ) if ( ! cycle_hit ) goto CONTINUE_PATH;
18063 FINISH_PATH:
18064   @<Choose control points for the path and put the result into |cur_exp|@>;
18065 }
18066
18067 @ @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|...@>=
18068
18069   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
18070   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) p=mp_new_knot(mp);
18071   else if ( mp->cur_type==mp_path_type ) p=mp->cur_exp;
18072   else return;
18073   q=p;
18074   while ( link(q)!=p ) q=link(q);
18075   if ( left_type(p)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18076     r=mp_copy_knot(mp, p); link(q)=r; q=r;
18077   }
18078   left_type(p)=mp_open; right_type(q)=mp_open;
18079 }
18080
18081 @ A pair of numeric values is changed into a knot node for a one-point path
18082 when \MP\ discovers that the pair is part of a path.
18083
18084 @c@<Declare the procedure called |known_pair|@>;
18085 pointer mp_new_knot (MP mp) { /* convert a pair to a knot with two endpoints */
18086   pointer q; /* the new node */
18087   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); left_type(q)=mp_endpoint;
18088   right_type(q)=mp_endpoint; originator(q)=mp_metapost_user; link(q)=q;
18089   mp_known_pair(mp); x_coord(q)=mp->cur_x; y_coord(q)=mp->cur_y;
18090   return q;
18091 }
18092
18093 @ The |known_pair| subroutine sets |cur_x| and |cur_y| to the components
18094 of the current expression, assuming that the current expression is a
18095 pair of known numerics. Unknown components are zeroed, and the
18096 current expression is flushed.
18097
18098 @<Declare the procedure called |known_pair|@>=
18099 void mp_known_pair (MP mp) {
18100   pointer p; /* the pair node */
18101   if ( mp->cur_type!=mp_pair_type ) {
18102     exp_err("Undefined coordinates have been replaced by (0,0)");
18103 @.Undefined coordinates...@>
18104     help5("I need x and y numbers for this part of the path.")
18105       ("The value I found (see above) was no good;")
18106       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18107       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18108 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18109       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18110     mp_put_get_flush_error(mp, 0); mp->cur_x=0; mp->cur_y=0;
18111   } else { 
18112     p=value(mp->cur_exp);
18113      @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known;
18114        copy them into |cur_x| and |cur_y|@>;
18115     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
18116   }
18117 }
18118
18119 @ @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known...@>=
18120 if ( type(x_part_loc(p))==mp_known ) {
18121   mp->cur_x=value(x_part_loc(p));
18122 } else { 
18123   mp_disp_err(mp, x_part_loc(p),
18124     "Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18125 @.Undefined coordinates...@>
18126   help5("I need a `known' x value for this part of the path.")
18127     ("The value I found (see above) was no good;")
18128     ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18129     ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18130 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18131     ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18132   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, x_part_loc(p)); mp->cur_x=0;
18133 }
18134 if ( type(y_part_loc(p))==mp_known ) {
18135   mp->cur_y=value(y_part_loc(p));
18136 } else { 
18137   mp_disp_err(mp, y_part_loc(p),
18138     "Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18139   help5("I need a `known' y value for this part of the path.")
18140     ("The value I found (see above) was no good;")
18141     ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18142     ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18143     ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18144   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, y_part_loc(p)); mp->cur_y=0;
18145 }
18146
18147 @ At this point |cur_cmd| is either |ampersand|, |left_brace|, or |path_join|.
18148
18149 @<Determine the path join parameters...@>=
18150 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18151   @<Put the pre-join direction information into node |q|@>;
18152 }
18153 d=mp->cur_cmd;
18154 if ( d==path_join ) {
18155   @<Determine the tension and/or control points@>;
18156 } else if ( d!=ampersand ) {
18157   goto FINISH_PATH;
18158 }
18159 mp_get_x_next(mp);
18160 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18161   @<Put the post-join direction information into |x| and |t|@>;
18162 } else if ( right_type(q)!=mp_explicit ) {
18163   t=mp_open; x=0;
18164 }
18165
18166 @ The |scan_direction| subroutine looks at the directional information
18167 that is enclosed in braces, and also scans ahead to the following character.
18168 A type code is returned, either |open| (if the direction was $(0,0)$),
18169 or |curl| (if the direction was a curl of known value |cur_exp|), or
18170 |given| (if the direction is given by the |angle| value that now
18171 appears in |cur_exp|).
18172
18173 There's nothing difficult about this subroutine, but the program is rather
18174 lengthy because a variety of potential errors need to be nipped in the bud.
18175
18176 @c small_number mp_scan_direction (MP mp) {
18177   int t; /* the type of information found */
18178   scaled x; /* an |x| coordinate */
18179   mp_get_x_next(mp);
18180   if ( mp->cur_cmd==curl_command ) {
18181      @<Scan a curl specification@>;
18182   } else {
18183     @<Scan a given direction@>;
18184   }
18185   if ( mp->cur_cmd!=right_brace ) {
18186     mp_missing_err(mp, "}");
18187 @.Missing `\char`\}'@>
18188     help3("I've scanned a direction spec for part of a path,")
18189       ("so a right brace should have come next.")
18190       ("I shall pretend that one was there.");
18191     mp_back_error(mp);
18192   }
18193   mp_get_x_next(mp); 
18194   return t;
18195 }
18196
18197 @ @<Scan a curl specification@>=
18198 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18199 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<0) ){ 
18200   exp_err("Improper curl has been replaced by 1");
18201 @.Improper curl@>
18202   help1("A curl must be a known, nonnegative number.");
18203   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18204 }
18205 t=mp_curl;
18206 }
18207
18208 @ @<Scan a given direction@>=
18209 { mp_scan_expression(mp);
18210   if ( mp->cur_type>mp_pair_type ) {
18211     @<Get given directions separated by commas@>;
18212   } else {
18213     mp_known_pair(mp);
18214   }
18215   if ( (mp->cur_x==0)&&(mp->cur_y==0) )  t=mp_open;
18216   else  { t=mp_given; mp->cur_exp=mp_n_arg(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);}
18217 }
18218
18219 @ @<Get given directions separated by commas@>=
18220
18221   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18222     exp_err("Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18223 @.Undefined coordinates...@>
18224     help5("I need a `known' x value for this part of the path.")
18225       ("The value I found (see above) was no good;")
18226       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18227       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18228 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18229       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18230     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18231   }
18232   x=mp->cur_exp;
18233   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
18234     mp_missing_err(mp, ",");
18235 @.Missing `,'@>
18236     help2("I've got the x coordinate of a path direction;")
18237       ("will look for the y coordinate next.");
18238     mp_back_error(mp);
18239   }
18240   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18241   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18242      exp_err("Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18243     help5("I need a `known' y value for this part of the path.")
18244       ("The value I found (see above) was no good;")
18245       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18246       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18247       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18248     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18249   }
18250   mp->cur_y=mp->cur_exp; mp->cur_x=x;
18251 }
18252
18253 @ At this point |right_type(q)| is usually |open|, but it may have been
18254 set to some other value by a previous splicing operation. We must maintain
18255 the value of |right_type(q)| in unusual cases such as
18256 `\.{..z1\{z2\}\&\{z3\}z1\{0,0\}..}'.
18257
18258 @<Put the pre-join...@>=
18259
18260   t=mp_scan_direction(mp);
18261   if ( t!=mp_open ) {
18262     right_type(q)=t; right_given(q)=mp->cur_exp;
18263     if ( left_type(q)==mp_open ) {
18264       left_type(q)=t; left_given(q)=mp->cur_exp;
18265     } /* note that |left_given(q)=left_curl(q)| */
18266   }
18267 }
18268
18269 @ Since |left_tension| and |left_y| share the same position in knot nodes,
18270 and since |left_given| is similarly equivalent to |left_x|, we use
18271 |x| and |y| to hold the given direction and tension information when
18272 there are no explicit control points.
18273
18274 @<Put the post-join...@>=
18275
18276   t=mp_scan_direction(mp);
18277   if ( right_type(q)!=mp_explicit ) x=mp->cur_exp;
18278   else t=mp_explicit; /* the direction information is superfluous */
18279 }
18280
18281 @ @<Determine the tension and/or...@>=
18282
18283   mp_get_x_next(mp);
18284   if ( mp->cur_cmd==tension ) {
18285     @<Set explicit tensions@>;
18286   } else if ( mp->cur_cmd==controls ) {
18287     @<Set explicit control points@>;
18288   } else  { 
18289     right_tension(q)=unity; y=unity; mp_back_input(mp); /* default tension */
18290     goto DONE;
18291   };
18292   if ( mp->cur_cmd!=path_join ) {
18293      mp_missing_err(mp, "..");
18294 @.Missing `..'@>
18295     help1("A path join command should end with two dots.");
18296     mp_back_error(mp);
18297   }
18298 DONE:
18299   ;
18300 }
18301
18302 @ @<Set explicit tensions@>=
18303
18304   mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18305   if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18306   mp_scan_primary(mp);
18307   @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18308   if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18309   right_tension(q)=mp->cur_exp;
18310   if ( mp->cur_cmd==and_command ) {
18311     mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18312     if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18313     mp_scan_primary(mp);
18314     @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18315     if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18316   }
18317   y=mp->cur_exp;
18318 }
18319
18320 @ @d min_tension three_quarter_unit
18321
18322 @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>=
18323 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<min_tension) ) {
18324   exp_err("Improper tension has been set to 1");
18325 @.Improper tension@>
18326   help1("The expression above should have been a number >=3/4.");
18327   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18328 }
18329
18330 @ @<Set explicit control points@>=
18331
18332   right_type(q)=mp_explicit; t=mp_explicit; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18333   mp_known_pair(mp); right_x(q)=mp->cur_x; right_y(q)=mp->cur_y;
18334   if ( mp->cur_cmd!=and_command ) {
18335     x=right_x(q); y=right_y(q);
18336   } else { 
18337     mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18338     mp_known_pair(mp); x=mp->cur_x; y=mp->cur_y;
18339   }
18340 }
18341
18342 @ @<Convert the right operand, |cur_exp|, into a partial path...@>=
18343
18344   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) pp=mp_new_knot(mp);
18345   else pp=mp->cur_exp;
18346   qq=pp;
18347   while ( link(qq)!=pp ) qq=link(qq);
18348   if ( left_type(pp)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18349     r=mp_copy_knot(mp, pp); link(qq)=r; qq=r;
18350   }
18351   left_type(pp)=mp_open; right_type(qq)=mp_open;
18352 }
18353
18354 @ If a person tries to define an entire path by saying `\.{(x,y)\&cycle}',
18355 we silently change the specification to `\.{(x,y)..cycle}', since a cycle
18356 shouldn't have length zero.
18357
18358 @<Get ready to close a cycle@>=
18359
18360   cycle_hit=true; mp_get_x_next(mp); pp=p; qq=p;
18361   if ( d==ampersand ) if ( p==q ) {
18362     d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18363   }
18364 }
18365
18366 @ @<Join the partial paths and reset |p| and |q|...@>=
18367
18368 if ( d==ampersand ) {
18369   if ( (x_coord(q)!=x_coord(pp))||(y_coord(q)!=y_coord(pp)) ) {
18370     print_err("Paths don't touch; `&' will be changed to `..'");
18371 @.Paths don't touch@>
18372     help3("When you join paths `p&q', the ending point of p")
18373       ("must be exactly equal to the starting point of q.")
18374       ("So I'm going to pretend that you said `p..q' instead.");
18375     mp_put_get_error(mp); d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18376   }
18377 }
18378 @<Plug an opening in |right_type(pp)|, if possible@>;
18379 if ( d==ampersand ) {
18380   @<Splice independent paths together@>;
18381 } else  { 
18382   @<Plug an opening in |right_type(q)|, if possible@>;
18383   link(q)=pp; left_y(pp)=y;
18384   if ( t!=mp_open ) { left_x(pp)=x; left_type(pp)=t;  };
18385 }
18386 q=qq;
18387 }
18388
18389 @ @<Plug an opening in |right_type(q)|...@>=
18390 if ( right_type(q)==mp_open ) {
18391   if ( (left_type(q)==mp_curl)||(left_type(q)==mp_given) ) {
18392     right_type(q)=left_type(q); right_given(q)=left_given(q);
18393   }
18394 }
18395
18396 @ @<Plug an opening in |right_type(pp)|...@>=
18397 if ( right_type(pp)==mp_open ) {
18398   if ( (t==mp_curl)||(t==mp_given) ) {
18399     right_type(pp)=t; right_given(pp)=x;
18400   }
18401 }
18402
18403 @ @<Splice independent paths together@>=
18404
18405   if ( left_type(q)==mp_open ) if ( right_type(q)==mp_open ) {
18406     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18407   }
18408   if ( right_type(pp)==mp_open ) if ( t==mp_open ) {
18409     right_type(pp)=mp_curl; right_curl(pp)=unity;
18410   }
18411   right_type(q)=right_type(pp); link(q)=link(pp);
18412   right_x(q)=right_x(pp); right_y(q)=right_y(pp);
18413   mp_free_node(mp, pp,knot_node_size);
18414   if ( qq==pp ) qq=q;
18415 }
18416
18417 @ @<Choose control points for the path...@>=
18418 if ( cycle_hit ) { 
18419   if ( d==ampersand ) p=q;
18420 } else  { 
18421   left_type(p)=mp_endpoint;
18422   if ( right_type(p)==mp_open ) { 
18423     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
18424   }
18425   right_type(q)=mp_endpoint;
18426   if ( left_type(q)==mp_open ) { 
18427     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18428   }
18429   link(q)=p;
18430 }
18431 mp_make_choices(mp, p);
18432 mp->cur_type=mp_path_type; mp->cur_exp=p
18433
18434 @ Finally, we sometimes need to scan an expression whose value is
18435 supposed to be either |true_code| or |false_code|.
18436
18437 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18438 void mp_get_boolean (MP mp) { 
18439   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18440   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) {
18441     exp_err("Undefined condition will be treated as `false'");
18442 @.Undefined condition...@>
18443     help2("The expression shown above should have had a definite")
18444       ("true-or-false value. I'm changing it to `false'.");
18445     mp_put_get_flush_error(mp, false_code); mp->cur_type=mp_boolean_type;
18446   }
18447 }
18448
18449 @* \[39] Doing the operations.
18450 The purpose of parsing is primarily to permit people to avoid piles of
18451 parentheses. But the real work is done after the structure of an expression
18452 has been recognized; that's when new expressions are generated. We
18453 turn now to the guts of \MP, which handles individual operators that
18454 have come through the parsing mechanism.
18455
18456 We'll start with the easy ones that take no operands, then work our way
18457 up to operators with one and ultimately two arguments. In other words,
18458 we will write the three procedures |do_nullary|, |do_unary|, and |do_binary|
18459 that are invoked periodically by the expression scanners.
18460
18461 First let's make sure that all of the primitive operators are in the
18462 hash table. Although |scan_primary| and its relatives made use of the
18463 \\{cmd} code for these operators, the \\{do} routines base everything
18464 on the \\{mod} code. For example, |do_binary| doesn't care whether the
18465 operation it performs is a |primary_binary| or |secondary_binary|, etc.
18466
18467 @<Put each...@>=
18468 mp_primitive(mp, "true",nullary,true_code);
18469 @:true_}{\&{true} primitive@>
18470 mp_primitive(mp, "false",nullary,false_code);
18471 @:false_}{\&{false} primitive@>
18472 mp_primitive(mp, "nullpicture",nullary,null_picture_code);
18473 @:null_picture_}{\&{nullpicture} primitive@>
18474 mp_primitive(mp, "nullpen",nullary,null_pen_code);
18475 @:null_pen_}{\&{nullpen} primitive@>
18476 mp_primitive(mp, "jobname",nullary,job_name_op);
18477 @:job_name_}{\&{jobname} primitive@>
18478 mp_primitive(mp, "readstring",nullary,read_string_op);
18479 @:read_string_}{\&{readstring} primitive@>
18480 mp_primitive(mp, "pencircle",nullary,pen_circle);
18481 @:pen_circle_}{\&{pencircle} primitive@>
18482 mp_primitive(mp, "normaldeviate",nullary,normal_deviate);
18483 @:normal_deviate_}{\&{normaldeviate} primitive@>
18484 mp_primitive(mp, "readfrom",unary,read_from_op);
18485 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
18486 mp_primitive(mp, "closefrom",unary,close_from_op);
18487 @:close_from_}{\&{closefrom} primitive@>
18488 mp_primitive(mp, "odd",unary,odd_op);
18489 @:odd_}{\&{odd} primitive@>
18490 mp_primitive(mp, "known",unary,known_op);
18491 @:known_}{\&{known} primitive@>
18492 mp_primitive(mp, "unknown",unary,unknown_op);
18493 @:unknown_}{\&{unknown} primitive@>
18494 mp_primitive(mp, "not",unary,not_op);
18495 @:not_}{\&{not} primitive@>
18496 mp_primitive(mp, "decimal",unary,decimal);
18497 @:decimal_}{\&{decimal} primitive@>
18498 mp_primitive(mp, "reverse",unary,reverse);
18499 @:reverse_}{\&{reverse} primitive@>
18500 mp_primitive(mp, "makepath",unary,make_path_op);
18501 @:make_path_}{\&{makepath} primitive@>
18502 mp_primitive(mp, "makepen",unary,make_pen_op);
18503 @:make_pen_}{\&{makepen} primitive@>
18504 mp_primitive(mp, "oct",unary,oct_op);
18505 @:oct_}{\&{oct} primitive@>
18506 mp_primitive(mp, "hex",unary,hex_op);
18507 @:hex_}{\&{hex} primitive@>
18508 mp_primitive(mp, "ASCII",unary,ASCII_op);
18509 @:ASCII_}{\&{ASCII} primitive@>
18510 mp_primitive(mp, "char",unary,char_op);
18511 @:char_}{\&{char} primitive@>
18512 mp_primitive(mp, "length",unary,length_op);
18513 @:length_}{\&{length} primitive@>
18514 mp_primitive(mp, "turningnumber",unary,turning_op);
18515 @:turning_number_}{\&{turningnumber} primitive@>
18516 mp_primitive(mp, "xpart",unary,x_part);
18517 @:x_part_}{\&{xpart} primitive@>
18518 mp_primitive(mp, "ypart",unary,y_part);
18519 @:y_part_}{\&{ypart} primitive@>
18520 mp_primitive(mp, "xxpart",unary,xx_part);
18521 @:xx_part_}{\&{xxpart} primitive@>
18522 mp_primitive(mp, "xypart",unary,xy_part);
18523 @:xy_part_}{\&{xypart} primitive@>
18524 mp_primitive(mp, "yxpart",unary,yx_part);
18525 @:yx_part_}{\&{yxpart} primitive@>
18526 mp_primitive(mp, "yypart",unary,yy_part);
18527 @:yy_part_}{\&{yypart} primitive@>
18528 mp_primitive(mp, "redpart",unary,red_part);
18529 @:red_part_}{\&{redpart} primitive@>
18530 mp_primitive(mp, "greenpart",unary,green_part);
18531 @:green_part_}{\&{greenpart} primitive@>
18532 mp_primitive(mp, "bluepart",unary,blue_part);
18533 @:blue_part_}{\&{bluepart} primitive@>
18534 mp_primitive(mp, "cyanpart",unary,cyan_part);
18535 @:cyan_part_}{\&{cyanpart} primitive@>
18536 mp_primitive(mp, "magentapart",unary,magenta_part);
18537 @:magenta_part_}{\&{magentapart} primitive@>
18538 mp_primitive(mp, "yellowpart",unary,yellow_part);
18539 @:yellow_part_}{\&{yellowpart} primitive@>
18540 mp_primitive(mp, "blackpart",unary,black_part);
18541 @:black_part_}{\&{blackpart} primitive@>
18542 mp_primitive(mp, "greypart",unary,grey_part);
18543 @:grey_part_}{\&{greypart} primitive@>
18544 mp_primitive(mp, "colormodel",unary,color_model_part);
18545 @:color_model_part_}{\&{colormodel} primitive@>
18546 mp_primitive(mp, "fontpart",unary,font_part);
18547 @:font_part_}{\&{fontpart} primitive@>
18548 mp_primitive(mp, "textpart",unary,text_part);
18549 @:text_part_}{\&{textpart} primitive@>
18550 mp_primitive(mp, "pathpart",unary,path_part);
18551 @:path_part_}{\&{pathpart} primitive@>
18552 mp_primitive(mp, "penpart",unary,pen_part);
18553 @:pen_part_}{\&{penpart} primitive@>
18554 mp_primitive(mp, "dashpart",unary,dash_part);
18555 @:dash_part_}{\&{dashpart} primitive@>
18556 mp_primitive(mp, "sqrt",unary,sqrt_op);
18557 @:sqrt_}{\&{sqrt} primitive@>
18558 mp_primitive(mp, "mexp",unary,m_exp_op);
18559 @:m_exp_}{\&{mexp} primitive@>
18560 mp_primitive(mp, "mlog",unary,m_log_op);
18561 @:m_log_}{\&{mlog} primitive@>
18562 mp_primitive(mp, "sind",unary,sin_d_op);
18563 @:sin_d_}{\&{sind} primitive@>
18564 mp_primitive(mp, "cosd",unary,cos_d_op);
18565 @:cos_d_}{\&{cosd} primitive@>
18566 mp_primitive(mp, "floor",unary,floor_op);
18567 @:floor_}{\&{floor} primitive@>
18568 mp_primitive(mp, "uniformdeviate",unary,uniform_deviate);
18569 @:uniform_deviate_}{\&{uniformdeviate} primitive@>
18570 mp_primitive(mp, "charexists",unary,char_exists_op);
18571 @:char_exists_}{\&{charexists} primitive@>
18572 mp_primitive(mp, "fontsize",unary,font_size);
18573 @:font_size_}{\&{fontsize} primitive@>
18574 mp_primitive(mp, "llcorner",unary,ll_corner_op);
18575 @:ll_corner_}{\&{llcorner} primitive@>
18576 mp_primitive(mp, "lrcorner",unary,lr_corner_op);
18577 @:lr_corner_}{\&{lrcorner} primitive@>
18578 mp_primitive(mp, "ulcorner",unary,ul_corner_op);
18579 @:ul_corner_}{\&{ulcorner} primitive@>
18580 mp_primitive(mp, "urcorner",unary,ur_corner_op);
18581 @:ur_corner_}{\&{urcorner} primitive@>
18582 mp_primitive(mp, "arclength",unary,arc_length);
18583 @:arc_length_}{\&{arclength} primitive@>
18584 mp_primitive(mp, "angle",unary,angle_op);
18585 @:angle_}{\&{angle} primitive@>
18586 mp_primitive(mp, "cycle",cycle,cycle_op);
18587 @:cycle_}{\&{cycle} primitive@>
18588 mp_primitive(mp, "stroked",unary,stroked_op);
18589 @:stroked_}{\&{stroked} primitive@>
18590 mp_primitive(mp, "filled",unary,filled_op);
18591 @:filled_}{\&{filled} primitive@>
18592 mp_primitive(mp, "textual",unary,textual_op);
18593 @:textual_}{\&{textual} primitive@>
18594 mp_primitive(mp, "clipped",unary,clipped_op);
18595 @:clipped_}{\&{clipped} primitive@>
18596 mp_primitive(mp, "bounded",unary,bounded_op);
18597 @:bounded_}{\&{bounded} primitive@>
18598 mp_primitive(mp, "+",plus_or_minus,plus);
18599 @:+ }{\.{+} primitive@>
18600 mp_primitive(mp, "-",plus_or_minus,minus);
18601 @:- }{\.{-} primitive@>
18602 mp_primitive(mp, "*",secondary_binary,times);
18603 @:* }{\.{*} primitive@>
18604 mp_primitive(mp, "/",slash,over); mp->eqtb[frozen_slash]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
18605 @:/ }{\.{/} primitive@>
18606 mp_primitive(mp, "++",tertiary_binary,pythag_add);
18607 @:++_}{\.{++} primitive@>
18608 mp_primitive(mp, "+-+",tertiary_binary,pythag_sub);
18609 @:+-+_}{\.{+-+} primitive@>
18610 mp_primitive(mp, "or",tertiary_binary,or_op);
18611 @:or_}{\&{or} primitive@>
18612 mp_primitive(mp, "and",and_command,and_op);
18613 @:and_}{\&{and} primitive@>
18614 mp_primitive(mp, "<",expression_binary,less_than);
18615 @:< }{\.{<} primitive@>
18616 mp_primitive(mp, "<=",expression_binary,less_or_equal);
18617 @:<=_}{\.{<=} primitive@>
18618 mp_primitive(mp, ">",expression_binary,greater_than);
18619 @:> }{\.{>} primitive@>
18620 mp_primitive(mp, ">=",expression_binary,greater_or_equal);
18621 @:>=_}{\.{>=} primitive@>
18622 mp_primitive(mp, "=",equals,equal_to);
18623 @:= }{\.{=} primitive@>
18624 mp_primitive(mp, "<>",expression_binary,unequal_to);
18625 @:<>_}{\.{<>} primitive@>
18626 mp_primitive(mp, "substring",primary_binary,substring_of);
18627 @:substring_}{\&{substring} primitive@>
18628 mp_primitive(mp, "subpath",primary_binary,subpath_of);
18629 @:subpath_}{\&{subpath} primitive@>
18630 mp_primitive(mp, "directiontime",primary_binary,direction_time_of);
18631 @:direction_time_}{\&{directiontime} primitive@>
18632 mp_primitive(mp, "point",primary_binary,point_of);
18633 @:point_}{\&{point} primitive@>
18634 mp_primitive(mp, "precontrol",primary_binary,precontrol_of);
18635 @:precontrol_}{\&{precontrol} primitive@>
18636 mp_primitive(mp, "postcontrol",primary_binary,postcontrol_of);
18637 @:postcontrol_}{\&{postcontrol} primitive@>
18638 mp_primitive(mp, "penoffset",primary_binary,pen_offset_of);
18639 @:pen_offset_}{\&{penoffset} primitive@>
18640 mp_primitive(mp, "arctime",primary_binary,arc_time_of);
18641 @:arc_time_of_}{\&{arctime} primitive@>
18642 mp_primitive(mp, "mpversion",nullary,mp_version);
18643 @:mp_verison_}{\&{mpversion} primitive@>
18644 mp_primitive(mp, "&",ampersand,concatenate);
18645 @:!!!}{\.{\&} primitive@>
18646 mp_primitive(mp, "rotated",secondary_binary,rotated_by);
18647 @:rotated_}{\&{rotated} primitive@>
18648 mp_primitive(mp, "slanted",secondary_binary,slanted_by);
18649 @:slanted_}{\&{slanted} primitive@>
18650 mp_primitive(mp, "scaled",secondary_binary,scaled_by);
18651 @:scaled_}{\&{scaled} primitive@>
18652 mp_primitive(mp, "shifted",secondary_binary,shifted_by);
18653 @:shifted_}{\&{shifted} primitive@>
18654 mp_primitive(mp, "transformed",secondary_binary,transformed_by);
18655 @:transformed_}{\&{transformed} primitive@>
18656 mp_primitive(mp, "xscaled",secondary_binary,x_scaled);
18657 @:x_scaled_}{\&{xscaled} primitive@>
18658 mp_primitive(mp, "yscaled",secondary_binary,y_scaled);
18659 @:y_scaled_}{\&{yscaled} primitive@>
18660 mp_primitive(mp, "zscaled",secondary_binary,z_scaled);
18661 @:z_scaled_}{\&{zscaled} primitive@>
18662 mp_primitive(mp, "infont",secondary_binary,in_font);
18663 @:in_font_}{\&{infont} primitive@>
18664 mp_primitive(mp, "intersectiontimes",tertiary_binary,intersect);
18665 @:intersection_times_}{\&{intersectiontimes} primitive@>
18666 mp_primitive(mp, "envelope",primary_binary,envelope_of);
18667 @:envelope_}{\&{envelope} primitive@>
18668
18669 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
18670 case nullary:
18671 case unary:
18672 case primary_binary:
18673 case secondary_binary:
18674 case tertiary_binary:
18675 case expression_binary:
18676 case cycle:
18677 case plus_or_minus:
18678 case slash:
18679 case ampersand:
18680 case equals:
18681 case and_command:
18682   mp_print_op(mp, m);
18683   break;
18684
18685 @ OK, let's look at the simplest \\{do} procedure first.
18686
18687 @c @<Declare nullary action procedure@>;
18688 void mp_do_nullary (MP mp,quarterword c) { 
18689   check_arith;
18690   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18691     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,c);
18692   switch (c) {
18693   case true_code: case false_code: 
18694     mp->cur_type=mp_boolean_type; mp->cur_exp=c;
18695     break;
18696   case null_picture_code: 
18697     mp->cur_type=mp_picture_type;
18698     mp->cur_exp=mp_get_node(mp, edge_header_size); 
18699     mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
18700     break;
18701   case null_pen_code: 
18702     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, 0);
18703     break;
18704   case normal_deviate: 
18705     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp_norm_rand(mp);
18706     break;
18707   case pen_circle: 
18708     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, unity);
18709     break;
18710   case job_name_op:  
18711     if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
18712     mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=rts(mp->job_name);
18713     break;
18714   case mp_version: 
18715     mp->cur_type=mp_string_type; 
18716     mp->cur_exp=intern(metapost_version) ;
18717     break;
18718   case read_string_op:
18719     @<Read a string from the terminal@>;
18720     break;
18721   } /* there are no other cases */
18722   check_arith;
18723 }
18724
18725 @ @<Read a string...@>=
18726
18727   if ( mp->interaction<=mp_nonstop_mode )
18728     mp_fatal_error(mp, "*** (cannot readstring in nonstop modes)");
18729   mp_begin_file_reading(mp); name=is_read;
18730   limit=start; prompt_input("");
18731   mp_finish_read(mp);
18732 }
18733
18734 @ @<Declare nullary action procedure@>=
18735 void mp_finish_read (MP mp) { /* copy |buffer| line to |cur_exp| */
18736   size_t k;
18737   str_room((int)mp->last-start);
18738   for (k=start;k<=mp->last-1;k++) {
18739    append_char(mp->buffer[k]);
18740   }
18741   mp_end_file_reading(mp); mp->cur_type=mp_string_type; 
18742   mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
18743 }
18744
18745 @ Things get a bit more interesting when there's an operand. The
18746 operand to |do_unary| appears in |cur_type| and |cur_exp|.
18747
18748 @c @<Declare unary action procedures@>;
18749 void mp_do_unary (MP mp,quarterword c) {
18750   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
18751   integer x; /* a temporary register */
18752   check_arith;
18753   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18754     @<Trace the current unary operation@>;
18755   switch (c) {
18756   case plus:
18757     if ( mp->cur_type<mp_color_type ) mp_bad_unary(mp, plus);
18758     break;
18759   case minus:
18760     @<Negate the current expression@>;
18761     break;
18762   @<Additional cases of unary operators@>;
18763   } /* there are no other cases */
18764   check_arith;
18765 };
18766
18767 @ The |nice_pair| function returns |true| if both components of a pair
18768 are known.
18769
18770 @<Declare unary action procedures@>=
18771 boolean mp_nice_pair (MP mp,integer p, quarterword t) { 
18772   if ( t==mp_pair_type ) {
18773     p=value(p);
18774     if ( type(x_part_loc(p))==mp_known )
18775       if ( type(y_part_loc(p))==mp_known )
18776         return true;
18777   }
18778   return false;
18779 }
18780
18781 @ The |nice_color_or_pair| function is analogous except that it also accepts
18782 fully known colors.
18783
18784 @<Declare unary action procedures@>=
18785 boolean mp_nice_color_or_pair (MP mp,integer p, quarterword t) {
18786   pointer q,r; /* for scanning the big node */
18787   if ( (t!=mp_pair_type)&&(t!=mp_color_type)&&(t!=mp_cmykcolor_type) ) {
18788     return false;
18789   } else { 
18790     q=value(p);
18791     r=q+mp->big_node_size[type(p)];
18792     do {  
18793       r=r-2;
18794       if ( type(r)!=mp_known )
18795         return false;
18796     } while (r!=q);
18797     return true;
18798   }
18799 }
18800
18801 @ @<Declare unary action...@>=
18802 void mp_print_known_or_unknown_type (MP mp,small_number t, integer v) { 
18803   mp_print_char(mp, '(');
18804   if ( t>mp_known ) mp_print(mp, "unknown numeric");
18805   else { if ( (t==mp_pair_type)||(t==mp_color_type)||(t==mp_cmykcolor_type) )
18806     if ( ! mp_nice_color_or_pair(mp, v,t) ) mp_print(mp, "unknown ");
18807     mp_print_type(mp, t);
18808   }
18809   mp_print_char(mp, ')');
18810 }
18811
18812 @ @<Declare unary action...@>=
18813 void mp_bad_unary (MP mp,quarterword c) { 
18814   exp_err("Not implemented: "); mp_print_op(mp, c);
18815 @.Not implemented...@>
18816   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
18817   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
18818     ("particular type. Continue, and I'll simply return the")
18819     ("argument (shown above) as the result of the operation.");
18820   mp_put_get_error(mp);
18821 }
18822
18823 @ @<Trace the current unary operation@>=
18824
18825   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{"); 
18826   mp_print_op(mp, c); mp_print_char(mp, '(');
18827   mp_print_exp(mp, null,0); /* show the operand, but not verbosely */
18828   mp_print(mp, ")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
18829 }
18830
18831 @ Negation is easy except when the current expression
18832 is of type |independent|, or when it is a pair with one or more
18833 |independent| components.
18834
18835 It is tempting to argue that the negative of an independent variable
18836 is an independent variable, hence we don't have to do anything when
18837 negating it. The fallacy is that other dependent variables pointing
18838 to the current expression must change the sign of their
18839 coefficients if we make no change to the current expression.
18840
18841 Instead, we work around the problem by copying the current expression
18842 and recycling it afterwards (cf.~the |stash_in| routine).
18843
18844 @<Negate the current expression@>=
18845 switch (mp->cur_type) {
18846 case mp_color_type:
18847 case mp_cmykcolor_type:
18848 case mp_pair_type:
18849 case mp_independent: 
18850   q=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, q);
18851   if ( mp->cur_type==mp_dependent ) {
18852     mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18853   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { /* |mp_color_type| or |mp_pair_type| */
18854     p=value(mp->cur_exp);
18855     r=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
18856     do {  
18857       r=r-2;
18858       if ( type(r)==mp_known ) negate(value(r));
18859       else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(r));
18860     } while (r!=p);
18861   } /* if |cur_type=mp_known| then |cur_exp=0| */
18862   mp_recycle_value(mp, q); mp_free_node(mp, q,value_node_size);
18863   break;
18864 case mp_dependent:
18865 case mp_proto_dependent:
18866   mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18867   break;
18868 case mp_known:
18869   negate(mp->cur_exp);
18870   break;
18871 default:
18872   mp_bad_unary(mp, minus);
18873   break;
18874 }
18875
18876 @ @<Declare unary action...@>=
18877 void mp_negate_dep_list (MP mp,pointer p) { 
18878   while (1) { 
18879     negate(value(p));
18880     if ( info(p)==null ) return;
18881     p=link(p);
18882   }
18883 }
18884
18885 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18886 case not_op: 
18887   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) mp_bad_unary(mp, not_op);
18888   else mp->cur_exp=true_code+false_code-mp->cur_exp;
18889   break;
18890
18891 @ @d three_sixty_units 23592960 /* that's |360*unity| */
18892 @d boolean_reset(A) if ( (A) ) mp->cur_exp=true_code; else mp->cur_exp=false_code
18893
18894 @<Additional cases of unary operators@>=
18895 case sqrt_op:
18896 case m_exp_op:
18897 case m_log_op:
18898 case sin_d_op:
18899 case cos_d_op:
18900 case floor_op:
18901 case  uniform_deviate:
18902 case odd_op:
18903 case char_exists_op:
18904   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18905     mp_bad_unary(mp, c);
18906   } else {
18907     switch (c) {
18908     case sqrt_op:mp->cur_exp=mp_square_rt(mp, mp->cur_exp);break;
18909     case m_exp_op:mp->cur_exp=mp_m_exp(mp, mp->cur_exp);break;
18910     case m_log_op:mp->cur_exp=mp_m_log(mp, mp->cur_exp);break;
18911     case sin_d_op:
18912     case cos_d_op:
18913       mp_n_sin_cos(mp, (mp->cur_exp % three_sixty_units)*16);
18914       if ( c==sin_d_op ) mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
18915       else mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
18916       break;
18917     case floor_op:mp->cur_exp=mp_floor_scaled(mp, mp->cur_exp);break;
18918     case uniform_deviate:mp->cur_exp=mp_unif_rand(mp, mp->cur_exp);break;
18919     case odd_op: 
18920       boolean_reset(odd(mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp)));
18921       mp->cur_type=mp_boolean_type;
18922       break;
18923     case char_exists_op:
18924       @<Determine if a character has been shipped out@>;
18925       break;
18926     } /* there are no other cases */
18927   }
18928   break;
18929
18930 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18931 case angle_op:
18932   if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) ) {
18933     p=value(mp->cur_exp);
18934     x=mp_n_arg(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)));
18935     if ( x>=0 ) mp_flush_cur_exp(mp, (x+8)/ 16);
18936     else mp_flush_cur_exp(mp, -((-x+8)/ 16));
18937   } else {
18938     mp_bad_unary(mp, angle_op);
18939   }
18940   break;
18941
18942 @ If the current expression is a pair, but the context wants it to
18943 be a path, we call |pair_to_path|.
18944
18945 @<Declare unary action...@>=
18946 void mp_pair_to_path (MP mp) { 
18947   mp->cur_exp=mp_new_knot(mp); 
18948   mp->cur_type=mp_path_type;
18949 };
18950
18951 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18952 case x_part:
18953 case y_part:
18954   if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_transform_type) )
18955     mp_take_part(mp, c);
18956   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18957   else mp_bad_unary(mp, c);
18958   break;
18959 case xx_part:
18960 case xy_part:
18961 case yx_part:
18962 case yy_part: 
18963   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) mp_take_part(mp, c);
18964   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18965   else mp_bad_unary(mp, c);
18966   break;
18967 case red_part:
18968 case green_part:
18969 case blue_part: 
18970   if ( mp->cur_type==mp_color_type ) mp_take_part(mp, c);
18971   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18972   else mp_bad_unary(mp, c);
18973   break;
18974 case cyan_part:
18975 case magenta_part:
18976 case yellow_part:
18977 case black_part: 
18978   if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) mp_take_part(mp, c); 
18979   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18980   else mp_bad_unary(mp, c);
18981   break;
18982 case grey_part: 
18983   if ( mp->cur_type==mp_known ) mp->cur_exp=value(c);
18984   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18985   else mp_bad_unary(mp, c);
18986   break;
18987 case color_model_part: 
18988   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
18989   else mp_bad_unary(mp, c);
18990   break;
18991
18992 @ In the following procedure, |cur_exp| points to a capsule, which points to
18993 a big node. We want to delete all but one part of the big node.
18994
18995 @<Declare unary action...@>=
18996 void mp_take_part (MP mp,quarterword c) {
18997   pointer p; /* the big node */
18998   p=value(mp->cur_exp); value(temp_val)=p; type(temp_val)=mp->cur_type;
18999   link(p)=temp_val; mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
19000   mp_make_exp_copy(mp, p+mp->sector_offset[c+mp_x_part_sector-x_part]);
19001   mp_recycle_value(mp, temp_val);
19002 }
19003
19004 @ @<Initialize table entries...@>=
19005 name_type(temp_val)=mp_capsule;
19006
19007 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19008 case font_part:
19009 case text_part:
19010 case path_part:
19011 case pen_part:
19012 case dash_part:
19013   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19014   else mp_bad_unary(mp, c);
19015   break;
19016
19017 @ @<Declarations@>=
19018 void mp_scale_edges (MP mp);
19019
19020 @ @<Declare unary action...@>=
19021 void mp_take_pict_part (MP mp,quarterword c) {
19022   pointer p; /* first graphical object in |cur_exp| */
19023   p=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19024   if ( p!=null ) {
19025     switch (c) {
19026     case x_part: case y_part: case xx_part:
19027     case xy_part: case yx_part: case yy_part:
19028       if ( type(p)==mp_text_code ) mp_flush_cur_exp(mp, text_trans_part(p+c));
19029       else goto NOT_FOUND;
19030       break;
19031     case red_part: case green_part: case blue_part:
19032       if ( has_color(p) ) mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c));
19033       else goto NOT_FOUND;
19034       break;
19035     case cyan_part: case magenta_part: case yellow_part:
19036     case black_part:
19037       if ( has_color(p) ) {
19038         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19039           mp_flush_cur_exp(mp, unity);
19040         else
19041           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-cyan_part)));
19042       } else goto NOT_FOUND;
19043       break;
19044     case grey_part:
19045       if ( has_color(p) )
19046           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-grey_part)));
19047       else goto NOT_FOUND;
19048       break;
19049     case color_model_part:
19050       if ( has_color(p) ) {
19051         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19052           mp_flush_cur_exp(mp, mp->internal[mp_default_color_model]);
19053         else
19054           mp_flush_cur_exp(mp, color_model(p)*unity);
19055       } else goto NOT_FOUND;
19056       break;
19057     @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>;
19058     } /* all cases have been enumerated */
19059     return;
19060   };
19061 NOT_FOUND:
19062   @<Convert the current expression to a null value appropriate
19063     for |c|@>;
19064 }
19065
19066 @ @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>=
19067 case text_part: 
19068   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19069   else { 
19070     mp_flush_cur_exp(mp, text_p(p));
19071     add_str_ref(mp->cur_exp);
19072     mp->cur_type=mp_string_type;
19073     };
19074   break;
19075 case font_part: 
19076   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19077   else { 
19078     mp_flush_cur_exp(mp, rts(mp->font_name[font_n(p)])); 
19079     add_str_ref(mp->cur_exp);
19080     mp->cur_type=mp_string_type;
19081   };
19082   break;
19083 case path_part:
19084   if ( type(p)==mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19085   else if ( is_stop(p) ) mp_confusion(mp, "pict");
19086 @:this can't happen pict}{\quad pict@>
19087   else { 
19088     mp_flush_cur_exp(mp, mp_copy_path(mp, path_p(p)));
19089     mp->cur_type=mp_path_type;
19090   }
19091   break;
19092 case pen_part: 
19093   if ( ! has_pen(p) ) goto NOT_FOUND;
19094   else {
19095     if ( pen_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19096     else { mp_flush_cur_exp(mp, copy_pen(pen_p(p)));
19097       mp->cur_type=mp_pen_type;
19098     };
19099   }
19100   break;
19101 case dash_part: 
19102   if ( type(p)!=mp_stroked_code ) goto NOT_FOUND;
19103   else { if ( dash_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19104     else { add_edge_ref(dash_p(p));
19105     mp->se_sf=dash_scale(p);
19106     mp->se_pic=dash_p(p);
19107     mp_scale_edges(mp);
19108     mp_flush_cur_exp(mp, mp->se_pic);
19109     mp->cur_type=mp_picture_type;
19110     };
19111   }
19112   break;
19113
19114 @ Since |scale_edges| had to be declared |forward|, it had to be declared as a
19115 parameterless procedure even though it really takes two arguments and updates
19116 one of them.  Hence the following globals are needed.
19117
19118 @<Global...@>=
19119 pointer se_pic;  /* edge header used and updated by |scale_edges| */
19120 scaled se_sf;  /* the scale factor argument to |scale_edges| */
19121
19122 @ @<Convert the current expression to a null value appropriate...@>=
19123 switch (c) {
19124 case text_part: case font_part: 
19125   mp_flush_cur_exp(mp, rts(""));
19126   mp->cur_type=mp_string_type;
19127   break;
19128 case path_part: 
19129   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, knot_node_size));
19130   left_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19131   right_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19132   link(mp->cur_exp)=mp->cur_exp;
19133   x_coord(mp->cur_exp)=0;
19134   y_coord(mp->cur_exp)=0;
19135   originator(mp->cur_exp)=mp_metapost_user;
19136   mp->cur_type=mp_path_type;
19137   break;
19138 case pen_part: 
19139   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_pen_circle(mp, 0));
19140   mp->cur_type=mp_pen_type;
19141   break;
19142 case dash_part: 
19143   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
19144   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
19145   mp->cur_type=mp_picture_type;
19146   break;
19147 default: 
19148    mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19149   break;
19150 }
19151
19152 @ @<Additional cases of unary...@>=
19153 case char_op: 
19154   if ( mp->cur_type!=mp_known ) { 
19155     mp_bad_unary(mp, char_op);
19156   } else { 
19157     mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256; 
19158     mp->cur_type=mp_string_type;
19159     if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
19160   }
19161   break;
19162 case decimal: 
19163   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
19164      mp_bad_unary(mp, decimal);
19165   } else { 
19166     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
19167     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
19168     mp->selector=mp->old_setting; mp->cur_type=mp_string_type;
19169   }
19170   break;
19171 case oct_op:
19172 case hex_op:
19173 case ASCII_op: 
19174   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19175   else mp_str_to_num(mp, c);
19176   break;
19177 case font_size: 
19178   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, font_size);
19179   else @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>;
19180   break;
19181
19182 @ @<Declare unary action...@>=
19183 void mp_str_to_num (MP mp,quarterword c) { /* converts a string to a number */
19184   integer n; /* accumulator */
19185   ASCII_code m; /* current character */
19186   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
19187   int b; /* radix of conversion */
19188   boolean bad_char; /* did the string contain an invalid digit? */
19189   if ( c==ASCII_op ) {
19190     if ( length(mp->cur_exp)==0 ) n=-1;
19191     else n=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
19192   } else { 
19193     if ( c==oct_op ) b=8; else b=16;
19194     n=0; bad_char=false;
19195     for (k=mp->str_start[mp->cur_exp];k<=str_stop(mp->cur_exp)-1;k++) {
19196       m=mp->str_pool[k];
19197       if ( (m>='0')&&(m<='9') ) m=m-'0';
19198       else if ( (m>='A')&&(m<='F') ) m=m-'A'+10;
19199       else if ( (m>='a')&&(m<='f') ) m=m-'a'+10;
19200       else  { bad_char=true; m=0; };
19201       if ( m>=b ) { bad_char=true; m=0; };
19202       if ( n<32768 / b ) n=n*b+m; else n=32767;
19203     }
19204     @<Give error messages if |bad_char| or |n>=4096|@>;
19205   }
19206   mp_flush_cur_exp(mp, n*unity);
19207 }
19208
19209 @ @<Give error messages if |bad_char|...@>=
19210 if ( bad_char ) { 
19211   exp_err("String contains illegal digits");
19212 @.String contains illegal digits@>
19213   if ( c==oct_op ) {
19214     help1("I zeroed out characters that weren't in the range 0..7.");
19215   } else  {
19216     help1("I zeroed out characters that weren't hex digits.");
19217   }
19218   mp_put_get_error(mp);
19219 }
19220 if ( (n>4095) ) {
19221   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) {
19222     print_err("Number too large ("); 
19223     mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, ')');
19224 @.Number too large@>
19225     help2("I have trouble with numbers greater than 4095; watch out.")
19226       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
19227     mp_put_get_error(mp);
19228   }
19229 }
19230
19231 @ The length operation is somewhat unusual in that it applies to a variety
19232 of different types of operands.
19233
19234 @<Additional cases of unary...@>=
19235 case length_op: 
19236   switch (mp->cur_type) {
19237   case mp_string_type: mp_flush_cur_exp(mp, length(mp->cur_exp)*unity); break;
19238   case mp_path_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_path_length(mp)); break;
19239   case mp_known: mp->cur_exp=abs(mp->cur_exp); break;
19240   case mp_picture_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_pict_length(mp)); break;
19241   default: 
19242     if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) )
19243       mp_flush_cur_exp(mp, mp_pyth_add(mp, 
19244         value(x_part_loc(value(mp->cur_exp))),
19245         value(y_part_loc(value(mp->cur_exp)))));
19246     else mp_bad_unary(mp, c);
19247     break;
19248   }
19249   break;
19250
19251 @ @<Declare unary action...@>=
19252 scaled mp_path_length (MP mp) { /* computes the length of the current path */
19253   scaled n; /* the path length so far */
19254   pointer p; /* traverser */
19255   p=mp->cur_exp;
19256   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
19257   do {  p=link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
19258   return n;
19259 }
19260
19261 @ @<Declare unary action...@>=
19262 scaled mp_pict_length (MP mp) { 
19263   /* counts interior components in picture |cur_exp| */
19264   scaled n; /* the count so far */
19265   pointer p; /* traverser */
19266   n=0;
19267   p=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19268   if ( p!=null ) {
19269     if ( is_start_or_stop(p) )
19270       if ( mp_skip_1component(mp, p)==null ) p=link(p);
19271     while ( p!=null )  { 
19272       skip_component(p) return n; 
19273       n=n+unity;   
19274     }
19275   }
19276   return n;
19277 }
19278
19279 @ Implement |turningnumber|
19280
19281 @<Additional cases of unary...@>=
19282 case turning_op:
19283   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19284   else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, turning_op);
19285   else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint )
19286      mp_flush_cur_exp(mp, 0); /* not a cyclic path */
19287   else
19288     mp_flush_cur_exp(mp, mp_turn_cycles_wrapper(mp, mp->cur_exp));
19289   break;
19290
19291 @ The function |an_angle| returns the value of the |angle| primitive, or $0$ if the
19292 argument is |origin|.
19293
19294 @<Declare unary action...@>=
19295 angle mp_an_angle (MP mp,scaled xpar, scaled ypar) {
19296   if ( (! ((xpar==0) && (ypar==0))) )
19297     return mp_n_arg(mp, xpar,ypar);
19298   return 0;
19299 }
19300
19301
19302 @ The actual turning number is (for the moment) computed in a C function
19303 that receives eight integers corresponding to the four controlling points,
19304 and returns a single angle.  Besides those, we have to account for discrete
19305 moves at the actual points.
19306
19307 @d floor(a) (a>=0 ? a : -(int)(-a))
19308 @d bezier_error (720<<20)+1
19309 @d sign(v) ((v)>0 ? 1 : ((v)<0 ? -1 : 0 ))
19310 @d print_roots(a) { if (debuglevel>(65536*2))
19311    fprintf(stdout,"bezier_slope(): %s, i=%f, o=%f, angle=%f\n", (a),in,out,res); }
19312 @d out ((double)(xo>>20))
19313 @d mid ((double)(xm>>20))
19314 @d in  ((double)(xi>>20))
19315 @d divisor (256*256)
19316 @d double2angle(a) (int)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, int debuglevel);
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, int debuglevel) {
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=AX/divisor;  ay=AY/divisor;
19331   bx=BX/divisor;  by=BY/divisor;
19332   cx=CX/divisor;  cy=CY/divisor;
19333   dx=DX/divisor;  dy=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 (debuglevel>(65536*2)) {
19353     fprintf(stdout,
19354       "bezier_slope(): (%.2f,%.2f),(%.2f,%.2f),(%.2f,%.2f),(%.2f,%.2f)\n",
19355               ax,ay,bx,by,cx,cy,dx,dy);
19356     fprintf(stdout,
19357       "bezier_slope(): a,b,c,b^2,4ac: (%.2f,%.2f,%.2f,%.2f,%.2f)\n",a,b,c,b*b,4*a*c);
19358   }
19359
19360   if ((a==0)&&(c==0)) {
19361     res = (b==0 ?  0 :  (out-in)); 
19362     print_roots("no roots (a)");
19363   } else if ((a==0)||(c==0)) {
19364     if ((sign(b) == sign(a)) || (sign(b) == sign(c))) {
19365       res = out-in; /* ? */
19366       if (res<-180.0) 
19367         res += 360.0;
19368       else if (res>180.0)
19369         res -= 360.0;
19370       print_roots("no roots (b)");
19371     } else {
19372       res = out-in; /* ? */
19373       print_roots("one root (a)");
19374     }
19375   } else if ((sign(a)*sign(c))<0) {
19376     res = out-in; /* ? */
19377       if (res<-180.0) 
19378         res += 360.0;
19379       else if (res>180.0)
19380         res -= 360.0;
19381     print_roots("one root (b)");
19382   } else {
19383     if (sign(a) == sign(b)) {
19384       res = out-in; /* ? */
19385       if (res<-180.0) 
19386         res += 360.0;
19387       else if (res>180.0)
19388         res -= 360.0;
19389       print_roots("no roots (d)");
19390     } else {
19391       if ((b*b) == (4*a*c)) {
19392         res = bezier_error;
19393         print_roots("double root"); /* cusp */
19394       } else if ((b*b) < (4*a*c)) {
19395         res = out-in; /* ? */
19396         if (res<=0.0 &&res>-180.0) 
19397           res += 360.0;
19398         else if (res>=0.0 && res<180.0)
19399           res -= 360.0;
19400         print_roots("no roots (e)");
19401       } else {
19402         res = out-in;
19403         if (res<-180.0) 
19404           res += 360.0;
19405         else if (res>180.0)
19406           res -= 360.0;
19407         print_roots("two roots"); /* two inflections */
19408       }
19409     }
19410   }
19411   return double2angle(res);
19412 }
19413
19414 @
19415 @d p_nextnext link(link(p))
19416 @d p_next link(p)
19417 @d seven_twenty_deg 05500000000 /* $720\cdot2^{20}$, represents $720^\circ$ */
19418
19419 @<Declare unary action...@>=
19420 scaled mp_new_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19421   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19422   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19423   pointer p;     /*  for running around the path  */
19424   integer xp,yp;   /*  coordinates of next point  */
19425   integer x,y;   /*  helper coordinates  */
19426   angle in_angle,out_angle;     /*  helper angles */
19427   int old_setting; /* saved |selector| setting */
19428   res=0;
19429   turns= 0;
19430   p=c;
19431   old_setting = mp->selector; mp->selector=term_only;
19432   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
19433     mp_begin_diagnostic(mp);
19434     mp_print_nl(mp, "");
19435     mp_end_diagnostic(mp, false);
19436   }
19437   do { 
19438     xp = x_coord(p_next); yp = y_coord(p_next);
19439     ang  = mp_bezier_slope(mp,x_coord(p), y_coord(p), right_x(p), right_y(p),
19440              left_x(p_next), left_y(p_next), xp, yp, 
19441              mp->internal[mp_tracing_commands]);
19442     if ( ang>seven_twenty_deg ) {
19443       print_err("Strange path");
19444       mp_error(mp);
19445       mp->selector=old_setting;
19446       return 0;
19447     }
19448     res  = res + ang;
19449     if ( res > one_eighty_deg ) {
19450       res = res - three_sixty_deg;
19451       turns = turns + unity;
19452     }
19453     if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19454       res = res + three_sixty_deg;
19455       turns = turns - unity;
19456     }
19457     /*  incoming angle at next point  */
19458     x = left_x(p_next);  y = left_y(p_next);
19459     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = right_x(p);  y = right_y(p);  };
19460     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p);  y = y_coord(p);  };
19461     in_angle = mp_an_angle(mp, xp - x, yp - y);
19462     /*  outgoing angle at next point  */
19463     x = right_x(p_next);  y = right_y(p_next);
19464     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = left_x(p_nextnext);  y = left_y(p_nextnext);  };
19465     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p_nextnext); y = y_coord(p_nextnext); };
19466     out_angle = mp_an_angle(mp, x - xp, y- yp);
19467     ang  = (out_angle - in_angle);
19468     reduce_angle(ang);
19469     if ( ang!=0 ) {
19470       res  = res + ang;
19471       if ( res >= one_eighty_deg ) {
19472         res = res - three_sixty_deg;
19473         turns = turns + unity;
19474       };
19475       if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19476         res = res + three_sixty_deg;
19477         turns = turns - unity;
19478       };
19479     };
19480     p = link(p);
19481   } while (p!=c);
19482   mp->selector=old_setting;
19483   return turns;
19484 }
19485
19486
19487 @ This code is based on Bogus\l{}av Jackowski's
19488 |emergency_turningnumber| macro, with some minor changes by Taco
19489 Hoekwater. The macro code looked more like this:
19490 {\obeylines
19491 vardef turning\_number primary p =
19492 ~~save res, ang, turns;
19493 ~~res := 0;
19494 ~~if length p <= 2:
19495 ~~~~if Angle ((point 0 of p) - (postcontrol 0 of p)) >= 0:  1  else: -1 fi
19496 ~~else:
19497 ~~~~for t = 0 upto length p-1 :
19498 ~~~~~~angc := Angle ((point t+1 of p)  - (point t of p))
19499 ~~~~~~~~- Angle ((point t of p) - (point t-1 of p));
19500 ~~~~~~if angc > 180: angc := angc - 360; fi;
19501 ~~~~~~if angc < -180: angc := angc + 360; fi;
19502 ~~~~~~res  := res + angc;
19503 ~~~~endfor;
19504 ~~res/360
19505 ~~fi
19506 enddef;}
19507 The general idea is to calculate only the sum of the angles of
19508 straight lines between the points, of a path, not worrying about cusps
19509 or self-intersections in the segments at all. If the segment is not
19510 well-behaved, the result is not necesarily correct. But the old code
19511 was not always correct either, and worse, it sometimes failed for
19512 well-behaved paths as well. All known bugs that were triggered by the
19513 original code no longer occur with this code, and it runs roughly 3
19514 times as fast because the algorithm is much simpler.
19515
19516 @ It is possible to overflow the return value of the |turn_cycles|
19517 function when the path is sufficiently long and winding, but I am not
19518 going to bother testing for that. In any case, it would only return
19519 the looped result value, which is not a big problem.
19520
19521 The macro code for the repeat loop was a bit nicer to look
19522 at than the pascal code, because it could use |point -1 of p|. In
19523 pascal, the fastest way to loop around the path is not to look
19524 backward once, but forward twice. These defines help hide the trick.
19525
19526 @d p_to link(link(p))
19527 @d p_here link(p)
19528 @d p_from p
19529
19530 @<Declare unary action...@>=
19531 scaled mp_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19532   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19533   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19534   pointer p;     /*  for running around the path  */
19535   res=0;  turns= 0; p=c;
19536   do { 
19537     ang  = mp_an_angle (mp, x_coord(p_to) - x_coord(p_here), 
19538                             y_coord(p_to) - y_coord(p_here))
19539         - mp_an_angle (mp, x_coord(p_here) - x_coord(p_from), 
19540                            y_coord(p_here) - y_coord(p_from));
19541     reduce_angle(ang);
19542     res  = res + ang;
19543     if ( res >= three_sixty_deg )  {
19544       res = res - three_sixty_deg;
19545       turns = turns + unity;
19546     };
19547     if ( res <= -three_sixty_deg ) {
19548       res = res + three_sixty_deg;
19549       turns = turns - unity;
19550     };
19551     p = link(p);
19552   } while (p!=c);
19553   return turns;
19554 }
19555
19556 @ @<Declare unary action...@>=
19557 scaled mp_turn_cycles_wrapper (MP mp,pointer c) {
19558   scaled nval,oval;
19559   scaled saved_t_o; /* tracing\_online saved  */
19560   if ( (link(c)==c)||(link(link(c))==c) ) {
19561     if ( mp_an_angle (mp, x_coord(c) - right_x(c),  y_coord(c) - right_y(c)) > 0 )
19562       return unity;
19563     else
19564       return -unity;
19565   } else {
19566     nval = mp_new_turn_cycles(mp, c);
19567     oval = mp_turn_cycles(mp, c);
19568     if ( nval!=oval ) {
19569       saved_t_o=mp->internal[mp_tracing_online];
19570       mp->internal[mp_tracing_online]=unity;
19571       mp_begin_diagnostic(mp);
19572       mp_print_nl (mp, "Warning: the turningnumber algorithms do not agree."
19573                        " The current computed value is ");
19574       mp_print_scaled(mp, nval);
19575       mp_print(mp, ", but the 'connect-the-dots' algorithm returned ");
19576       mp_print_scaled(mp, oval);
19577       mp_end_diagnostic(mp, false);
19578       mp->internal[mp_tracing_online]=saved_t_o;
19579     }
19580     return nval;
19581   }
19582 }
19583
19584 @ @<Declare unary action...@>=
19585 scaled mp_count_turns (MP mp,pointer c) {
19586   pointer p; /* a knot in envelope spec |c| */
19587   integer t; /* total pen offset changes counted */
19588   t=0; p=c;
19589   do {  
19590     t=t+info(p)-zero_off;
19591     p=link(p);
19592   } while (p!=c);
19593   return ((t / 3)*unity);
19594 }
19595
19596 @ @d type_range(A,B) { 
19597   if ( (mp->cur_type>=(A)) && (mp->cur_type<=(B)) ) 
19598     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19599   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19600   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19601   }
19602 @d type_test(A) { 
19603   if ( mp->cur_type==(A) ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19604   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19605   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19606   }
19607
19608 @<Additional cases of unary operators@>=
19609 case mp_boolean_type: 
19610   type_range(mp_boolean_type,mp_unknown_boolean); break;
19611 case mp_string_type: 
19612   type_range(mp_string_type,mp_unknown_string); break;
19613 case mp_pen_type: 
19614   type_range(mp_pen_type,mp_unknown_pen); break;
19615 case mp_path_type: 
19616   type_range(mp_path_type,mp_unknown_path); break;
19617 case mp_picture_type: 
19618   type_range(mp_picture_type,mp_unknown_picture); break;
19619 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
19620 case mp_pair_type: 
19621   type_test(c); break;
19622 case mp_numeric_type: 
19623   type_range(mp_known,mp_independent); break;
19624 case known_op: case unknown_op: 
19625   mp_test_known(mp, c); break;
19626
19627 @ @<Declare unary action procedures@>=
19628 void mp_test_known (MP mp,quarterword c) {
19629   int b; /* is the current expression known? */
19630   pointer p,q; /* locations in a big node */
19631   b=false_code;
19632   switch (mp->cur_type) {
19633   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_string_type:
19634   case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
19635   case mp_known: 
19636     b=true_code;
19637     break;
19638   case mp_transform_type:
19639   case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: 
19640     p=value(mp->cur_exp);
19641     q=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
19642     do {  
19643       q=q-2;
19644       if ( type(q)!=mp_known ) 
19645        goto DONE;
19646     } while (q!=p);
19647     b=true_code;
19648   DONE:  
19649     break;
19650   default: 
19651     break;
19652   }
19653   if ( c==known_op ) mp_flush_cur_exp(mp, b);
19654   else mp_flush_cur_exp(mp, true_code+false_code-b);
19655   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19656 }
19657
19658 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19659 case cycle_op: 
19660   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19661   else if ( left_type(mp->cur_exp)!=mp_endpoint ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19662   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19663   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19664   break;
19665
19666 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19667 case arc_length: 
19668   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19669   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, arc_length);
19670   else mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_length(mp, mp->cur_exp));
19671   break;
19672
19673 @ Here we use the fact that |c-filled_op+fill_code| is the desired graphical
19674 object |type|.
19675 @^data structure assumptions@>
19676
19677 @<Additional cases of unary operators@>=
19678 case filled_op:
19679 case stroked_op:
19680 case textual_op:
19681 case clipped_op:
19682 case bounded_op:
19683   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19684   else if ( link(dummy_loc(mp->cur_exp))==null ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19685   else if ( type(link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==c+mp_fill_code-filled_op )
19686     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19687   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19688   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19689   break;
19690
19691 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19692 case make_pen_op: 
19693   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19694   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, make_pen_op);
19695   else { 
19696     mp->cur_type=mp_pen_type;
19697     mp->cur_exp=mp_make_pen(mp, mp->cur_exp,true);
19698   };
19699   break;
19700 case make_path_op: 
19701   if ( mp->cur_type!=mp_pen_type ) mp_bad_unary(mp, make_path_op);
19702   else  { 
19703     mp->cur_type=mp_path_type;
19704     mp_make_path(mp, mp->cur_exp);
19705   };
19706   break;
19707 case reverse: 
19708   if ( mp->cur_type==mp_path_type ) {
19709     p=mp_htap_ypoc(mp, mp->cur_exp);
19710     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) p=link(p);
19711     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=p;
19712   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19713   else mp_bad_unary(mp, reverse);
19714   break;
19715
19716 @ The |pair_value| routine changes the current expression to a
19717 given ordered pair of values.
19718
19719 @<Declare unary action procedures@>=
19720 void mp_pair_value (MP mp,scaled x, scaled y) {
19721   pointer p; /* a pair node */
19722   p=mp_get_node(mp, value_node_size); 
19723   mp_flush_cur_exp(mp, p); mp->cur_type=mp_pair_type;
19724   type(p)=mp_pair_type; name_type(p)=mp_capsule; mp_init_big_node(mp, p);
19725   p=value(p);
19726   type(x_part_loc(p))=mp_known; value(x_part_loc(p))=x;
19727   type(y_part_loc(p))=mp_known; value(y_part_loc(p))=y;
19728 }
19729
19730 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19731 case ll_corner_op: 
19732   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ll_corner_op);
19733   else mp_pair_value(mp, minx,miny);
19734   break;
19735 case lr_corner_op: 
19736   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, lr_corner_op);
19737   else mp_pair_value(mp, maxx,miny);
19738   break;
19739 case ul_corner_op: 
19740   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ul_corner_op);
19741   else mp_pair_value(mp, minx,maxy);
19742   break;
19743 case ur_corner_op: 
19744   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ur_corner_op);
19745   else mp_pair_value(mp, maxx,maxy);
19746   break;
19747
19748 @ Here is a function that sets |minx|, |maxx|, |miny|, |maxy| to the bounding
19749 box of the current expression.  The boolean result is |false| if the expression
19750 has the wrong type.
19751
19752 @<Declare unary action procedures@>=
19753 boolean mp_get_cur_bbox (MP mp) { 
19754   switch (mp->cur_type) {
19755   case mp_picture_type: 
19756     mp_set_bbox(mp, mp->cur_exp,true);
19757     if ( minx_val(mp->cur_exp)>maxx_val(mp->cur_exp) ) {
19758       minx=0; maxx=0; miny=0; maxy=0;
19759     } else { 
19760       minx=minx_val(mp->cur_exp);
19761       maxx=maxx_val(mp->cur_exp);
19762       miny=miny_val(mp->cur_exp);
19763       maxy=maxy_val(mp->cur_exp);
19764     }
19765     break;
19766   case mp_path_type: 
19767     mp_path_bbox(mp, mp->cur_exp);
19768     break;
19769   case mp_pen_type: 
19770     mp_pen_bbox(mp, mp->cur_exp);
19771     break;
19772   default: 
19773     return false;
19774   }
19775   return true;
19776 }
19777
19778 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19779 case read_from_op:
19780 case close_from_op: 
19781   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19782   else mp_do_read_or_close(mp,c);
19783   break;
19784
19785 @ Here is a routine that interprets |cur_exp| as a file name and tries to read
19786 a line from the file or to close the file.
19787
19788 @d close_file 46 /* go here when closing the file */
19789
19790 @<Declare unary action procedures@>=
19791 void mp_do_read_or_close (MP mp,quarterword c) {
19792   readf_index n,n0; /* indices for searching |rd_fname| */
19793   @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|; if |cur_exp| must be inserted,
19794     call |start_read_input| and |goto found| or |not_found|@>;
19795   mp_begin_file_reading(mp);
19796   name=is_read;
19797   if ( mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n],true) ) 
19798     goto FOUND;
19799   mp_end_file_reading(mp);
19800 NOT_FOUND:
19801   @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>;
19802   return;
19803 CLOSE_FILE:
19804   mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous; 
19805   return;
19806 FOUND:
19807   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19808   mp_finish_read(mp);
19809 }
19810
19811 @ Free slots in the |rd_file| and |rd_fname| arrays are marked with NULL's in
19812 |rd_fname|.
19813
19814 @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|...@>=
19815 {   
19816   char *fn;
19817   n=mp->read_files;
19818   n0=mp->read_files;
19819   fn = str(mp->cur_exp);
19820   while (mp_xstrcmp(fn,mp->rd_fname[n])!=0) { 
19821     if ( n>0 ) {
19822       decr(n);
19823     } else if ( c==close_from_op ) {
19824       goto CLOSE_FILE;
19825     } else {
19826       if ( n0==mp->read_files ) {
19827         if ( mp->read_files<mp->max_read_files ) {
19828           incr(mp->read_files);
19829         } else {
19830           FILE **rd_file;
19831           char **rd_fname;
19832               readf_index l,k;
19833           l = mp->max_read_files + (mp->max_read_files>>2);
19834           rd_file = xmalloc((l+1), sizeof(FILE *));
19835           rd_fname = xmalloc((l+1), sizeof(char *));
19836               for (k=0;k<=l;k++) {
19837             if (k<=mp->max_read_files) {
19838                   rd_file[k]=mp->rd_file[k]; 
19839               rd_fname[k]=mp->rd_fname[k];
19840             } else {
19841               rd_file[k]=0; 
19842               rd_fname[k]=NULL;
19843             }
19844           }
19845               xfree(mp->rd_file); xfree(mp->rd_fname);
19846           mp->max_read_files = l;
19847           mp->rd_file = rd_file;
19848           mp->rd_fname = rd_fname;
19849         }
19850       }
19851       n=n0;
19852       if ( mp_start_read_input(mp,fn,n) ) 
19853         goto FOUND;
19854       else 
19855         goto NOT_FOUND;
19856     }
19857     if ( mp->rd_fname[n]==NULL ) { n0=n; }
19858   } 
19859   if ( c==close_from_op ) { 
19860     fclose(mp->rd_file[n]); 
19861     goto NOT_FOUND; 
19862   }
19863 }
19864
19865 @ @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>=
19866 xfree(mp->rd_fname[n]);
19867 mp->rd_fname[n]=NULL;
19868 if ( n==mp->read_files-1 ) mp->read_files=n;
19869 if ( c==close_from_op ) 
19870   goto CLOSE_FILE;
19871 mp_flush_cur_exp(mp, mp->eof_line);
19872 mp->cur_type=mp_string_type
19873
19874 @ The string denoting end-of-file is a one-byte string at position zero, by definition
19875
19876 @<Glob...@>=
19877 str_number eof_line;
19878
19879 @ @<Set init...@>=
19880 mp->eof_line=0;
19881
19882 @ Finally, we have the operations that combine a capsule~|p|
19883 with the current expression.
19884
19885 @c @<Declare binary action procedures@>;
19886 void mp_do_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) {
19887   pointer q,r,rr; /* for list manipulation */
19888   pointer old_p,old_exp; /* capsules to recycle */
19889   integer v; /* for numeric manipulation */
19890   check_arith;
19891   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
19892     @<Trace the current binary operation@>;
19893   }
19894   @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>;
19895   @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>;
19896   switch (c) {
19897   case plus: case minus:
19898     @<Add or subtract the current expression from |p|@>;
19899     break;
19900   @<Additional cases of binary operators@>;
19901   }; /* there are no other cases */
19902   mp_recycle_value(mp, p); 
19903   mp_free_node(mp, p,value_node_size); /* |return| to avoid this */
19904   check_arith; 
19905   @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>;
19906 }
19907
19908 @ @<Declare binary action...@>=
19909 void mp_bad_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
19910   mp_disp_err(mp, p,"");
19911   exp_err("Not implemented: ");
19912 @.Not implemented...@>
19913   if ( c>=min_of ) mp_print_op(mp, c);
19914   mp_print_known_or_unknown_type(mp, type(p),p);
19915   if ( c>=min_of ) mp_print(mp, "of"); else mp_print_op(mp, c);
19916   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
19917   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
19918        ("combination of types. Continue, and I'll return the second")
19919       ("argument (see above) as the result of the operation.");
19920   mp_put_get_error(mp);
19921 }
19922 void mp_bad_envelope_pen (MP mp) {
19923   mp_disp_err(mp, null,"");
19924   exp_err("Not implemented: envelope(elliptical pen)of(path)");
19925 @.Not implemented...@>
19926   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
19927        ("combination of types. Continue, and I'll return the second")
19928       ("argument (see above) as the result of the operation.");
19929   mp_put_get_error(mp);
19930 }
19931
19932 @ @<Trace the current binary operation@>=
19933
19934   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{(");
19935   mp_print_exp(mp,p,0); /* show the operand, but not verbosely */
19936   mp_print_char(mp,')'); mp_print_op(mp,c); mp_print_char(mp,'(');
19937   mp_print_exp(mp,null,0); mp_print(mp,")}"); 
19938   mp_end_diagnostic(mp, false);
19939 }
19940
19941 @ Several of the binary operations are potentially complicated by the
19942 fact that |independent| values can sneak into capsules. For example,
19943 we've seen an instance of this difficulty in the unary operation
19944 of negation. In order to reduce the number of cases that need to be
19945 handled, we first change the two operands (if necessary)
19946 to rid them of |independent| components. The original operands are
19947 put into capsules called |old_p| and |old_exp|, which will be
19948 recycled after the binary operation has been safely carried out.
19949
19950 @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>=
19951 if ( old_p!=null ) { 
19952   mp_recycle_value(mp, old_p); mp_free_node(mp, old_p,value_node_size);
19953 }
19954 if ( old_exp!=null ) {
19955   mp_recycle_value(mp, old_exp); mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
19956 }
19957
19958 @ A big node is considered to be ``tarnished'' if it contains at least one
19959 independent component. We will define a simple function called `|tarnished|'
19960 that returns |null| if and only if its argument is not tarnished.
19961
19962 @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>=
19963 switch (type(p)) {
19964 case mp_transform_type:
19965 case mp_color_type:
19966 case mp_cmykcolor_type:
19967 case mp_pair_type: 
19968   old_p=mp_tarnished(mp, p);
19969   break;
19970 case mp_independent: old_p=mp_void; break;
19971 default: old_p=null; break;
19972 };
19973 if ( old_p!=null ) {
19974   q=mp_stash_cur_exp(mp); old_p=p; mp_make_exp_copy(mp, old_p);
19975   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
19976 }
19977
19978 @ @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>=
19979 switch (mp->cur_type) {
19980 case mp_transform_type:
19981 case mp_color_type:
19982 case mp_cmykcolor_type:
19983 case mp_pair_type: 
19984   old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
19985   break;
19986 case mp_independent:old_exp=mp_void; break;
19987 default: old_exp=null; break;
19988 };
19989 if ( old_exp!=null ) {
19990   old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
19991 }
19992
19993 @ @<Declare binary action...@>=
19994 pointer mp_tarnished (MP mp,pointer p) {
19995   pointer q; /* beginning of the big node */
19996   pointer r; /* current position in the big node */
19997   q=value(p); r=q+mp->big_node_size[type(p)];
19998   do {  
19999    r=r-2;
20000    if ( type(r)==mp_independent ) return mp_void; 
20001   } while (r!=q);
20002   return null;
20003 }
20004
20005 @ @<Add or subtract the current expression from |p|@>=
20006 if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20007   mp_bad_binary(mp, p,c);
20008 } else  {
20009   if ((mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20010     mp_add_or_subtract(mp, p,null,c);
20011   } else {
20012     if ( mp->cur_type!=type(p) )  {
20013       mp_bad_binary(mp, p,c);
20014     } else { 
20015       q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20016       rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20017       while ( r<rr ) { 
20018         mp_add_or_subtract(mp, q,r,c);
20019         q=q+2; r=r+2;
20020       }
20021     }
20022   }
20023 }
20024
20025 @ The first argument to |add_or_subtract| is the location of a value node
20026 in a capsule or pair node that will soon be recycled. The second argument
20027 is either a location within a pair or transform node of |cur_exp|,
20028 or it is null (which means that |cur_exp| itself should be the second
20029 argument).  The third argument is either |plus| or |minus|.
20030
20031 The sum or difference of the numeric quantities will replace the second
20032 operand.  Arithmetic overflow may go undetected; users aren't supposed to
20033 be monkeying around with really big values.
20034
20035 @<Declare binary action...@>=
20036 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>;
20037 void mp_add_or_subtract (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
20038   small_number s,t; /* operand types */
20039   pointer r; /* list traverser */
20040   integer v; /* second operand value */
20041   if ( q==null ) { 
20042     t=mp->cur_type;
20043     if ( t<mp_dependent ) v=mp->cur_exp; else v=dep_list(mp->cur_exp);
20044   } else { 
20045     t=type(q);
20046     if ( t<mp_dependent ) v=value(q); else v=dep_list(q);
20047   }
20048   if ( t==mp_known ) {
20049     if ( c==minus ) negate(v);
20050     if ( type(p)==mp_known ) {
20051       v=mp_slow_add(mp, value(p),v);
20052       if ( q==null ) mp->cur_exp=v; else value(q)=v;
20053       return;
20054     }
20055     @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>;
20056   } else  { 
20057     if ( c==minus ) mp_negate_dep_list(mp, v);
20058     @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>;
20059   }
20060 }
20061
20062 @ @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>=
20063 r=dep_list(p);
20064 while ( info(r)!=null ) r=link(r);
20065 value(r)=mp_slow_add(mp, value(r),v);
20066 if ( q==null ) {
20067   q=mp_get_node(mp, value_node_size); mp->cur_exp=q; mp->cur_type=type(p);
20068   name_type(q)=mp_capsule;
20069 }
20070 dep_list(q)=dep_list(p); type(q)=type(p);
20071 prev_dep(q)=prev_dep(p); link(prev_dep(p))=q;
20072 type(p)=mp_known; /* this will keep the recycler from collecting non-garbage */
20073
20074 @ We prefer |dependent| lists to |mp_proto_dependent| ones, because it is
20075 nice to retain the extra accuracy of |fraction| coefficients.
20076 But we have to handle both kinds, and mixtures too.
20077
20078 @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>=
20079 if ( type(p)==mp_known ) {
20080   @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>;
20081 } else { 
20082   s=type(p); r=dep_list(p);
20083   if ( t==mp_dependent ) {
20084     if ( s==mp_dependent ) {
20085       if ( mp_max_coef(mp, r)+mp_max_coef(mp, v)<coef_bound )
20086         v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_dependent); goto DONE;
20087       } /* |fix_needed| will necessarily be false */
20088       t=mp_proto_dependent; 
20089       v=mp_p_over_v(mp, v,unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
20090     }
20091     if ( s==mp_proto_dependent ) v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_proto_dependent);
20092     else v=mp_p_plus_fq(mp, v,unity,r,mp_proto_dependent,mp_dependent);
20093  DONE:  
20094     @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>;
20095   }
20096
20097 @ @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>=
20098
20099   while ( info(v)!=null ) v=link(v);
20100   value(v)=mp_slow_add(mp, value(p),value(v));
20101 }
20102
20103 @ @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>=
20104 if ( q!=null ) mp_dep_finish(mp, v,q,t);
20105 else  { mp->cur_type=t; mp_dep_finish(mp, v,null,t); }
20106
20107 @ Here's the current situation: The dependency list |v| of type |t|
20108 should either be put into the current expression (if |q=null|) or
20109 into location |q| within a pair node (otherwise). The destination (|cur_exp|
20110 or |q|) formerly held a dependency list with the same
20111 final pointer as the list |v|.
20112
20113 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>=
20114 void mp_dep_finish (MP mp, pointer v, pointer q, small_number t) {
20115   pointer p; /* the destination */
20116   scaled vv; /* the value, if it is |known| */
20117   if ( q==null ) p=mp->cur_exp; else p=q;
20118   dep_list(p)=v; type(p)=t;
20119   if ( info(v)==null ) { 
20120     vv=value(v);
20121     if ( q==null ) { 
20122       mp_flush_cur_exp(mp, vv);
20123     } else  { 
20124       mp_recycle_value(mp, p); type(q)=mp_known; value(q)=vv; 
20125     }
20126   } else if ( q==null ) {
20127     mp->cur_type=t;
20128   }
20129   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20130 }
20131
20132 @ Let's turn now to the six basic relations of comparison.
20133
20134 @<Additional cases of binary operators@>=
20135 case less_than: case less_or_equal: case greater_than:
20136 case greater_or_equal: case equal_to: case unequal_to:
20137   check_arith; /* at this point |arith_error| should be |false|? */
20138   if ( (mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20139     mp_add_or_subtract(mp, p,null,minus); /* |cur_exp:=(p)-cur_exp| */
20140   } else if ( mp->cur_type!=type(p) ) {
20141     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE; 
20142   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
20143     mp_flush_cur_exp(mp, mp_str_vs_str(mp, value(p),mp->cur_exp));
20144   } else if ((mp->cur_type==mp_unknown_string)||
20145            (mp->cur_type==mp_unknown_boolean) ) {
20146     @<Check if unknowns have been equated@>;
20147   } else if ( (mp->cur_type<=mp_pair_type)&&(mp->cur_type>=mp_transform_type)) {
20148     @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>;
20149   } else if ( mp->cur_type==mp_boolean_type ) {
20150     mp_flush_cur_exp(mp, mp->cur_exp-value(p));
20151   } else { 
20152     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE;
20153   }
20154   @<Compare the current expression with zero@>;
20155 DONE:  
20156   mp->arith_error=false; /* ignore overflow in comparisons */
20157   break;
20158
20159 @ @<Compare the current expression with zero@>=
20160 if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20161   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
20162     mp_disp_err(mp, p,"");
20163     help1("The quantities shown above have not been equated.")
20164   } else  {
20165     help2("Oh dear. I can\'t decide if the expression above is positive,")
20166      ("negative, or zero. So this comparison test won't be `true'.");
20167   }
20168   exp_err("Unknown relation will be considered false");
20169 @.Unknown relation...@>
20170   mp_put_get_flush_error(mp, false_code);
20171 } else {
20172   switch (c) {
20173   case less_than: boolean_reset(mp->cur_exp<0); break;
20174   case less_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp<=0); break;
20175   case greater_than: boolean_reset(mp->cur_exp>0); break;
20176   case greater_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp>=0); break;
20177   case equal_to: boolean_reset(mp->cur_exp==0); break;
20178   case unequal_to: boolean_reset(mp->cur_exp!=0); break;
20179   }; /* there are no other cases */
20180 }
20181 mp->cur_type=mp_boolean_type
20182
20183 @ When two unknown strings are in the same ring, we know that they are
20184 equal. Otherwise, we don't know whether they are equal or not, so we
20185 make no change.
20186
20187 @<Check if unknowns have been equated@>=
20188
20189   q=value(mp->cur_exp);
20190   while ( (q!=mp->cur_exp)&&(q!=p) ) q=value(q);
20191   if ( q==p ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
20192 }
20193
20194 @ @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>=
20195
20196   q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20197   rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type]-2;
20198   while (1) { mp_add_or_subtract(mp, q,r,minus);
20199     if ( type(r)!=mp_known ) break;
20200     if ( value(r)!=0 ) break;
20201     if ( r==rr ) break;
20202     q=q+2; r=r+2;
20203   }
20204   mp_take_part(mp, name_type(r)+x_part-mp_x_part_sector);
20205 }
20206
20207 @ Here we use the sneaky fact that |and_op-false_code=or_op-true_code|.
20208
20209 @<Additional cases of binary operators@>=
20210 case and_op:
20211 case or_op: 
20212   if ( (type(p)!=mp_boolean_type)||(mp->cur_type!=mp_boolean_type) )
20213     mp_bad_binary(mp, p,c);
20214   else if ( value(p)==c+false_code-and_op ) mp->cur_exp=value(p);
20215   break;
20216
20217 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20218 case times: 
20219   if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20220    mp_bad_binary(mp, p,times);
20221   } else if ( (mp->cur_type==mp_known)||(type(p)==mp_known) ) {
20222     @<Multiply when at least one operand is known@>;
20223   } else if ( (mp_nice_color_or_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type>mp_pair_type))
20224       ||(mp_nice_color_or_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type)&&
20225           (type(p)>mp_pair_type)) ) {
20226     mp_hard_times(mp, p); return;
20227   } else {
20228     mp_bad_binary(mp, p,times);
20229   }
20230   break;
20231
20232 @ @<Multiply when at least one operand is known@>=
20233
20234   if ( type(p)==mp_known ) {
20235     v=value(p); mp_free_node(mp, p,value_node_size); 
20236   } else {
20237     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20238   }
20239   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20240     mp->cur_exp=mp_take_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20241   } else if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_color_type)||
20242               (mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) ) {
20243     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20244     do {  
20245        p=p-2; mp_dep_mult(mp, p,v,true);
20246     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20247   } else {
20248     mp_dep_mult(mp, null,v,true);
20249   }
20250   return;
20251 }
20252
20253 @ @<Declare binary action...@>=
20254 void mp_dep_mult (MP mp,pointer p, integer v, boolean v_is_scaled) {
20255   pointer q; /* the dependency list being multiplied by |v| */
20256   small_number s,t; /* its type, before and after */
20257   if ( p==null ) {
20258     q=mp->cur_exp;
20259   } else if ( type(p)!=mp_known ) {
20260     q=p;
20261   } else { 
20262     if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
20263     else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
20264     return;
20265   };
20266   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20267   if ( t==mp_dependent ) if ( v_is_scaled )
20268     if (mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),abs(v),coef_bound-1,unity)>=0 ) 
20269       t=mp_proto_dependent;
20270   q=mp_p_times_v(mp, q,v,s,t,v_is_scaled); 
20271   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20272 }
20273
20274 @ Here is a routine that is similar to |times|; but it is invoked only
20275 internally, when |v| is a |fraction| whose magnitude is at most~1,
20276 and when |cur_type>=mp_color_type|.
20277
20278 @c void mp_frac_mult (MP mp,scaled n, scaled d) {
20279   /* multiplies |cur_exp| by |n/d| */
20280   pointer p; /* a pair node */
20281   pointer old_exp; /* a capsule to recycle */
20282   fraction v; /* |n/d| */
20283   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
20284     @<Trace the fraction multiplication@>;
20285   }
20286   switch (mp->cur_type) {
20287   case mp_transform_type:
20288   case mp_color_type:
20289   case mp_cmykcolor_type:
20290   case mp_pair_type:
20291    old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20292    break;
20293   case mp_independent: old_exp=mp_void; break;
20294   default: old_exp=null; break;
20295   }
20296   if ( old_exp!=null ) { 
20297      old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20298   }
20299   v=mp_make_fraction(mp, n,d);
20300   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20301     mp->cur_exp=mp_take_fraction(mp, mp->cur_exp,v);
20302   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20303     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20304     do {  
20305       p=p-2;
20306       mp_dep_mult(mp, p,v,false);
20307     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20308   } else {
20309     mp_dep_mult(mp, null,v,false);
20310   }
20311   if ( old_exp!=null ) {
20312     mp_recycle_value(mp, old_exp); 
20313     mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20314   }
20315 }
20316
20317 @ @<Trace the fraction multiplication@>=
20318
20319   mp_begin_diagnostic(mp); 
20320   mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_scaled(mp,n); mp_print_char(mp,'/');
20321   mp_print_scaled(mp,d); mp_print(mp,")*("); mp_print_exp(mp,null,0); 
20322   mp_print(mp,")}");
20323   mp_end_diagnostic(mp, false);
20324 }
20325
20326 @ The |hard_times| routine multiplies a nice color or pair by a dependency list.
20327
20328 @<Declare binary action procedures@>=
20329 void mp_hard_times (MP mp,pointer p) {
20330   pointer q; /* a copy of the dependent variable |p| */
20331   pointer r; /* a component of the big node for the nice color or pair */
20332   scaled v; /* the known value for |r| */
20333   if ( type(p)<=mp_pair_type ) { 
20334      q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p); p=q;
20335   }; /* now |cur_type=mp_pair_type| or |cur_type=mp_color_type| */
20336   r=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20337   while (1) { 
20338     r=r-2;
20339     v=value(r);
20340     type(r)=type(p);
20341     if ( r==value(mp->cur_exp) ) 
20342       break;
20343     mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
20344     mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20345   }
20346   mp->mem[value_loc(r)]=mp->mem[value_loc(p)];
20347   link(prev_dep(p))=r;
20348   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20349   mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20350 }
20351
20352 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20353 case over: 
20354   if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20355     mp_bad_binary(mp, p,over);
20356   } else { 
20357     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20358     if ( v==0 ) {
20359       @<Squeal about division by zero@>;
20360     } else { 
20361       if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20362         mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20363       } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20364         p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20365         do {  
20366           p=p-2;  mp_dep_div(mp, p,v);
20367         } while (p!=value(mp->cur_exp));
20368       } else {
20369         mp_dep_div(mp, null,v);
20370       }
20371     }
20372     return;
20373   }
20374   break;
20375
20376 @ @<Declare binary action...@>=
20377 void mp_dep_div (MP mp,pointer p, scaled v) {
20378   pointer q; /* the dependency list being divided by |v| */
20379   small_number s,t; /* its type, before and after */
20380   if ( p==null ) q=mp->cur_exp;
20381   else if ( type(p)!=mp_known ) q=p;
20382   else { value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v); return; };
20383   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20384   if ( t==mp_dependent )
20385     if ( mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),unity,coef_bound-1,abs(v))>=0 ) 
20386       t=mp_proto_dependent;
20387   q=mp_p_over_v(mp, q,v,s,t); 
20388   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20389 }
20390
20391 @ @<Squeal about division by zero@>=
20392
20393   exp_err("Division by zero");
20394 @.Division by zero@>
20395   help2("You're trying to divide the quantity shown above the error")
20396     ("message by zero. I'm going to divide it by one instead.");
20397   mp_put_get_error(mp);
20398 }
20399
20400 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20401 case pythag_add:
20402 case pythag_sub: 
20403    if ( (mp->cur_type==mp_known)&&(type(p)==mp_known) ) {
20404      if ( c==pythag_add ) mp->cur_exp=mp_pyth_add(mp, value(p),mp->cur_exp);
20405      else mp->cur_exp=mp_pyth_sub(mp, value(p),mp->cur_exp);
20406    } else mp_bad_binary(mp, p,c);
20407    break;
20408
20409 @ The next few sections of the program deal with affine transformations
20410 of coordinate data.
20411
20412 @<Additional cases of binary operators@>=
20413 case rotated_by: case slanted_by:
20414 case scaled_by: case shifted_by: case transformed_by:
20415 case x_scaled: case y_scaled: case z_scaled:
20416   if ( type(p)==mp_path_type ) { 
20417     path_trans(c,p); return;
20418   } else if ( type(p)==mp_pen_type ) { 
20419     pen_trans(c,p);
20420     mp->cur_exp=mp_convex_hull(mp, mp->cur_exp); 
20421       /* rounding error could destroy convexity */
20422     return;
20423   } else if ( (type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_transform_type) ) {
20424     mp_big_trans(mp, p,c);
20425   } else if ( type(p)==mp_picture_type ) {
20426     mp_do_edges_trans(mp, p,c); return;
20427   } else {
20428     mp_bad_binary(mp, p,c);
20429   }
20430   break;
20431
20432 @ Let |c| be one of the eight transform operators. The procedure call
20433 |set_up_trans(c)| first changes |cur_exp| to a transform that corresponds to
20434 |c| and the original value of |cur_exp|. (In particular, |cur_exp| doesn't
20435 change at all if |c=transformed_by|.)
20436
20437 Then, if all components of the resulting transform are |known|, they are
20438 moved to the global variables |txx|, |txy|, |tyx|, |tyy|, |tx|, |ty|;
20439 and |cur_exp| is changed to the known value zero.
20440
20441 @<Declare binary action...@>=
20442 void mp_set_up_trans (MP mp,quarterword c) {
20443   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
20444   if ( (c!=transformed_by)||(mp->cur_type!=mp_transform_type) ) {
20445     @<Put the current transform into |cur_exp|@>;
20446   }
20447   @<If the current transform is entirely known, stash it in global variables;
20448     otherwise |return|@>;
20449 }
20450
20451 @ @<Glob...@>=
20452 scaled txx;
20453 scaled txy;
20454 scaled tyx;
20455 scaled tyy;
20456 scaled tx;
20457 scaled ty; /* current transform coefficients */
20458
20459 @ @<Put the current transform...@>=
20460
20461   p=mp_stash_cur_exp(mp); 
20462   mp->cur_exp=mp_id_transform(mp); 
20463   mp->cur_type=mp_transform_type;
20464   q=value(mp->cur_exp);
20465   switch (c) {
20466   @<For each of the eight cases, change the relevant fields of |cur_exp|
20467     and |goto done|;
20468     but do nothing if capsule |p| doesn't have the appropriate type@>;
20469   }; /* there are no other cases */
20470   mp_disp_err(mp, p,"Improper transformation argument");
20471 @.Improper transformation argument@>
20472   help3("The expression shown above has the wrong type,")
20473        ("so I can\'t transform anything using it.")
20474        ("Proceed, and I'll omit the transformation.");
20475   mp_put_get_error(mp);
20476 DONE: 
20477   mp_recycle_value(mp, p); 
20478   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20479 }
20480
20481 @ @<If the current transform is entirely known, ...@>=
20482 q=value(mp->cur_exp); r=q+transform_node_size;
20483 do {  
20484   r=r-2;
20485   if ( type(r)!=mp_known ) return;
20486 } while (r!=q);
20487 mp->txx=value(xx_part_loc(q));
20488 mp->txy=value(xy_part_loc(q));
20489 mp->tyx=value(yx_part_loc(q));
20490 mp->tyy=value(yy_part_loc(q));
20491 mp->tx=value(x_part_loc(q));
20492 mp->ty=value(y_part_loc(q));
20493 mp_flush_cur_exp(mp, 0)
20494
20495 @ @<For each of the eight cases...@>=
20496 case rotated_by:
20497   if ( type(p)==mp_known )
20498     @<Install sines and cosines, then |goto done|@>;
20499   break;
20500 case slanted_by:
20501   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20502    mp_install(mp, xy_part_loc(q),p); goto DONE;
20503   };
20504   break;
20505 case scaled_by:
20506   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20507     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); 
20508     goto DONE;
20509   };
20510   break;
20511 case shifted_by:
20512   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
20513     r=value(p); mp_install(mp, x_part_loc(q),x_part_loc(r));
20514     mp_install(mp, y_part_loc(q),y_part_loc(r)); goto DONE;
20515   };
20516   break;
20517 case x_scaled:
20518   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20519     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); goto DONE;
20520   };
20521   break;
20522 case y_scaled:
20523   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20524     mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); goto DONE;
20525   };
20526   break;
20527 case z_scaled:
20528   if ( type(p)==mp_pair_type )
20529     @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>;
20530   break;
20531 case transformed_by:
20532   break;
20533   
20534
20535 @ @<Install sines and cosines, then |goto done|@>=
20536 { mp_n_sin_cos(mp, (value(p) % three_sixty_units)*16);
20537   value(xx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
20538   value(yx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
20539   value(xy_part_loc(q))=-value(yx_part_loc(q));
20540   value(yy_part_loc(q))=value(xx_part_loc(q));
20541   goto DONE;
20542 }
20543
20544 @ @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>=
20545
20546   r=value(p);
20547   mp_install(mp, xx_part_loc(q),x_part_loc(r));
20548   mp_install(mp, yy_part_loc(q),x_part_loc(r));
20549   mp_install(mp, yx_part_loc(q),y_part_loc(r));
20550   if ( type(y_part_loc(r))==mp_known ) negate(value(y_part_loc(r)));
20551   else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(y_part_loc(r)));
20552   mp_install(mp, xy_part_loc(q),y_part_loc(r));
20553   goto DONE;
20554 }
20555
20556 @ Procedure |set_up_known_trans| is like |set_up_trans|, but it
20557 insists that the transformation be entirely known.
20558
20559 @<Declare binary action...@>=
20560 void mp_set_up_known_trans (MP mp,quarterword c) { 
20561   mp_set_up_trans(mp, c);
20562   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20563     exp_err("Transform components aren't all known");
20564 @.Transform components...@>
20565     help3("I'm unable to apply a partially specified transformation")
20566       ("except to a fully known pair or transform.")
20567       ("Proceed, and I'll omit the transformation.");
20568     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
20569     mp->txx=unity; mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tyy=unity; 
20570     mp->tx=0; mp->ty=0;
20571   }
20572 }
20573
20574 @ Here's a procedure that applies the transform |txx..ty| to a pair of
20575 coordinates in locations |p| and~|q|.
20576
20577 @<Declare binary action...@>= 
20578 void mp_trans (MP mp,pointer p, pointer q) {
20579   scaled v; /* the new |x| value */
20580   v=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->txx)+
20581   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->txy)+mp->tx;
20582   mp->mem[q].sc=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->tyx)+
20583   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->tyy)+mp->ty;
20584   mp->mem[p].sc=v;
20585 }
20586
20587 @ The simplest transformation procedure applies a transform to all
20588 coordinates of a path.  The |path_trans(c)(p)| macro applies
20589 a transformation defined by |cur_exp| and the transform operator |c|
20590 to the path~|p|.
20591
20592 @d path_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20593                      mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20594                      mp_do_path_trans(mp, mp->cur_exp); }
20595
20596 @<Declare binary action...@>=
20597 void mp_do_path_trans (MP mp,pointer p) {
20598   pointer q; /* list traverser */
20599   q=p;
20600   do { 
20601     if ( left_type(q)!=mp_endpoint ) 
20602       mp_trans(mp, q+3,q+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20603     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20604     if ( right_type(q)!=mp_endpoint ) 
20605       mp_trans(mp, q+5,q+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20606 @^data structure assumptions@>
20607     q=link(q);
20608   } while (q!=p);
20609 }
20610
20611 @ Transforming a pen is very similar, except that there are no |left_type|
20612 and |right_type| fields.
20613
20614 @d pen_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20615                     mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20616                     mp_do_pen_trans(mp, mp->cur_exp); }
20617
20618 @<Declare binary action...@>=
20619 void mp_do_pen_trans (MP mp,pointer p) {
20620   pointer q; /* list traverser */
20621   if ( pen_is_elliptical(p) ) {
20622     mp_trans(mp, p+3,p+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20623     mp_trans(mp, p+5,p+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20624   };
20625   q=p;
20626   do { 
20627     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20628 @^data structure assumptions@>
20629     q=link(q);
20630   } while (q!=p);
20631 }
20632
20633 @ The next transformation procedure applies to edge structures. It will do
20634 any transformation, but the results may be substandard if the picture contains
20635 text that uses downloaded bitmap fonts.  The binary action procedure is
20636 |do_edges_trans|, but we also need a function that just scales a picture.
20637 That routine is |scale_edges|.  Both it and the underlying routine |edges_trans|
20638 should be thought of as procedures that update an edge structure |h|, except
20639 that they have to return a (possibly new) structure because of the need to call
20640 |private_edges|.
20641
20642 @<Declare binary action...@>=
20643 pointer mp_edges_trans (MP mp, pointer h) {
20644   pointer q; /* the object being transformed */
20645   pointer r,s; /* for list manipulation */
20646   scaled sx,sy; /* saved transformation parameters */
20647   scaled sqdet; /* square root of determinant for |dash_scale| */
20648   integer sgndet; /* sign of the determinant */
20649   scaled v; /* a temporary value */
20650   h=mp_private_edges(mp, h);
20651   sqdet=mp_sqrt_det(mp, mp->txx,mp->txy,mp->tyx,mp->tyy);
20652   sgndet=mp_ab_vs_cd(mp, mp->txx,mp->tyy,mp->txy,mp->tyx);
20653   if ( dash_list(h)!=null_dash ) {
20654     @<Try to transform the dash list of |h|@>;
20655   }
20656   @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly
20657     without scanning the whole structure@>;  
20658   q=link(dummy_loc(h));
20659   while ( q!=null ) { 
20660     @<Transform graphical object |q|@>;
20661     q=link(q);
20662   }
20663   return h;
20664 }
20665 void mp_do_edges_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
20666   mp_set_up_known_trans(mp, c);
20667   value(p)=mp_edges_trans(mp, value(p));
20668   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20669 }
20670 void mp_scale_edges (MP mp) { 
20671   mp->txx=mp->se_sf; mp->tyy=mp->se_sf;
20672   mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tx=0; mp->ty=0;
20673   mp->se_pic=mp_edges_trans(mp, mp->se_pic);
20674 }
20675
20676 @ @<Try to transform the dash list of |h|@>=
20677 if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0)||
20678      (mp->ty!=0)||(abs(mp->txx)!=abs(mp->tyy))) {
20679   mp_flush_dash_list(mp, h);
20680 } else { 
20681   if ( mp->txx<0 ) { @<Reverse the dash list of |h|@>; } 
20682   @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>;
20683   dash_y(h)=mp_take_scaled(mp, dash_y(h),abs(mp->tyy));
20684 }
20685
20686 @ @<Reverse the dash list of |h|@>=
20687
20688   r=dash_list(h);
20689   dash_list(h)=null_dash;
20690   while ( r!=null_dash ) {
20691     s=r; r=link(r);
20692     v=start_x(s); start_x(s)=stop_x(s); stop_x(s)=v;
20693     link(s)=dash_list(h);
20694     dash_list(h)=s;
20695   }
20696 }
20697
20698 @ @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>=
20699 r=dash_list(h);
20700 while ( r!=null_dash ) {
20701   start_x(r)=mp_take_scaled(mp, start_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20702   stop_x(r)=mp_take_scaled(mp, stop_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20703   r=link(r);
20704 }
20705
20706 @ @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly...@>=
20707 if ( (mp->txx==0)&&(mp->tyy==0) ) {
20708   @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>;
20709 } else if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0) ) {
20710   mp_init_bbox(mp, h);
20711   goto DONE1;
20712 }
20713 if ( minx_val(h)<=maxx_val(h) ) {
20714   @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift by
20715    |(tx,ty)|@>;
20716 }
20717 DONE1:
20718
20719
20720
20721 @ @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>=
20722
20723   v=minx_val(h); minx_val(h)=miny_val(h); miny_val(h)=v;
20724   v=maxx_val(h); maxx_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20725 }
20726
20727 @ The sum ``|txx+txy|'' is whichever of |txx| or |txy| is nonzero.  The other
20728 sum is similar.
20729
20730 @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift...@>=
20731
20732   minx_val(h)=mp_take_scaled(mp, minx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20733   maxx_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20734   miny_val(h)=mp_take_scaled(mp, miny_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20735   maxy_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxy_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20736   if ( mp->txx+mp->txy<0 ) {
20737     v=minx_val(h); minx_val(h)=maxx_val(h); maxx_val(h)=v;
20738   }
20739   if ( mp->tyx+mp->tyy<0 ) {
20740     v=miny_val(h); miny_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20741   }
20742 }
20743
20744 @ Now we ready for the main task of transforming the graphical objects in edge
20745 structure~|h|.
20746
20747 @<Transform graphical object |q|@>=
20748 switch (type(q)) {
20749 case mp_fill_code: case mp_stroked_code: 
20750   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20751   @<Transform |pen_p(q)|, making sure polygonal pens stay counter-clockwise@>;
20752   break;
20753 case mp_start_clip_code: case mp_start_bounds_code: 
20754   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20755   break;
20756 case mp_text_code: 
20757   r=text_tx_loc(q);
20758   @<Transform the compact transformation starting at |r|@>;
20759   break;
20760 case mp_stop_clip_code: case mp_stop_bounds_code: 
20761   break;
20762 } /* there are no other cases */
20763
20764 @ Note that the shift parameters |(tx,ty)| apply only to the path being stroked.
20765 The |dash_scale| has to be adjusted  to scale the dash lengths in |dash_p(q)|
20766 since the \ps\ output procedures will try to compensate for the transformation
20767 we are applying to |pen_p(q)|.  Since this compensation is based on the square
20768 root of the determinant, |sqdet| is the appropriate factor.
20769
20770 @<Transform |pen_p(q)|, making sure...@>=
20771 if ( pen_p(q)!=null ) {
20772   sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20773   mp->tx=0; mp->ty=0;
20774   mp_do_pen_trans(mp, pen_p(q));
20775   if ( ((type(q)==mp_stroked_code)&&(dash_p(q)!=null)) )
20776     dash_scale(q)=mp_take_scaled(mp, dash_scale(q),sqdet);
20777   if ( ! pen_is_elliptical(pen_p(q)) )
20778     if ( sgndet<0 )
20779       pen_p(q)=mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, pen_p(q)),true); 
20780          /* this unreverses the pen */
20781   mp->tx=sx; mp->ty=sy;
20782 }
20783
20784 @ This uses the fact that transformations are stored in the order
20785 |(tx,ty,txx,txy,tyx,tyy)|.
20786 @^data structure assumptions@>
20787
20788 @<Transform the compact transformation starting at |r|@>=
20789 mp_trans(mp, r,r+1);
20790 sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20791 mp->tx=0; mp->ty=0;
20792 mp_trans(mp, r+2,r+4);
20793 mp_trans(mp, r+3,r+5);
20794 mp->tx=sx; mp->ty=sy
20795
20796 @ The hard cases of transformation occur when big nodes are involved,
20797 and when some of their components are unknown.
20798
20799 @<Declare binary action...@>=
20800 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>;
20801 void mp_big_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) {
20802   pointer q,r,pp,qq; /* list manipulation registers */
20803   small_number s; /* size of a big node */
20804   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=value(p); r=q+s;
20805   do {  
20806     r=r-2;
20807     if ( type(r)!=mp_known ) {
20808       @<Transform an unknown big node and |return|@>;
20809     }
20810   } while (r!=q);
20811   @<Transform a known big node@>;
20812 }; /* node |p| will now be recycled by |do_binary| */
20813
20814 @ @<Transform an unknown big node and |return|@>=
20815
20816   mp_set_up_known_trans(mp, c); mp_make_exp_copy(mp, p); 
20817   r=value(mp->cur_exp);
20818   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20819     mp_bilin1(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,xy_part_loc(q),mp->tyx,0);
20820     mp_bilin1(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,xx_part_loc(q),mp->tyx,0);
20821     mp_bilin1(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,yy_part_loc(q),mp->txy,0);
20822     mp_bilin1(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,yx_part_loc(q),mp->txy,0);
20823   }
20824   mp_bilin1(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,x_part_loc(q),mp->tyx,mp->ty);
20825   mp_bilin1(mp, x_part_loc(r),mp->txx,y_part_loc(q),mp->txy,mp->tx);
20826   return;
20827 }
20828
20829 @ Let |p| point to a two-word value field inside a big node of |cur_exp|,
20830 and let |q| point to a another value field. The |bilin1| procedure
20831 replaces |p| by $p\cdot t+q\cdot u+\delta$.
20832
20833 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20834 void mp_bilin1 (MP mp, pointer p, scaled t, pointer q, 
20835                 scaled u, scaled delta) {
20836   pointer r; /* list traverser */
20837   if ( t!=unity ) mp_dep_mult(mp, p,t,true);
20838   if ( u!=0 ) {
20839     if ( type(q)==mp_known ) {
20840       delta+=mp_take_scaled(mp, value(q),u);
20841     } else { 
20842       @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>;
20843       dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),u,dep_list(q),
20844                                mp_proto_dependent,type(q));
20845     }
20846   }
20847   if ( type(p)==mp_known ) {
20848     value(p)+=delta;
20849   } else {
20850     r=dep_list(p);
20851     while ( info(r)!=null ) r=link(r);
20852     delta+=value(r);
20853     if ( r!=dep_list(p) ) value(r)=delta;
20854     else { mp_recycle_value(mp, p); type(p)=mp_known; value(p)=delta; };
20855   }
20856   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20857 }
20858
20859 @ @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>=
20860 if ( type(p)!=mp_proto_dependent ) {
20861   if ( type(p)==mp_known ) 
20862     mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, value(p)));
20863   else 
20864     dep_list(p)=mp_p_times_v(mp, dep_list(p),unity,mp_dependent,
20865                              mp_proto_dependent,true);
20866   type(p)=mp_proto_dependent;
20867 }
20868
20869 @ @<Transform a known big node@>=
20870 mp_set_up_trans(mp, c);
20871 if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20872   @<Transform known by known@>;
20873 } else { 
20874   pp=mp_stash_cur_exp(mp); qq=value(pp);
20875   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20876   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20877     mp_bilin2(mp, yy_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20878       value(xy_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20879     mp_bilin2(mp, yx_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20880       value(xx_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20881     mp_bilin2(mp, xy_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20882       value(yy_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20883     mp_bilin2(mp, xx_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20884       value(yx_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20885   };
20886   mp_bilin2(mp, y_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20887     value(x_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),y_part_loc(qq));
20888   mp_bilin2(mp, x_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20889     value(y_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),x_part_loc(qq));
20890   mp_recycle_value(mp, pp); mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
20891 }
20892
20893 @ Let |p| be a |mp_proto_dependent| value whose dependency list ends
20894 at |dep_final|. The following procedure adds |v| times another
20895 numeric quantity to~|p|.
20896
20897 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20898 void mp_add_mult_dep (MP mp,pointer p, scaled v, pointer r) { 
20899   if ( type(r)==mp_known ) {
20900     value(mp->dep_final)+=mp_take_scaled(mp, value(r),v);
20901   } else  { 
20902     dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),v,dep_list(r),
20903                                                          mp_proto_dependent,type(r));
20904     if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20905   }
20906 }
20907
20908 @ The |bilin2| procedure is something like |bilin1|, but with known
20909 and unknown quantities reversed. Parameter |p| points to a value field
20910 within the big node for |cur_exp|; and |type(p)=mp_known|. Parameters
20911 |t| and~|u| point to value fields elsewhere; so does parameter~|q|,
20912 unless it is |null| (which stands for zero). Location~|p| will be
20913 replaced by $p\cdot t+v\cdot u+q$.
20914
20915 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20916 void mp_bilin2 (MP mp,pointer p, pointer t, scaled v, 
20917                 pointer u, pointer q) {
20918   scaled vv; /* temporary storage for |value(p)| */
20919   vv=value(p); type(p)=mp_proto_dependent;
20920   mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, 0)); /* this sets |dep_final| */
20921   if ( vv!=0 ) 
20922     mp_add_mult_dep(mp, p,vv,t); /* |dep_final| doesn't change */
20923   if ( v!=0 ) mp_add_mult_dep(mp, p,v,u);
20924   if ( q!=null ) mp_add_mult_dep(mp, p,unity,q);
20925   if ( dep_list(p)==mp->dep_final ) {
20926     vv=value(mp->dep_final); mp_recycle_value(mp, p);
20927     type(p)=mp_known; value(p)=vv;
20928   }
20929 }
20930
20931 @ @<Transform known by known@>=
20932
20933   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20934   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20935     mp_bilin3(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,value(xy_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20936     mp_bilin3(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,value(xx_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20937     mp_bilin3(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,value(yy_part_loc(q)),mp->txy,0);
20938     mp_bilin3(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,value(yx_part_loc(q)),mp->txy,0);
20939   }
20940   mp_bilin3(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,value(x_part_loc(q)),mp->tyx,mp->ty);
20941   mp_bilin3(mp, x_part_loc(r),mp->txx,value(y_part_loc(q)),mp->txy,mp->tx);
20942 }
20943
20944 @ Finally, in |bilin3| everything is |known|.
20945
20946 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20947 void mp_bilin3 (MP mp,pointer p, scaled t, 
20948                scaled v, scaled u, scaled delta) { 
20949   if ( t!=unity )
20950     delta+=mp_take_scaled(mp, value(p),t);
20951   else 
20952     delta+=value(p);
20953   if ( u!=0 ) value(p)=delta+mp_take_scaled(mp, v,u);
20954   else value(p)=delta;
20955 }
20956
20957 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20958 case concatenate: 
20959   if ( (mp->cur_type==mp_string_type)&&(type(p)==mp_string_type) ) mp_cat(mp, p);
20960   else mp_bad_binary(mp, p,concatenate);
20961   break;
20962 case substring_of: 
20963   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_string_type) )
20964     mp_chop_string(mp, value(p));
20965   else mp_bad_binary(mp, p,substring_of);
20966   break;
20967 case subpath_of: 
20968   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
20969   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_path_type) )
20970     mp_chop_path(mp, value(p));
20971   else mp_bad_binary(mp, p,subpath_of);
20972   break;
20973
20974 @ @<Declare binary action...@>=
20975 void mp_cat (MP mp,pointer p) {
20976   str_number a,b; /* the strings being concatenated */
20977   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
20978   a=value(p); b=mp->cur_exp; str_room(length(a)+length(b));
20979   for (k=mp->str_start[a];k<=str_stop(a)-1;k++) {
20980     append_char(mp->str_pool[k]);
20981   }
20982   for (k=mp->str_start[b];k<=str_stop(b)-1;k++) {
20983     append_char(mp->str_pool[k]);
20984   }
20985   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(b);
20986 }
20987
20988 @ @<Declare binary action...@>=
20989 void mp_chop_string (MP mp,pointer p) {
20990   integer a, b; /* start and stop points */
20991   integer l; /* length of the original string */
20992   integer k; /* runs from |a| to |b| */
20993   str_number s; /* the original string */
20994   boolean reversed; /* was |a>b|? */
20995   a=mp_round_unscaled(mp, value(x_part_loc(p)));
20996   b=mp_round_unscaled(mp, value(y_part_loc(p)));
20997   if ( a<=b ) reversed=false;
20998   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
20999   s=mp->cur_exp; l=length(s);
21000   if ( a<0 ) { 
21001     a=0;
21002     if ( b<0 ) b=0;
21003   }
21004   if ( b>l ) { 
21005     b=l;
21006     if ( a>l ) a=l;
21007   }
21008   str_room(b-a);
21009   if ( reversed ) {
21010     for (k=mp->str_start[s]+b-1;k>=mp->str_start[s]+a;k--)  {
21011       append_char(mp->str_pool[k]);
21012     }
21013   } else  {
21014     for (k=mp->str_start[s]+a;k<=mp->str_start[s]+b-1;k++)  {
21015       append_char(mp->str_pool[k]);
21016     }
21017   }
21018   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(s);
21019 }
21020
21021 @ @<Declare binary action...@>=
21022 void mp_chop_path (MP mp,pointer p) {
21023   pointer q; /* a knot in the original path */
21024   pointer pp,qq,rr,ss; /* link variables for copies of path nodes */
21025   scaled a,b,k,l; /* indices for chopping */
21026   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21027   l=mp_path_length(mp); a=value(x_part_loc(p)); b=value(y_part_loc(p));
21028   if ( a<=b ) reversed=false;
21029   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21030   @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>;
21031   q=mp->cur_exp;
21032   while ( a>=unity ) {
21033     q=link(q); a=a-unity; b=b-unity;
21034   }
21035   if ( b==a ) {
21036     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>; 
21037   } else { 
21038     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>; 
21039   }
21040   left_type(pp)=mp_endpoint; right_type(qq)=mp_endpoint; link(qq)=pp;
21041   mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp);
21042   if ( reversed ) {
21043     mp->cur_exp=link(mp_htap_ypoc(mp, pp)); mp_toss_knot_list(mp, pp);
21044   } else {
21045     mp->cur_exp=pp;
21046   }
21047 }
21048
21049 @ @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>=
21050 if ( a<0 ) {
21051   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21052     a=0; if ( b<0 ) b=0;
21053   } else  {
21054     do {  a=a+l; b=b+l; } while (a<0); /* a cycle always has length |l>0| */
21055   }
21056 }
21057 if ( b>l ) {
21058   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21059     b=l; if ( a>l ) a=l;
21060   } else {
21061     while ( a>=l ) { 
21062       a=a-l; b=b-l;
21063     }
21064   }
21065 }
21066
21067 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>=
21068
21069   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21070   do {  
21071     q=link(q); rr=qq; qq=mp_copy_knot(mp, q); link(rr)=qq; b=b-unity;
21072   } while (b>0);
21073   if ( a>0 ) {
21074     ss=pp; pp=link(pp);
21075     mp_split_cubic(mp, ss,a*010000); pp=link(ss);
21076     mp_free_node(mp, ss,knot_node_size);
21077     if ( rr==ss ) {
21078       b=mp_make_scaled(mp, b,unity-a); rr=pp;
21079     }
21080   }
21081   if ( b<0 ) {
21082     mp_split_cubic(mp, rr,(b+unity)*010000);
21083     mp_free_node(mp, qq,knot_node_size);
21084     qq=link(rr);
21085   }
21086 }
21087
21088 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>=
21089
21090   if ( a>0 ) { mp_split_cubic(mp, q,a*010000); q=link(q); };
21091   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21092 }
21093
21094 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21095 case point_of: case precontrol_of: case postcontrol_of: 
21096   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21097      mp_pair_to_path(mp);
21098   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21099     mp_find_point(mp, value(p),c);
21100   else 
21101     mp_bad_binary(mp, p,c);
21102   break;
21103 case pen_offset_of: 
21104   if ( (mp->cur_type==mp_pen_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21105     mp_set_up_offset(mp, value(p));
21106   else 
21107     mp_bad_binary(mp, p,pen_offset_of);
21108   break;
21109 case direction_time_of: 
21110   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21111   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21112     mp_set_up_direction_time(mp, value(p));
21113   else 
21114     mp_bad_binary(mp, p,direction_time_of);
21115   break;
21116 case envelope_of:
21117   if ( (type(p) != mp_pen_type) || (mp->cur_type != mp_path_type) )
21118     mp_bad_binary(mp, p,envelope_of);
21119   else
21120     mp_set_up_envelope(mp, p);
21121   break;
21122
21123 @ @<Declare binary action...@>=
21124 void mp_set_up_offset (MP mp,pointer p) { 
21125   mp_find_offset(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp);
21126   mp_pair_value(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);
21127 }
21128 void mp_set_up_direction_time (MP mp,pointer p) { 
21129   mp_flush_cur_exp(mp, mp_find_direction_time(mp, value(x_part_loc(p)),
21130   value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp));
21131 }
21132 void mp_set_up_envelope (MP mp,pointer p) {
21133   pointer q = mp_copy_path(mp, mp->cur_exp); /* the original path */
21134   /* TODO: accept elliptical pens for straight paths */
21135   if (pen_is_elliptical(value(p))) {
21136     mp_bad_envelope_pen(mp);
21137     mp->cur_exp = q;
21138     mp->cur_type = mp_path_type;
21139     return;
21140   }
21141   small_number ljoin, lcap;
21142   scaled miterlim;
21143   if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin=2;
21144   else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin=1;
21145   else ljoin=0;
21146   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap=2;
21147   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap=1;
21148   else lcap=0;
21149   if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
21150     miterlim=unity;
21151   else
21152     miterlim=mp->internal[mp_miterlimit];
21153   mp->cur_exp = mp_make_envelope(mp, q, value(p), ljoin,lcap,miterlim);
21154   mp->cur_type = mp_path_type;
21155 }
21156
21157 @ @<Declare binary action...@>=
21158 void mp_find_point (MP mp,scaled v, quarterword c) {
21159   pointer p; /* the path */
21160   scaled n; /* its length */
21161   p=mp->cur_exp;
21162   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
21163   do {  p=link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
21164   if ( n==0 ) { 
21165     v=0; 
21166   } else if ( v<0 ) {
21167     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=0;
21168     else v=n-1-((-v-1) % n);
21169   } else if ( v>n ) {
21170     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=n;
21171     else v=v % n;
21172   }
21173   p=mp->cur_exp;
21174   while ( v>=unity ) { p=link(p); v=v-unity;  };
21175   if ( v!=0 ) {
21176      @<Insert a fractional node by splitting the cubic@>;
21177   }
21178   @<Set the current expression to the desired path coordinates@>;
21179 }
21180
21181 @ @<Insert a fractional node...@>=
21182 { mp_split_cubic(mp, p,v*010000); p=link(p); }
21183
21184 @ @<Set the current expression to the desired path coordinates...@>=
21185 switch (c) {
21186 case point_of: 
21187   mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21188   break;
21189 case precontrol_of: 
21190   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21191   else mp_pair_value(mp, left_x(p),left_y(p));
21192   break;
21193 case postcontrol_of: 
21194   if ( right_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21195   else mp_pair_value(mp, right_x(p),right_y(p));
21196   break;
21197 } /* there are no other cases */
21198
21199 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21200 case arc_time_of: 
21201   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21202      mp_pair_to_path(mp);
21203   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21204     mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_time(mp, mp->cur_exp,value(p)));
21205   else 
21206     mp_bad_binary(mp, p,c);
21207   break;
21208
21209 @ @<Additional cases of bin...@>=
21210 case intersect: 
21211   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
21212     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p);
21213     mp_pair_to_path(mp); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
21214   };
21215   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21216   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_path_type) ) {
21217     mp_path_intersection(mp, value(p),mp->cur_exp);
21218     mp_pair_value(mp, mp->cur_t,mp->cur_tt);
21219   } else {
21220     mp_bad_binary(mp, p,intersect);
21221   }
21222   break;
21223
21224 @ @<Additional cases of bin...@>=
21225 case in_font:
21226   if ( (mp->cur_type!=mp_string_type)||(type(p)!=mp_string_type)) 
21227     mp_bad_binary(mp, p,in_font);
21228   else { mp_do_infont(mp, p); return; }
21229   break;
21230
21231 @ Function |new_text_node| owns the reference count for its second argument
21232 (the text string) but not its first (the font name).
21233
21234 @<Declare binary action...@>=
21235 void mp_do_infont (MP mp,pointer p) {
21236   pointer q;
21237   q=mp_get_node(mp, edge_header_size);
21238   mp_init_edges(mp, q);
21239   link(obj_tail(q))=mp_new_text_node(mp, str(mp->cur_exp),value(p));
21240   obj_tail(q)=link(obj_tail(q));
21241   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
21242   mp_flush_cur_exp(mp, q);
21243   mp->cur_type=mp_picture_type;
21244 }
21245
21246 @* \[40] Statements and commands.
21247 The chief executive of \MP\ is the |do_statement| routine, which
21248 contains the master switch that causes all the various pieces of \MP\
21249 to do their things, in the right order.
21250
21251 In a sense, this is the grand climax of the program: It applies all the
21252 tools that we have worked so hard to construct. In another sense, this is
21253 the messiest part of the program: It necessarily refers to other pieces
21254 of code all over the place, so that a person can't fully understand what is
21255 going on without paging back and forth to be reminded of conventions that
21256 are defined elsewhere. We are now at the hub of the web.
21257
21258 The structure of |do_statement| itself is quite simple.  The first token
21259 of the statement is fetched using |get_x_next|.  If it can be the first
21260 token of an expression, we look for an equation, an assignment, or a
21261 title. Otherwise we use a \&{case} construction to branch at high speed to
21262 the appropriate routine for various and sundry other types of commands,
21263 each of which has an ``action procedure'' that does the necessary work.
21264
21265 The program uses the fact that
21266 $$\hbox{|min_primary_command=max_statement_command=type_name|}$$
21267 to interpret a statement that starts with, e.g., `\&{string}',
21268 as a type declaration rather than a boolean expression.
21269
21270 @c void mp_do_statement (MP mp) { /* governs \MP's activities */
21271   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp);
21272   if ( mp->cur_cmd>max_primary_command ) {
21273     @<Worry about bad statement@>;
21274   } else if ( mp->cur_cmd>max_statement_command ) {
21275     @<Do an equation, assignment, title, or
21276      `$\langle\,$expression$\,\rangle\,$\&{endgroup}'@>;
21277   } else {
21278     @<Do a statement that doesn't begin with an expression@>;
21279   }
21280   if ( mp->cur_cmd<semicolon )
21281     @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>;
21282   mp->error_count=0;
21283 }
21284
21285 @ @<Declarations@>=
21286 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>;
21287
21288 @ The only command codes |>max_primary_command| that can be present
21289 at the beginning of a statement are |semicolon| and higher; these
21290 occur when the statement is null.
21291
21292 @<Worry about bad statement@>=
21293
21294   if ( mp->cur_cmd<semicolon ) {
21295     print_err("A statement can't begin with `");
21296 @.A statement can't begin with x@>
21297     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); mp_print_char(mp, '\'');
21298     help5("I was looking for the beginning of a new statement.")
21299       ("If you just proceed without changing anything, I'll ignore")
21300       ("everything up to the next `;'. Please insert a semicolon")
21301       ("now in front of anything that you don't want me to delete.")
21302       ("(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21303 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21304     mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp);
21305   }
21306 }
21307
21308 @ The help message printed here says that everything is flushed up to
21309 a semicolon, but actually the commands |end_group| and |stop| will
21310 also terminate a statement.
21311
21312 @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>=
21313
21314   print_err("Extra tokens will be flushed");
21315 @.Extra tokens will be flushed@>
21316   help6("I've just read as much of that statement as I could fathom,")
21317        ("so a semicolon should have been next. It's very puzzling...")
21318        ("but I'll try to get myself back together, by ignoring")
21319        ("everything up to the next `;'. Please insert a semicolon")
21320        ("now in front of anything that you don't want me to delete.")
21321        ("(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21322 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21323   mp_back_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21324   do {  
21325     get_t_next;
21326     @<Decrease the string reference count...@>;
21327   } while (! end_of_statement); /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
21328   mp->scanner_status=normal;
21329 }
21330
21331 @ If |do_statement| ends with |cur_cmd=end_group|, we should have
21332 |cur_type=mp_vacuous| unless the statement was simply an expression;
21333 in the latter case, |cur_type| and |cur_exp| should represent that
21334 expression.
21335
21336 @<Do a statement that doesn't...@>=
21337
21338   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) 
21339     show_cur_cmd_mod;
21340   switch (mp->cur_cmd ) {
21341   case type_name:mp_do_type_declaration(mp); break;
21342   case macro_def:
21343     if ( mp->cur_mod>var_def ) mp_make_op_def(mp);
21344     else if ( mp->cur_mod>end_def ) mp_scan_def(mp);
21345      break;
21346   @<Cases of |do_statement| that invoke particular commands@>;
21347   } /* there are no other cases */
21348   mp->cur_type=mp_vacuous;
21349 }
21350
21351 @ The most important statements begin with expressions.
21352
21353 @<Do an equation, assignment, title, or...@>=
21354
21355   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21356   if ( mp->cur_cmd<end_group ) {
21357     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21358     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21359     else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {@<Do a title@> ; }
21360     else if ( mp->cur_type!=mp_vacuous ){ 
21361       exp_err("Isolated expression");
21362 @.Isolated expression@>
21363       help3("I couldn't find an `=' or `:=' after the")
21364         ("expression that is shown above this error message,")
21365         ("so I guess I'll just ignore it and carry on.");
21366       mp_put_get_error(mp);
21367     }
21368     mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous;
21369   }
21370 }
21371
21372 @ @<Do a title@>=
21373
21374   if ( mp->internal[mp_tracing_titles]>0 ) {
21375     mp_print_nl(mp, "");  mp_print_str(mp, mp->cur_exp); update_terminal;
21376   }
21377 }
21378
21379 @ Equations and assignments are performed by the pair of mutually recursive
21380 @^recursion@>
21381 routines |do_equation| and |do_assignment|. These routines are called when
21382 |cur_cmd=equals| and when |cur_cmd=assignment|, respectively; the left-hand
21383 side is in |cur_type| and |cur_exp|, while the right-hand side is yet
21384 to be scanned. After the routines are finished, |cur_type| and |cur_exp|
21385 will be equal to the right-hand side (which will normally be equal
21386 to the left-hand side).
21387
21388 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21389 @<Declare the procedure called |try_eq|@>;
21390 @<Declare the procedure called |make_eq|@>;
21391 void mp_do_equation (MP mp) ;
21392
21393 @ @c
21394 void mp_do_equation (MP mp) {
21395   pointer lhs; /* capsule for the left-hand side */
21396   pointer p; /* temporary register */
21397   lhs=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); 
21398   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21399   if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21400   else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21401   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21402     @<Trace the current equation@>;
21403   if ( mp->cur_type==mp_unknown_path ) if ( type(lhs)==mp_pair_type ) {
21404     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, lhs); lhs=p;
21405   }; /* in this case |make_eq| will change the pair to a path */
21406   mp_make_eq(mp, lhs); /* equate |lhs| to |(cur_type,cur_exp)| */
21407 }
21408
21409 @ And |do_assignment| is similar to |do_expression|:
21410
21411 @<Declarations@>=
21412 void mp_do_assignment (MP mp);
21413
21414 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21415 void mp_do_assignment (MP mp) ;
21416
21417 @ @c
21418 void mp_do_assignment (MP mp) {
21419   pointer lhs; /* token list for the left-hand side */
21420   pointer p; /* where the left-hand value is stored */
21421   pointer q; /* temporary capsule for the right-hand value */
21422   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) { 
21423     exp_err("Improper `:=' will be changed to `='");
21424 @.Improper `:='@>
21425     help2("I didn't find a variable name at the left of the `:=',")
21426       ("so I'm going to pretend that you said `=' instead.");
21427     mp_error(mp); mp_do_equation(mp);
21428   } else { 
21429     lhs=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
21430     mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21431     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21432     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21433     if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21434       @<Trace the current assignment@>;
21435     if ( info(lhs)>hash_end ) {
21436       @<Assign the current expression to an internal variable@>;
21437     } else  {
21438       @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>;
21439     }
21440     mp_flush_node_list(mp, lhs);
21441   }
21442 }
21443
21444 @ @<Trace the current equation@>=
21445
21446   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_exp(mp,lhs,0);
21447   mp_print(mp,")=("); mp_print_exp(mp,null,0); 
21448   mp_print(mp,")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
21449 }
21450
21451 @ @<Trace the current assignment@>=
21452
21453   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
21454   if ( info(lhs)>hash_end ) 
21455      mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21456   else 
21457      mp_show_token_list(mp, lhs,null,1000,0);
21458   mp_print(mp, ":="); mp_print_exp(mp, null,0); 
21459   mp_print_char(mp, '}'); mp_end_diagnostic(mp, false);
21460 }
21461
21462 @ @<Assign the current expression to an internal variable@>=
21463 if ( mp->cur_type==mp_known )  {
21464   mp->internal[info(lhs)-(hash_end)]=mp->cur_exp;
21465 } else { 
21466   exp_err("Internal quantity `");
21467 @.Internal quantity...@>
21468   mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21469   mp_print(mp, "' must receive a known value");
21470   help2("I can\'t set an internal quantity to anything but a known")
21471     ("numeric value, so I'll have to ignore this assignment.");
21472   mp_put_get_error(mp);
21473 }
21474
21475 @ @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>=
21476
21477   p=mp_find_variable(mp, lhs);
21478   if ( p!=null ) {
21479     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp->cur_type=mp_und_type(mp, p); 
21480     mp_recycle_value(mp, p);
21481     type(p)=mp->cur_type; value(p)=null; mp_make_exp_copy(mp, p);
21482     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q); mp_make_eq(mp, p);
21483   } else  { 
21484     mp_obliterated(mp, lhs); mp_put_get_error(mp);
21485   }
21486 }
21487
21488
21489 @ And now we get to the nitty-gritty. The |make_eq| procedure is given
21490 a pointer to a capsule that is to be equated to the current expression.
21491
21492 @<Declare the procedure called |make_eq|@>=
21493 void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) ;
21494
21495
21496
21497 @c void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) {
21498   small_number t; /* type of the left-hand side */
21499   pointer p,q; /* pointers inside of big nodes */
21500   integer v=0; /* value of the left-hand side */
21501 RESTART: 
21502   t=type(lhs);
21503   if ( t<=mp_pair_type ) v=value(lhs);
21504   switch (t) {
21505   @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless |cur_type|
21506     is incompatible with~|t|@>;
21507   } /* all cases have been listed */
21508   @<Announce that the equation cannot be performed@>;
21509 DONE:
21510   check_arith; mp_recycle_value(mp, lhs); 
21511   mp_free_node(mp, lhs,value_node_size);
21512 }
21513
21514 @ @<Announce that the equation cannot be performed@>=
21515 mp_disp_err(mp, lhs,""); 
21516 exp_err("Equation cannot be performed (");
21517 @.Equation cannot be performed@>
21518 if ( type(lhs)<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, type(lhs));
21519 else mp_print(mp, "numeric");
21520 mp_print_char(mp, '=');
21521 if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, mp->cur_type);
21522 else mp_print(mp, "numeric");
21523 mp_print_char(mp, ')');
21524 help2("I'm sorry, but I don't know how to make such things equal.")
21525      ("(See the two expressions just above the error message.)");
21526 mp_put_get_error(mp)
21527
21528 @ @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless...@>=
21529 case mp_boolean_type: case mp_string_type: case mp_pen_type:
21530 case mp_path_type: case mp_picture_type:
21531   if ( mp->cur_type==t+unknown_tag ) { 
21532     mp_nonlinear_eq(mp, v,mp->cur_exp,false); goto DONE;
21533   } else if ( mp->cur_type==t ) {
21534     @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>;
21535   }
21536   break;
21537 case unknown_types:
21538   if ( mp->cur_type==t-unknown_tag ) { 
21539     mp_nonlinear_eq(mp, mp->cur_exp,lhs,true); goto DONE;
21540   } else if ( mp->cur_type==t ) { 
21541     mp_ring_merge(mp, lhs,mp->cur_exp); goto DONE;
21542   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) {
21543     if ( t==mp_unknown_path ) { 
21544      mp_pair_to_path(mp); goto RESTART;
21545     };
21546   }
21547   break;
21548 case mp_transform_type: case mp_color_type:
21549 case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
21550   if ( mp->cur_type==t ) {
21551     @<Do multiple equations and |goto done|@>;
21552   }
21553   break;
21554 case mp_known: case mp_dependent:
21555 case mp_proto_dependent: case mp_independent:
21556   if ( mp->cur_type>=mp_known ) { 
21557     mp_try_eq(mp, lhs,null); goto DONE;
21558   };
21559   break;
21560 case mp_vacuous:
21561   break;
21562
21563 @ @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>=
21564
21565   if ( mp->cur_type<=mp_string_type ) {
21566     if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
21567       if ( mp_str_vs_str(mp, v,mp->cur_exp)!=0 ) {
21568         goto NOT_FOUND;
21569       }
21570     } else if ( v!=mp->cur_exp ) {
21571       goto NOT_FOUND;
21572     }
21573     @<Exclaim about a redundant equation@>; goto DONE;
21574   }
21575   print_err("Redundant or inconsistent equation");
21576 @.Redundant or inconsistent equation@>
21577   help2("An equation between already-known quantities can't help.")
21578        ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21579   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21580 NOT_FOUND: 
21581   print_err("Inconsistent equation");
21582 @.Inconsistent equation@>
21583   help2("The equation I just read contradicts what was said before.")
21584        ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21585   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21586 }
21587
21588 @ @<Do multiple equations and |goto done|@>=
21589
21590   p=v+mp->big_node_size[t]; 
21591   q=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[t];
21592   do {  
21593     p=p-2; q=q-2; mp_try_eq(mp, p,q);
21594   } while (p!=v);
21595   goto DONE;
21596 }
21597
21598 @ The first argument to |try_eq| is the location of a value node
21599 in a capsule that will soon be recycled. The second argument is
21600 either a location within a pair or transform node pointed to by
21601 |cur_exp|, or it is |null| (which means that |cur_exp| itself
21602 serves as the second argument). The idea is to leave |cur_exp| unchanged,
21603 but to equate the two operands.
21604
21605 @<Declare the procedure called |try_eq|@>=
21606 void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) ;
21607
21608
21609 @c void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) {
21610   pointer p; /* dependency list for right operand minus left operand */
21611   int t; /* the type of list |p| */
21612   pointer q; /* the constant term of |p| is here */
21613   pointer pp; /* dependency list for right operand */
21614   int tt; /* the type of list |pp| */
21615   boolean copied; /* have we copied a list that ought to be recycled? */
21616   @<Remove the left operand from its container, negate it, and
21617     put it into dependency list~|p| with constant term~|q|@>;
21618   @<Add the right operand to list |p|@>;
21619   if ( info(p)==null ) {
21620     @<Deal with redundant or inconsistent equation@>;
21621   } else { 
21622     mp_linear_eq(mp, p,t);
21623     if ( r==null ) if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21624       if ( type(mp->cur_exp)==mp_known ) {
21625         pp=mp->cur_exp; mp->cur_exp=value(mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_known;
21626         mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
21627       }
21628     }
21629   }
21630 }
21631
21632 @ @<Remove the left operand from its container, negate it, and...@>=
21633 t=type(l);
21634 if ( t==mp_known ) { 
21635   t=mp_dependent; p=mp_const_dependency(mp, -value(l)); q=p;
21636 } else if ( t==mp_independent ) {
21637   t=mp_dependent; p=mp_single_dependency(mp, l); negate(value(p));
21638   q=mp->dep_final;
21639 } else { 
21640   p=dep_list(l); q=p;
21641   while (1) { 
21642     negate(value(q));
21643     if ( info(q)==null ) break;
21644     q=link(q);
21645   }
21646   link(prev_dep(l))=link(q); prev_dep(link(q))=prev_dep(l);
21647   type(l)=mp_known;
21648 }
21649
21650 @ @<Deal with redundant or inconsistent equation@>=
21651
21652   if ( abs(value(p))>64 ) { /* off by .001 or more */
21653     print_err("Inconsistent equation");
21654 @.Inconsistent equation@>
21655     mp_print(mp, " (off by "); mp_print_scaled(mp, value(p)); 
21656     mp_print_char(mp, ')');
21657     help2("The equation I just read contradicts what was said before.")
21658       ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21659     mp_put_get_error(mp);
21660   } else if ( r==null ) {
21661     @<Exclaim about a redundant equation@>;
21662   }
21663   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
21664 }
21665
21666 @ @<Add the right operand to list |p|@>=
21667 if ( r==null ) {
21668   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
21669     value(q)=value(q)+mp->cur_exp; goto DONE1;
21670   } else { 
21671     tt=mp->cur_type;
21672     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
21673     else pp=dep_list(mp->cur_exp);
21674   } 
21675 } else {
21676   if ( type(r)==mp_known ) {
21677     value(q)=value(q)+value(r); goto DONE1;
21678   } else { 
21679     tt=type(r);
21680     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, r);
21681     else pp=dep_list(r);
21682   }
21683 }
21684 if ( tt!=mp_independent ) copied=false;
21685 else  { copied=true; tt=mp_dependent; };
21686 @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>;
21687 if ( copied ) mp_flush_node_list(mp, pp);
21688 DONE1:
21689
21690 @ @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>=
21691 mp->watch_coefs=false;
21692 if ( t==tt ) {
21693   p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21694 } else if ( t==mp_proto_dependent ) {
21695   p=mp_p_plus_fq(mp, p,unity,pp,mp_proto_dependent,mp_dependent);
21696 } else { 
21697   q=p;
21698   while ( info(q)!=null ) {
21699     value(q)=mp_round_fraction(mp, value(q)); q=link(q);
21700   }
21701   t=mp_proto_dependent; p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21702 }
21703 mp->watch_coefs=true;
21704
21705 @ Our next goal is to process type declarations. For this purpose it's
21706 convenient to have a procedure that scans a $\langle\,$declared
21707 variable$\,\rangle$ and returns the corresponding token list. After the
21708 following procedure has acted, the token after the declared variable
21709 will have been scanned, so it will appear in |cur_cmd|, |cur_mod|,
21710 and~|cur_sym|.
21711
21712 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>=
21713 pointer mp_scan_declared_variable (MP mp) {
21714   pointer x; /* hash address of the variable's root */
21715   pointer h,t; /* head and tail of the token list to be returned */
21716   pointer l; /* hash address of left bracket */
21717   mp_get_symbol(mp); x=mp->cur_sym;
21718   if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21719   h=mp_get_avail(mp); info(h)=x; t=h;
21720   while (1) { 
21721     mp_get_x_next(mp);
21722     if ( mp->cur_sym==0 ) break;
21723     if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity)  {
21724       if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
21725         @<Descend past a collective subscript@>;
21726       } else {
21727         break;
21728       }
21729     }
21730     link(t)=mp_get_avail(mp); t=link(t); info(t)=mp->cur_sym;
21731   }
21732   if ( eq_type(x)!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21733   if ( equiv(x)==null ) mp_new_root(mp, x);
21734   return h;
21735 }
21736
21737 @ If the subscript isn't collective, we don't accept it as part of the
21738 declared variable.
21739
21740 @<Descend past a collective subscript@>=
21741
21742   l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
21743   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
21744     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=l; mp->cur_cmd=left_bracket; break;
21745   } else {
21746     mp->cur_sym=collective_subscript;
21747   }
21748 }
21749
21750 @ Type declarations are introduced by the following primitive operations.
21751
21752 @<Put each...@>=
21753 mp_primitive(mp, "numeric",type_name,mp_numeric_type);
21754 @:numeric_}{\&{numeric} primitive@>
21755 mp_primitive(mp, "string",type_name,mp_string_type);
21756 @:string_}{\&{string} primitive@>
21757 mp_primitive(mp, "boolean",type_name,mp_boolean_type);
21758 @:boolean_}{\&{boolean} primitive@>
21759 mp_primitive(mp, "path",type_name,mp_path_type);
21760 @:path_}{\&{path} primitive@>
21761 mp_primitive(mp, "pen",type_name,mp_pen_type);
21762 @:pen_}{\&{pen} primitive@>
21763 mp_primitive(mp, "picture",type_name,mp_picture_type);
21764 @:picture_}{\&{picture} primitive@>
21765 mp_primitive(mp, "transform",type_name,mp_transform_type);
21766 @:transform_}{\&{transform} primitive@>
21767 mp_primitive(mp, "color",type_name,mp_color_type);
21768 @:color_}{\&{color} primitive@>
21769 mp_primitive(mp, "rgbcolor",type_name,mp_color_type);
21770 @:color_}{\&{rgbcolor} primitive@>
21771 mp_primitive(mp, "cmykcolor",type_name,mp_cmykcolor_type);
21772 @:color_}{\&{cmykcolor} primitive@>
21773 mp_primitive(mp, "pair",type_name,mp_pair_type);
21774 @:pair_}{\&{pair} primitive@>
21775
21776 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21777 case type_name: mp_print_type(mp, m); break;
21778
21779 @ Now we are ready to handle type declarations, assuming that a
21780 |type_name| has just been scanned.
21781
21782 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21783 void mp_do_type_declaration (MP mp) ;
21784
21785 @ @c
21786 void mp_do_type_declaration (MP mp) {
21787   small_number t; /* the type being declared */
21788   pointer p; /* token list for a declared variable */
21789   pointer q; /* value node for the variable */
21790   if ( mp->cur_mod>=mp_transform_type ) 
21791     t=mp->cur_mod;
21792   else 
21793     t=mp->cur_mod+unknown_tag;
21794   do {  
21795     p=mp_scan_declared_variable(mp);
21796     mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),link(p),false);
21797     q=mp_find_variable(mp, p);
21798     if ( q!=null ) { 
21799       type(q)=t; value(q)=null; 
21800     } else  { 
21801       print_err("Declared variable conflicts with previous vardef");
21802 @.Declared variable conflicts...@>
21803       help2("You can't use, e.g., `numeric foo[]' after `vardef foo'.")
21804            ("Proceed, and I'll ignore the illegal redeclaration.");
21805       mp_put_get_error(mp);
21806     }
21807     mp_flush_list(mp, p);
21808     if ( mp->cur_cmd<comma ) {
21809       @<Flush spurious symbols after the declared variable@>;
21810     }
21811   } while (! end_of_statement);
21812 }
21813
21814 @ @<Flush spurious symbols after the declared variable@>=
21815
21816   print_err("Illegal suffix of declared variable will be flushed");
21817 @.Illegal suffix...flushed@>
21818   help5("Variables in declarations must consist entirely of")
21819     ("names and collective subscripts, e.g., `x[]a'.")
21820     ("Are you trying to use a reserved word in a variable name?")
21821     ("I'm going to discard the junk I found here,")
21822     ("up to the next comma or the end of the declaration.");
21823   if ( mp->cur_cmd==numeric_token )
21824     mp->help_line[2]="Explicit subscripts like `x15a' aren't permitted.";
21825   mp_put_get_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21826   do {  
21827     get_t_next;
21828     @<Decrease the string reference count...@>;
21829   } while (mp->cur_cmd<comma); /* either |end_of_statement| or |cur_cmd=comma| */
21830   mp->scanner_status=normal;
21831 }
21832
21833 @ \MP's |main_control| procedure just calls |do_statement| repeatedly
21834 until coming to the end of the user's program.
21835 Each execution of |do_statement| concludes with
21836 |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop|.
21837
21838 @c void mp_main_control (MP mp) { 
21839   do {  
21840     mp_do_statement(mp);
21841     if ( mp->cur_cmd==end_group ) {
21842       print_err("Extra `endgroup'");
21843 @.Extra `endgroup'@>
21844       help2("I'm not currently working on a `begingroup',")
21845         ("so I had better not try to end anything.");
21846       mp_flush_error(mp, 0);
21847     }
21848   } while (mp->cur_cmd!=stop);
21849 }
21850 int mp_run (MP mp) {
21851   @<Install and test the non-local jump buffer@>;
21852   mp_main_control(mp); /* come to life */
21853   mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
21854   mp_close_files_and_terminate(mp);
21855   return mp->history;
21856 }
21857 char * mp_mplib_version (MP mp) {
21858   assert(mp);
21859   return mplib_version;
21860 }
21861 char * mp_metapost_version (MP mp) {
21862   assert(mp);
21863   return metapost_version;
21864 }
21865
21866 @ @<Exported function headers@>=
21867 int mp_run (MP mp);
21868 char * mp_mplib_version (MP mp);
21869 char * mp_metapost_version (MP mp);
21870
21871 @ @<Put each...@>=
21872 mp_primitive(mp, "end",stop,0);
21873 @:end_}{\&{end} primitive@>
21874 mp_primitive(mp, "dump",stop,1);
21875 @:dump_}{\&{dump} primitive@>
21876
21877 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21878 case stop:
21879   if ( m==0 ) mp_print(mp, "end");
21880   else mp_print(mp, "dump");
21881   break;
21882
21883 @* \[41] Commands.
21884 Let's turn now to statements that are classified as ``commands'' because
21885 of their imperative nature. We'll begin with simple ones, so that it
21886 will be clear how to hook command processing into the |do_statement| routine;
21887 then we'll tackle the tougher commands.
21888
21889 Here's one of the simplest:
21890
21891 @<Cases of |do_statement|...@>=
21892 case random_seed: mp_do_random_seed(mp);  break;
21893
21894 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21895 void mp_do_random_seed (MP mp) ;
21896
21897 @ @c void mp_do_random_seed (MP mp) { 
21898   mp_get_x_next(mp);
21899   if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
21900     mp_missing_err(mp, ":=");
21901 @.Missing `:='@>
21902     help1("Always say `randomseed:=<numeric expression>'.");
21903     mp_back_error(mp);
21904   };
21905   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
21906   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21907     exp_err("Unknown value will be ignored");
21908 @.Unknown value...ignored@>
21909     help2("Your expression was too random for me to handle,")
21910       ("so I won't change the random seed just now.");
21911     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
21912   } else {
21913    @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>;
21914   }
21915 }
21916
21917 @ @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>=
21918
21919   mp_init_randoms(mp, mp->cur_exp);
21920   if ( mp->selector>=log_only && mp->selector<write_file) {
21921     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=log_only;
21922     mp_print_nl(mp, "{randomseed:="); 
21923     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); 
21924     mp_print_char(mp, '}');
21925     mp_print_nl(mp, ""); mp->selector=mp->old_setting;
21926   }
21927 }
21928
21929 @ And here's another simple one (somewhat different in flavor):
21930
21931 @<Cases of |do_statement|...@>=
21932 case mode_command: 
21933   mp_print_ln(mp); mp->interaction=mp->cur_mod;
21934   @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>;
21935   if ( mp->log_opened ) mp->selector=mp->selector+2;
21936   mp_get_x_next(mp);
21937   break;
21938
21939 @ @<Put each...@>=
21940 mp_primitive(mp, "batchmode",mode_command,mp_batch_mode);
21941 @:mp_batch_mode_}{\&{batchmode} primitive@>
21942 mp_primitive(mp, "nonstopmode",mode_command,mp_nonstop_mode);
21943 @:mp_nonstop_mode_}{\&{nonstopmode} primitive@>
21944 mp_primitive(mp, "scrollmode",mode_command,mp_scroll_mode);
21945 @:mp_scroll_mode_}{\&{scrollmode} primitive@>
21946 mp_primitive(mp, "errorstopmode",mode_command,mp_error_stop_mode);
21947 @:mp_error_stop_mode_}{\&{errorstopmode} primitive@>
21948
21949 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
21950 case mode_command: 
21951   switch (m) {
21952   case mp_batch_mode: mp_print(mp, "batchmode"); break;
21953   case mp_nonstop_mode: mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
21954   case mp_scroll_mode: mp_print(mp, "scrollmode"); break;
21955   default: mp_print(mp, "errorstopmode"); break;
21956   }
21957   break;
21958
21959 @ The `\&{inner}' and `\&{outer}' commands are only slightly harder.
21960
21961 @<Cases of |do_statement|...@>=
21962 case protection_command: mp_do_protection(mp); break;
21963
21964 @ @<Put each...@>=
21965 mp_primitive(mp, "inner",protection_command,0);
21966 @:inner_}{\&{inner} primitive@>
21967 mp_primitive(mp, "outer",protection_command,1);
21968 @:outer_}{\&{outer} primitive@>
21969
21970 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21971 case protection_command: 
21972   if ( m==0 ) mp_print(mp, "inner");
21973   else mp_print(mp, "outer");
21974   break;
21975
21976 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21977 void mp_do_protection (MP mp) ;
21978
21979 @ @c void mp_do_protection (MP mp) {
21980   int m; /* 0 to unprotect, 1 to protect */
21981   halfword t; /* the |eq_type| before we change it */
21982   m=mp->cur_mod;
21983   do {  
21984     mp_get_symbol(mp); t=eq_type(mp->cur_sym);
21985     if ( m==0 ) { 
21986       if ( t>=outer_tag ) 
21987         eq_type(mp->cur_sym)=t-outer_tag;
21988     } else if ( t<outer_tag ) {
21989       eq_type(mp->cur_sym)=t+outer_tag;
21990     }
21991     mp_get_x_next(mp);
21992   } while (mp->cur_cmd==comma);
21993 }
21994
21995 @ \MP\ never defines the tokens `\.(' and `\.)' to be primitives, but
21996 plain \MP\ begins with the declaration `\&{delimiters} \.{()}'. Such a
21997 declaration assigns the command code |left_delimiter| to `\.{(}' and
21998 |right_delimiter| to `\.{)}'; the |equiv| of each delimiter is the
21999 hash address of its mate.
22000
22001 @<Cases of |do_statement|...@>=
22002 case delimiters: mp_def_delims(mp); break;
22003
22004 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22005 void mp_def_delims (MP mp) ;
22006
22007 @ @c void mp_def_delims (MP mp) {
22008   pointer l_delim,r_delim; /* the new delimiter pair */
22009   mp_get_clear_symbol(mp); l_delim=mp->cur_sym;
22010   mp_get_clear_symbol(mp); r_delim=mp->cur_sym;
22011   eq_type(l_delim)=left_delimiter; equiv(l_delim)=r_delim;
22012   eq_type(r_delim)=right_delimiter; equiv(r_delim)=l_delim;
22013   mp_get_x_next(mp);
22014 }
22015
22016 @ Here is a procedure that is called when \MP\ has reached a point
22017 where some right delimiter is mandatory.
22018
22019 @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>=
22020 void mp_check_delimiter (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
22021   if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) 
22022     if ( mp->cur_mod==l_delim ) 
22023       return;
22024   if ( mp->cur_sym!=r_delim ) {
22025      mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
22026 @.Missing `)'@>
22027     help2("I found no right delimiter to match a left one. So I've")
22028       ("put one in, behind the scenes; this may fix the problem.");
22029     mp_back_error(mp);
22030   } else { 
22031     print_err("The token `"); mp_print_text(r_delim);
22032 @.The token...delimiter@>
22033     mp_print(mp, "' is no longer a right delimiter");
22034     help3("Strange: This token has lost its former meaning!")
22035       ("I'll read it as a right delimiter this time;")
22036       ("but watch out, I'll probably miss it later.");
22037     mp_error(mp);
22038   }
22039 }
22040
22041 @ The next four commands save or change the values associated with tokens.
22042
22043 @<Cases of |do_statement|...@>=
22044 case save_command: 
22045   do {  
22046     mp_get_symbol(mp); mp_save_variable(mp, mp->cur_sym); mp_get_x_next(mp);
22047   } while (mp->cur_cmd==comma);
22048   break;
22049 case interim_command: mp_do_interim(mp); break;
22050 case let_command: mp_do_let(mp); break;
22051 case new_internal: mp_do_new_internal(mp); break;
22052
22053 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22054 void mp_do_statement (MP mp);
22055 void mp_do_interim (MP mp);
22056
22057 @ @c void mp_do_interim (MP mp) { 
22058   mp_get_x_next(mp);
22059   if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity ) {
22060      print_err("The token `");
22061 @.The token...quantity@>
22062     if ( mp->cur_sym==0 ) mp_print(mp, "(%CAPSULE)");
22063     else mp_print_text(mp->cur_sym);
22064     mp_print(mp, "' isn't an internal quantity");
22065     help1("Something like `tracingonline' should follow `interim'.");
22066     mp_back_error(mp);
22067   } else { 
22068     mp_save_internal(mp, mp->cur_mod); mp_back_input(mp);
22069   }
22070   mp_do_statement(mp);
22071 }
22072
22073 @ The following procedure is careful not to undefine the left-hand symbol
22074 too soon, lest commands like `{\tt let x=x}' have a surprising effect.
22075
22076 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22077 void mp_do_let (MP mp) ;
22078
22079 @ @c void mp_do_let (MP mp) {
22080   pointer l; /* hash location of the left-hand symbol */
22081   mp_get_symbol(mp); l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
22082   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22083      mp_missing_err(mp, "=");
22084 @.Missing `='@>
22085     help3("You should have said `let symbol = something'.")
22086       ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
22087       ("was present. The next token I read will be `something'.");
22088     mp_back_error(mp);
22089   }
22090   mp_get_symbol(mp);
22091   switch (mp->cur_cmd) {
22092   case defined_macro: case secondary_primary_macro:
22093   case tertiary_secondary_macro: case expression_tertiary_macro: 
22094     add_mac_ref(mp->cur_mod);
22095     break;
22096   default: 
22097     break;
22098   }
22099   mp_clear_symbol(mp, l,false); eq_type(l)=mp->cur_cmd;
22100   if ( mp->cur_cmd==tag_token ) equiv(l)=null;
22101   else equiv(l)=mp->cur_mod;
22102   mp_get_x_next(mp);
22103 }
22104
22105 @ @<Declarations@>=
22106 void mp_grow_internals (MP mp, int l);
22107 void mp_do_new_internal (MP mp) ;
22108
22109 @ @c
22110 void mp_grow_internals (MP mp, int l) {
22111   scaled *internal;
22112   char * *int_name; 
22113   int k;
22114   if ( hash_end+l>max_halfword ) {
22115     mp_confusion(mp, "out of memory space"); /* can't be reached */
22116   }
22117   int_name = xmalloc ((l+1),sizeof(char *));
22118   internal = xmalloc ((l+1),sizeof(scaled));
22119   for (k=0;k<=l; k++ ) { 
22120     if (k<=mp->max_internal) {
22121       internal[k]=mp->internal[k]; 
22122       int_name[k]=mp->int_name[k]; 
22123     } else {
22124       internal[k]=0; 
22125       int_name[k]=NULL; 
22126     }
22127   }
22128   xfree(mp->internal); xfree(mp->int_name);
22129   mp->int_name = int_name;
22130   mp->internal = internal;
22131   mp->max_internal = l;
22132 }
22133
22134
22135 void mp_do_new_internal (MP mp) { 
22136   do {  
22137     if ( mp->int_ptr==mp->max_internal ) {
22138       mp_grow_internals(mp, (mp->max_internal + (mp->max_internal>>2)));
22139     }
22140     mp_get_clear_symbol(mp); incr(mp->int_ptr);
22141     eq_type(mp->cur_sym)=internal_quantity; 
22142     equiv(mp->cur_sym)=mp->int_ptr;
22143     if(mp->int_name[mp->int_ptr]!=NULL)
22144       xfree(mp->int_name[mp->int_ptr]);
22145     mp->int_name[mp->int_ptr]=str(text(mp->cur_sym)); 
22146     mp->internal[mp->int_ptr]=0;
22147     mp_get_x_next(mp);
22148   } while (mp->cur_cmd==comma);
22149 }
22150
22151 @ @<Dealloc variables@>=
22152 for (k=0;k<=mp->max_internal;k++) {
22153    xfree(mp->int_name[k]);
22154 }
22155 xfree(mp->internal); 
22156 xfree(mp->int_name); 
22157
22158
22159 @ The various `\&{show}' commands are distinguished by modifier fields
22160 in the usual way.
22161
22162 @d show_token_code 0 /* show the meaning of a single token */
22163 @d show_stats_code 1 /* show current memory and string usage */
22164 @d show_code 2 /* show a list of expressions */
22165 @d show_var_code 3 /* show a variable and its descendents */
22166 @d show_dependencies_code 4 /* show dependent variables in terms of independents */
22167
22168 @<Put each...@>=
22169 mp_primitive(mp, "showtoken",show_command,show_token_code);
22170 @:show_token_}{\&{showtoken} primitive@>
22171 mp_primitive(mp, "showstats",show_command,show_stats_code);
22172 @:show_stats_}{\&{showstats} primitive@>
22173 mp_primitive(mp, "show",show_command,show_code);
22174 @:show_}{\&{show} primitive@>
22175 mp_primitive(mp, "showvariable",show_command,show_var_code);
22176 @:show_var_}{\&{showvariable} primitive@>
22177 mp_primitive(mp, "showdependencies",show_command,show_dependencies_code);
22178 @:show_dependencies_}{\&{showdependencies} primitive@>
22179
22180 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22181 case show_command: 
22182   switch (m) {
22183   case show_token_code:mp_print(mp, "showtoken"); break;
22184   case show_stats_code:mp_print(mp, "showstats"); break;
22185   case show_code:mp_print(mp, "show"); break;
22186   case show_var_code:mp_print(mp, "showvariable"); break;
22187   default: mp_print(mp, "showdependencies"); break;
22188   }
22189   break;
22190
22191 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22192 case show_command:mp_do_show_whatever(mp); break;
22193
22194 @ The value of |cur_mod| controls the |verbosity| in the |print_exp| routine:
22195 if it's |show_code|, complicated structures are abbreviated, otherwise
22196 they aren't.
22197
22198 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22199 void mp_do_show (MP mp) ;
22200
22201 @ @c void mp_do_show (MP mp) { 
22202   do {  
22203     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22204     mp_print_nl(mp, ">> ");
22205 @.>>@>
22206     mp_print_exp(mp, null,2); mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22207   } while (mp->cur_cmd==comma);
22208 }
22209
22210 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22211 void mp_disp_token (MP mp) ;
22212
22213 @ @c void mp_disp_token (MP mp) { 
22214   mp_print_nl(mp, "> ");
22215 @.>\relax@>
22216   if ( mp->cur_sym==0 ) {
22217     @<Show a numeric or string or capsule token@>;
22218   } else { 
22219     mp_print_text(mp->cur_sym); mp_print_char(mp, '=');
22220     if ( eq_type(mp->cur_sym)>=outer_tag ) mp_print(mp, "(outer) ");
22221     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod);
22222     if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) {
22223       mp_print_ln(mp); mp_show_macro(mp, mp->cur_mod,null,100000);
22224     } /* this avoids recursion between |show_macro| and |print_cmd_mod| */
22225 @^recursion@>
22226   }
22227 }
22228
22229 @ @<Show a numeric or string or capsule token@>=
22230
22231   if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
22232     mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
22233   } else if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
22234     mp->g_pointer=mp->cur_mod; mp_print_capsule(mp);
22235   } else  { 
22236     mp_print_char(mp, '"'); 
22237     mp_print_str(mp, mp->cur_mod); mp_print_char(mp, '"');
22238     delete_str_ref(mp->cur_mod);
22239   }
22240 }
22241
22242 @ The following cases of |print_cmd_mod| might arise in connection
22243 with |disp_token|, although they don't correspond to any
22244 primitive tokens.
22245
22246 @<Cases of |print_cmd_...@>=
22247 case left_delimiter:
22248 case right_delimiter: 
22249   if ( c==left_delimiter ) mp_print(mp, "left");
22250   else mp_print(mp, "right");
22251   mp_print(mp, " delimiter that matches "); 
22252   mp_print_text(m);
22253   break;
22254 case tag_token:
22255   if ( m==null ) mp_print(mp, "tag");
22256    else mp_print(mp, "variable");
22257    break;
22258 case defined_macro: 
22259    mp_print(mp, "macro:");
22260    break;
22261 case secondary_primary_macro:
22262 case tertiary_secondary_macro:
22263 case expression_tertiary_macro:
22264   mp_print_cmd_mod(mp, macro_def,c); 
22265   mp_print(mp, "'d macro:");
22266   mp_print_ln(mp); mp_show_token_list(mp, link(link(m)),null,1000,0);
22267   break;
22268 case repeat_loop:
22269   mp_print(mp, "[repeat the loop]");
22270   break;
22271 case internal_quantity:
22272   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
22273   break;
22274
22275 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22276 void mp_do_show_token (MP mp) ;
22277
22278 @ @c void mp_do_show_token (MP mp) { 
22279   do {  
22280     get_t_next; mp_disp_token(mp);
22281     mp_get_x_next(mp);
22282   } while (mp->cur_cmd==comma);
22283 }
22284
22285 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22286 void mp_do_show_stats (MP mp) ;
22287
22288 @ @c void mp_do_show_stats (MP mp) { 
22289   mp_print_nl(mp, "Memory usage ");
22290 @.Memory usage...@>
22291   mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->dyn_used);
22292   if ( false )
22293     mp_print(mp, "unknown");
22294   mp_print(mp, " ("); mp_print_int(mp, mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max-1);
22295   mp_print(mp, " still untouched)"); mp_print_ln(mp);
22296   mp_print_nl(mp, "String usage ");
22297   mp_print_int(mp, mp->strs_in_use-mp->init_str_use);
22298   mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->pool_in_use-mp->init_pool_ptr);
22299   if ( false )
22300     mp_print(mp, "unknown");
22301   mp_print(mp, " (");
22302   mp_print_int(mp, mp->max_strings-1-mp->strs_used_up); mp_print_char(mp, '&');
22303   mp_print_int(mp, mp->pool_size-mp->pool_ptr); 
22304   mp_print(mp, " now untouched)"); mp_print_ln(mp);
22305   mp_get_x_next(mp);
22306 }
22307
22308 @ Here's a recursive procedure that gives an abbreviated account
22309 of a variable, for use by |do_show_var|.
22310
22311 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22312 void mp_disp_var (MP mp,pointer p) ;
22313
22314 @ @c void mp_disp_var (MP mp,pointer p) {
22315   pointer q; /* traverses attributes and subscripts */
22316   int n; /* amount of macro text to show */
22317   if ( type(p)==mp_structured )  {
22318     @<Descend the structure@>;
22319   } else if ( type(p)>=mp_unsuffixed_macro ) {
22320     @<Display a variable macro@>;
22321   } else if ( type(p)!=undefined ){ 
22322     mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p); 
22323     mp_print_char(mp, '=');
22324     mp_print_exp(mp, p,0);
22325   }
22326 }
22327
22328 @ @<Descend the structure@>=
22329
22330   q=attr_head(p);
22331   do {  mp_disp_var(mp, q); q=link(q); } while (q!=end_attr);
22332   q=subscr_head(p);
22333   while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
22334     mp_disp_var(mp, q); q=link(q);
22335   }
22336 }
22337
22338 @ @<Display a variable macro@>=
22339
22340   mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22341   if ( type(p)>mp_unsuffixed_macro ) 
22342     mp_print(mp, "@@#"); /* |suffixed_macro| */
22343   mp_print(mp, "=macro:");
22344   if ( (int)mp->file_offset>=mp->max_print_line-20 ) n=5;
22345   else n=mp->max_print_line-mp->file_offset-15;
22346   mp_show_macro(mp, value(p),null,n);
22347 }
22348
22349 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22350 void mp_do_show_var (MP mp) ;
22351
22352 @ @c void mp_do_show_var (MP mp) { 
22353   do {  
22354     get_t_next;
22355     if ( mp->cur_sym>0 ) if ( mp->cur_sym<=hash_end )
22356       if ( mp->cur_cmd==tag_token ) if ( mp->cur_mod!=null ) {
22357       mp_disp_var(mp, mp->cur_mod); goto DONE;
22358     }
22359    mp_disp_token(mp);
22360   DONE:
22361    mp_get_x_next(mp);
22362   } while (mp->cur_cmd==comma);
22363 }
22364
22365 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22366 void mp_do_show_dependencies (MP mp) ;
22367
22368 @ @c void mp_do_show_dependencies (MP mp) {
22369   pointer p; /* link that runs through all dependencies */
22370   p=link(dep_head);
22371   while ( p!=dep_head ) {
22372     if ( mp_interesting(mp, p) ) {
22373       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22374       if ( type(p)==mp_dependent ) mp_print_char(mp, '=');
22375       else mp_print(mp, " = "); /* extra spaces imply proto-dependency */
22376       mp_print_dependency(mp, dep_list(p),type(p));
22377     }
22378     p=dep_list(p);
22379     while ( info(p)!=null ) p=link(p);
22380     p=link(p);
22381   }
22382   mp_get_x_next(mp);
22383 }
22384
22385 @ Finally we are ready for the procedure that governs all of the
22386 show commands.
22387
22388 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22389 void mp_do_show_whatever (MP mp) ;
22390
22391 @ @c void mp_do_show_whatever (MP mp) { 
22392   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
22393   switch (mp->cur_mod) {
22394   case show_token_code:mp_do_show_token(mp); break;
22395   case show_stats_code:mp_do_show_stats(mp); break;
22396   case show_code:mp_do_show(mp); break;
22397   case show_var_code:mp_do_show_var(mp); break;
22398   case show_dependencies_code:mp_do_show_dependencies(mp); break;
22399   } /* there are no other cases */
22400   if ( mp->internal[mp_showstopping]>0 ){ 
22401     print_err("OK");
22402 @.OK@>
22403     if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) { 
22404       help0; decr(mp->error_count);
22405     } else {
22406       help1("This isn't an error message; I'm just showing something.");
22407     }
22408     if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp);
22409      else mp_put_get_error(mp);
22410   }
22411 }
22412
22413 @ The `\&{addto}' command needs the following additional primitives:
22414
22415 @d double_path_code 0 /* command modifier for `\&{doublepath}' */
22416 @d contour_code 1 /* command modifier for `\&{contour}' */
22417 @d also_code 2 /* command modifier for `\&{also}' */
22418
22419 @ Pre and postscripts need two new identifiers:
22420
22421 @d with_pre_script 11
22422 @d with_post_script 13
22423
22424 @<Put each...@>=
22425 mp_primitive(mp, "doublepath",thing_to_add,double_path_code);
22426 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
22427 mp_primitive(mp, "contour",thing_to_add,contour_code);
22428 @:contour_}{\&{contour} primitive@>
22429 mp_primitive(mp, "also",thing_to_add,also_code);
22430 @:also_}{\&{also} primitive@>
22431 mp_primitive(mp, "withpen",with_option,mp_pen_type);
22432 @:with_pen_}{\&{withpen} primitive@>
22433 mp_primitive(mp, "dashed",with_option,mp_picture_type);
22434 @:dashed_}{\&{dashed} primitive@>
22435 mp_primitive(mp, "withprescript",with_option,with_pre_script);
22436 @:with_pre_script_}{\&{withprescript} primitive@>
22437 mp_primitive(mp, "withpostscript",with_option,with_post_script);
22438 @:with_post_script_}{\&{withpostscript} primitive@>
22439 mp_primitive(mp, "withoutcolor",with_option,mp_no_model);
22440 @:with_color_}{\&{withoutcolor} primitive@>
22441 mp_primitive(mp, "withgreyscale",with_option,mp_grey_model);
22442 @:with_color_}{\&{withgreyscale} primitive@>
22443 mp_primitive(mp, "withcolor",with_option,mp_uninitialized_model);
22444 @:with_color_}{\&{withcolor} primitive@>
22445 /*  \&{withrgbcolor} is an alias for \&{withcolor} */
22446 mp_primitive(mp, "withrgbcolor",with_option,mp_rgb_model);
22447 @:with_color_}{\&{withrgbcolor} primitive@>
22448 mp_primitive(mp, "withcmykcolor",with_option,mp_cmyk_model);
22449 @:with_color_}{\&{withcmykcolor} primitive@>
22450
22451 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22452 case thing_to_add:
22453   if ( m==contour_code ) mp_print(mp, "contour");
22454   else if ( m==double_path_code ) mp_print(mp, "doublepath");
22455   else mp_print(mp, "also");
22456   break;
22457 case with_option:
22458   if ( m==mp_pen_type ) mp_print(mp, "withpen");
22459   else if ( m==with_pre_script ) mp_print(mp, "withprescript");
22460   else if ( m==with_post_script ) mp_print(mp, "withpostscript");
22461   else if ( m==mp_no_model ) mp_print(mp, "withoutcolor");
22462   else if ( m==mp_rgb_model ) mp_print(mp, "withrgbcolor");
22463   else if ( m==mp_uninitialized_model ) mp_print(mp, "withcolor");
22464   else if ( m==mp_cmyk_model ) mp_print(mp, "withcmykcolor");
22465   else if ( m==mp_grey_model ) mp_print(mp, "withgreyscale");
22466   else mp_print(mp, "dashed");
22467   break;
22468
22469 @ The |scan_with_list| procedure parses a $\langle$with list$\rangle$ and
22470 updates the list of graphical objects starting at |p|.  Each $\langle$with
22471 clause$\rangle$ updates all graphical objects whose |type| is compatible.
22472 Other objects are ignored.
22473
22474 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22475 void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) ;
22476
22477 @ @c void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) {
22478   small_number t; /* |cur_mod| of the |with_option| (should match |cur_type|) */
22479   pointer q; /* for list manipulation */
22480   int old_setting; /* saved |selector| setting */
22481   pointer k; /* for finding the near-last item in a list  */
22482   str_number s; /* for string cleanup after combining  */
22483   pointer cp,pp,dp,ap,bp;
22484     /* objects being updated; |void| initially; |null| to suppress update */
22485   cp=mp_void; pp=mp_void; dp=mp_void; ap=mp_void; bp=mp_void;
22486   k=0;
22487   while ( mp->cur_cmd==with_option ){ 
22488     t=mp->cur_mod;
22489     mp_get_x_next(mp);
22490     if ( t!=mp_no_model ) mp_scan_expression(mp);
22491     if (((t==with_pre_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22492      ((t==with_post_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22493      ((t==mp_uninitialized_model)&&
22494         ((mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type)&&(mp->cur_type!=mp_color_type)
22495           &&(mp->cur_type!=mp_known)&&(mp->cur_type!=mp_boolean_type)))||
22496      ((t==mp_cmyk_model)&&(mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type))||
22497      ((t==mp_rgb_model)&&(mp->cur_type!=mp_color_type))||
22498      ((t==mp_grey_model)&&(mp->cur_type!=mp_known))||
22499      ((t==mp_pen_type)&&(mp->cur_type!=t))||
22500      ((t==mp_picture_type)&&(mp->cur_type!=t)) ) {
22501       @<Complain about improper type@>;
22502     } else if ( t==mp_uninitialized_model ) {
22503       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22504       if ( cp!=null )
22505         @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>;
22506       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22507     } else if ( t==mp_rgb_model ) {
22508       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22509       if ( cp!=null )
22510         @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22511       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22512     } else if ( t==mp_cmyk_model ) {
22513       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22514       if ( cp!=null )
22515         @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22516       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22517     } else if ( t==mp_grey_model ) {
22518       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22519       if ( cp!=null )
22520         @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>;
22521       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22522     } else if ( t==mp_no_model ) {
22523       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22524       if ( cp!=null )
22525         @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
22526     } else if ( t==mp_pen_type ) {
22527       if ( pp==mp_void ) @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>;
22528       if ( pp!=null ) {
22529         if ( pen_p(pp)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(pp));
22530         pen_p(pp)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
22531       }
22532     } else if ( t==with_pre_script ) {
22533       if ( ap==mp_void )
22534         ap=p;
22535       while ( (ap!=null)&&(! has_color(ap)) )
22536          ap=link(ap);
22537       if ( ap!=null ) {
22538         if ( pre_script(ap)!=null ) { /*  build a new,combined string  */
22539           s=pre_script(ap);
22540           old_setting=mp->selector;
22541               mp->selector=new_string;
22542           str_room(length(pre_script(ap))+length(mp->cur_exp)+2);
22543               mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
22544           append_char(13);  /* a forced \ps\ newline  */
22545           mp_print_str(mp, pre_script(ap));
22546           pre_script(ap)=mp_make_string(mp);
22547           delete_str_ref(s);
22548           mp->selector=old_setting;
22549         } else {
22550           pre_script(ap)=mp->cur_exp;
22551         }
22552         mp->cur_type=mp_vacuous;
22553       }
22554     } else if ( t==with_post_script ) {
22555       if ( bp==mp_void )
22556         k=p; 
22557       bp=k;
22558       while ( link(k)!=null ) {
22559         k=link(k);
22560         if ( has_color(k) ) bp=k;
22561       }
22562       if ( bp!=null ) {
22563          if ( post_script(bp)!=null ) {
22564            s=post_script(bp);
22565            old_setting=mp->selector;
22566                mp->selector=new_string;
22567            str_room(length(post_script(bp))+length(mp->cur_exp)+2);
22568            mp_print_str(mp, post_script(bp));
22569            append_char(13); /* a forced \ps\ newline  */
22570            mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
22571            post_script(bp)=mp_make_string(mp);
22572            delete_str_ref(s);
22573            mp->selector=old_setting;
22574          } else {
22575            post_script(bp)=mp->cur_exp;
22576          }
22577          mp->cur_type=mp_vacuous;
22578        }
22579     } else { 
22580       if ( dp==mp_void ) {
22581         @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>;
22582       }
22583       if ( dp!=null ) {
22584         if ( dash_p(dp)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(dp));
22585         dash_p(dp)=mp_make_dashes(mp, mp->cur_exp);
22586         dash_scale(dp)=unity;
22587         mp->cur_type=mp_vacuous;
22588       }
22589     }
22590   }
22591   @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into the rest
22592     of the list@>;
22593 };
22594
22595 @ @<Complain about improper type@>=
22596 { exp_err("Improper type");
22597 @.Improper type@>
22598 help2("Next time say `withpen <known pen expression>';")
22599   ("I'll ignore the bad `with' clause and look for another.");
22600 if ( t==with_pre_script )
22601   mp->help_line[1]="Next time say `withprescript <known string expression>';";
22602 else if ( t==with_post_script )
22603   mp->help_line[1]="Next time say `withpostscript <known string expression>';";
22604 else if ( t==mp_picture_type )
22605   mp->help_line[1]="Next time say `dashed <known picture expression>';";
22606 else if ( t==mp_uninitialized_model )
22607   mp->help_line[1]="Next time say `withcolor <known color expression>';";
22608 else if ( t==mp_rgb_model )
22609   mp->help_line[1]="Next time say `withrgbcolor <known color expression>';";
22610 else if ( t==mp_cmyk_model )
22611   mp->help_line[1]="Next time say `withcmykcolor <known cmykcolor expression>';";
22612 else if ( t==mp_grey_model )
22613   mp->help_line[1]="Next time say `withgreyscale <known numeric expression>';";;
22614 mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22615 }
22616
22617 @ Forcing the color to be between |0| and |unity| here guarantees that no
22618 picture will ever contain a color outside the legal range for \ps\ graphics.
22619
22620 @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>=
22621 { if ( mp->cur_type==mp_color_type )
22622    @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>
22623 else if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type )
22624    @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>
22625 else if ( mp->cur_type==mp_known )
22626    @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>
22627 else if ( mp->cur_exp==false_code )
22628    @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
22629 }
22630
22631 @ @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>=
22632 { q=value(mp->cur_exp);
22633 cyan_val(cp)=0;
22634 magenta_val(cp)=0;
22635 yellow_val(cp)=0;
22636 black_val(cp)=0;
22637 red_val(cp)=value(red_part_loc(q));
22638 green_val(cp)=value(green_part_loc(q));
22639 blue_val(cp)=value(blue_part_loc(q));
22640 color_model(cp)=mp_rgb_model;
22641 if ( red_val(cp)<0 ) red_val(cp)=0;
22642 if ( green_val(cp)<0 ) green_val(cp)=0;
22643 if ( blue_val(cp)<0 ) blue_val(cp)=0;
22644 if ( red_val(cp)>unity ) red_val(cp)=unity;
22645 if ( green_val(cp)>unity ) green_val(cp)=unity;
22646 if ( blue_val(cp)>unity ) blue_val(cp)=unity;
22647 }
22648
22649 @ @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>=
22650 { q=value(mp->cur_exp);
22651 cyan_val(cp)=value(cyan_part_loc(q));
22652 magenta_val(cp)=value(magenta_part_loc(q));
22653 yellow_val(cp)=value(yellow_part_loc(q));
22654 black_val(cp)=value(black_part_loc(q));
22655 color_model(cp)=mp_cmyk_model;
22656 if ( cyan_val(cp)<0 ) cyan_val(cp)=0;
22657 if ( magenta_val(cp)<0 ) magenta_val(cp)=0;
22658 if ( yellow_val(cp)<0 ) yellow_val(cp)=0;
22659 if ( black_val(cp)<0 ) black_val(cp)=0;
22660 if ( cyan_val(cp)>unity ) cyan_val(cp)=unity;
22661 if ( magenta_val(cp)>unity ) magenta_val(cp)=unity;
22662 if ( yellow_val(cp)>unity ) yellow_val(cp)=unity;
22663 if ( black_val(cp)>unity ) black_val(cp)=unity;
22664 }
22665
22666 @ @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>=
22667 { q=mp->cur_exp;
22668 cyan_val(cp)=0;
22669 magenta_val(cp)=0;
22670 yellow_val(cp)=0;
22671 black_val(cp)=0;
22672 grey_val(cp)=q;
22673 color_model(cp)=mp_grey_model;
22674 if ( grey_val(cp)<0 ) grey_val(cp)=0;
22675 if ( grey_val(cp)>unity ) grey_val(cp)=unity;
22676 }
22677
22678 @ @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>=
22679 {
22680 cyan_val(cp)=0;
22681 magenta_val(cp)=0;
22682 yellow_val(cp)=0;
22683 black_val(cp)=0;
22684 grey_val(cp)=0;
22685 color_model(cp)=mp_no_model;
22686 }
22687
22688 @ @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>=
22689 { cp=p;
22690   while ( cp!=null ){ 
22691     if ( has_color(cp) ) break;
22692     cp=link(cp);
22693   }
22694 }
22695
22696 @ @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>=
22697 { pp=p;
22698   while ( pp!=null ) {
22699     if ( has_pen(pp) ) break;
22700     pp=link(pp);
22701   }
22702 }
22703
22704 @ @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>=
22705 { dp=p;
22706   while ( dp!=null ) {
22707     if ( type(dp)==mp_stroked_code ) break;
22708     dp=link(dp);
22709   }
22710 }
22711
22712 @ @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into...@>=
22713 @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>;
22714 if ( pp>mp_void ) {
22715   @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>;
22716 }
22717 if ( dp>mp_void ) {
22718   @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>;
22719 }
22720
22721
22722 @ @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>=
22723 { q=link(cp);
22724   while ( q!=null ) { 
22725     if ( has_color(q) ) {
22726       red_val(q)=red_val(cp);
22727       green_val(q)=green_val(cp);
22728       blue_val(q)=blue_val(cp);
22729       black_val(q)=black_val(cp);
22730       color_model(q)=color_model(cp);
22731     }
22732     q=link(q);
22733   }
22734 }
22735
22736 @ @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>=
22737 { q=link(pp);
22738   while ( q!=null ) {
22739     if ( has_pen(q) ) {
22740       if ( pen_p(q)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(q));
22741       pen_p(q)=copy_pen(pen_p(pp));
22742     }
22743     q=link(q);
22744   }
22745 }
22746
22747 @ @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>=
22748 { q=link(dp);
22749   while ( q!=null ) {
22750     if ( type(q)==mp_stroked_code ) {
22751       if ( dash_p(q)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(q));
22752       dash_p(q)=dash_p(dp);
22753       dash_scale(q)=unity;
22754       if ( dash_p(q)!=null ) add_edge_ref(dash_p(q));
22755     }
22756     q=link(q);
22757   }
22758 }
22759
22760 @ One of the things we need to do when we've parsed an \&{addto} or
22761 similar command is find the header of a supposed \&{picture} variable, given
22762 a token list for that variable.  Since the edge structure is about to be
22763 updated, we use |private_edges| to make sure that this is possible.
22764
22765 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22766 pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) ;
22767
22768 @ @c pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) {
22769   pointer p;
22770   pointer cur_edges; /* the return value */
22771   p=mp_find_variable(mp, t); cur_edges=null;
22772   if ( p==null ) { 
22773     mp_obliterated(mp, t); mp_put_get_error(mp);
22774   } else if ( type(p)!=mp_picture_type )  { 
22775     print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, t,null,1000,0);
22776 @.Variable x is the wrong type@>
22777     mp_print(mp, " is the wrong type ("); 
22778     mp_print_type(mp, type(p)); mp_print_char(mp, ')');
22779     help2("I was looking for a \"known\" picture variable.")
22780          ("So I'll not change anything just now."); 
22781     mp_put_get_error(mp);
22782   } else { 
22783     value(p)=mp_private_edges(mp, value(p));
22784     cur_edges=value(p);
22785   }
22786   mp_flush_node_list(mp, t);
22787   return cur_edges;
22788 };
22789
22790 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22791 case add_to_command: mp_do_add_to(mp); break;
22792 case bounds_command:mp_do_bounds(mp); break;
22793
22794 @ @<Put each...@>=
22795 mp_primitive(mp, "clip",bounds_command,mp_start_clip_code);
22796 @:clip_}{\&{clip} primitive@>
22797 mp_primitive(mp, "setbounds",bounds_command,mp_start_bounds_code);
22798 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
22799
22800 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22801 case bounds_command: 
22802   if ( m==mp_start_clip_code ) mp_print(mp, "clip");
22803   else mp_print(mp, "setbounds");
22804   break;
22805
22806 @ The following function parses the beginning of an \&{addto} or \&{clip}
22807 command: it expects a variable name followed by a token with |cur_cmd=sep|
22808 and then an expression.  The function returns the token list for the variable
22809 and stores the command modifier for the separator token in the global variable
22810 |last_add_type|.  We must be careful because this variable might get overwritten
22811 any time we call |get_x_next|.
22812
22813 @<Glob...@>=
22814 quarterword last_add_type;
22815   /* command modifier that identifies the last \&{addto} command */
22816
22817 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22818 pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) ;
22819
22820 @ @c pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) {
22821   pointer lhv; /* variable to add to left */
22822   quarterword add_type=0; /* value to be returned in |last_add_type| */
22823   lhv=null;
22824   mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=sep; mp_scan_primary(mp);
22825   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) {
22826     @<Abandon edges command because there's no variable@>;
22827   } else  { 
22828     lhv=mp->cur_exp; add_type=mp->cur_mod;
22829     mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22830   }
22831   mp->last_add_type=add_type;
22832   return lhv;
22833 }
22834
22835 @ @<Abandon edges command because there's no variable@>=
22836 { exp_err("Not a suitable variable");
22837 @.Not a suitable variable@>
22838   help4("At this point I needed to see the name of a picture variable.")
22839     ("(Or perhaps you have indeed presented me with one; I might")
22840     ("have missed it, if it wasn't followed by the proper token.)")
22841     ("So I'll not change anything just now.");
22842   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22843 }
22844
22845 @ Here is an example of how to use |start_draw_cmd|.
22846
22847 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22848 void mp_do_bounds (MP mp) ;
22849
22850 @ @c void mp_do_bounds (MP mp) {
22851   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
22852   pointer p; /* for list manipulation */
22853   integer m; /* initial value of |cur_mod| */
22854   m=mp->cur_mod;
22855   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, to_token);
22856   if ( lhv!=null ) {
22857     lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
22858     if ( lhe==null ) {
22859       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22860     } else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
22861       exp_err("Improper `clip'");
22862 @.Improper `addto'@>
22863       help2("This expression should have specified a known path.")
22864         ("So I'll not change anything just now."); 
22865       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22866     } else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
22867       @<Complain about a non-cycle@>;
22868     } else {
22869       @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add it to |lhe|@>;
22870     }
22871   }
22872 }
22873
22874 @ @<Complain about a non-cycle@>=
22875 { print_err("Not a cycle");
22876 @.Not a cycle@>
22877   help2("That contour should have ended with `..cycle' or `&cycle'.")
22878     ("So I'll not change anything just now."); mp_put_get_error(mp);
22879 }
22880
22881 @ @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add...@>=
22882 { p=mp_new_bounds_node(mp, mp->cur_exp,m);
22883   link(p)=link(dummy_loc(lhe));
22884   link(dummy_loc(lhe))=p;
22885   if ( obj_tail(lhe)==dummy_loc(lhe) ) obj_tail(lhe)=p;
22886   p=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[stop_type(m)]);
22887   type(p)=stop_type(m);
22888   link(obj_tail(lhe))=p;
22889   obj_tail(lhe)=p;
22890   mp_init_bbox(mp, lhe);
22891 }
22892
22893 @ The |do_add_to| procedure is a little like |do_clip| but there are a lot more
22894 cases to deal with.
22895
22896 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22897 void mp_do_add_to (MP mp) ;
22898
22899 @ @c void mp_do_add_to (MP mp) {
22900   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
22901   pointer p; /* the graphical object or list for |scan_with_list| to update */
22902   pointer e; /* an edge structure to be merged */
22903   quarterword add_type; /* |also_code|, |contour_code|, or |double_path_code| */
22904   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, thing_to_add); add_type=mp->last_add_type;
22905   if ( lhv!=null ) {
22906     if ( add_type==also_code ) {
22907       @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e| and |p|
22908        appropriately@>;
22909     } else {
22910       @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current
22911         expression@>;
22912     }
22913     mp_scan_with_list(mp, p);
22914     @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>;
22915   }
22916 }
22917
22918 @ Setting |p:=null| causes the $\langle$with list$\rangle$ to be ignored;
22919 setting |e:=null| prevents anything from being added to |lhe|.
22920
22921 @ @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e|...@>=
22922
22923   p=null; e=null;
22924   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
22925     exp_err("Improper `addto'");
22926 @.Improper `addto'@>
22927     help2("This expression should have specified a known picture.")
22928       ("So I'll not change anything just now."); mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22929   } else { 
22930     e=mp_private_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_vacuous;
22931     p=link(dummy_loc(e));
22932   }
22933 }
22934
22935 @ In this case |add_type<>also_code| so setting |p:=null| suppresses future
22936 attempts to add to the edge structure.
22937
22938 @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current...@>=
22939 { e=null; p=null;
22940   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
22941   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
22942     exp_err("Improper `addto'");
22943 @.Improper `addto'@>
22944     help2("This expression should have specified a known path.")
22945       ("So I'll not change anything just now."); 
22946     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22947   } else if ( add_type==contour_code ) {
22948     if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
22949       @<Complain about a non-cycle@>;
22950     } else { 
22951       p=mp_new_fill_node(mp, mp->cur_exp);
22952       mp->cur_type=mp_vacuous;
22953     }
22954   } else { 
22955     p=mp_new_stroked_node(mp, mp->cur_exp);
22956     mp->cur_type=mp_vacuous;
22957   }
22958 }
22959
22960 @ @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>=
22961 lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
22962 if ( lhe==null ) {
22963   if ( (e==null)&&(p!=null) ) e=mp_toss_gr_object(mp, p);
22964   if ( e!=null ) delete_edge_ref(e);
22965 } else if ( add_type==also_code ) {
22966   if ( e!=null ) {
22967     @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>;
22968   } else { 
22969     do_nothing;
22970   }
22971 } else if ( p!=null ) {
22972   link(obj_tail(lhe))=p;
22973   obj_tail(lhe)=p;
22974   if ( add_type==double_path_code )
22975     if ( pen_p(p)==null ) 
22976       pen_p(p)=mp_get_pen_circle(mp, 0);
22977 }
22978
22979 @ @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>=
22980 { if ( link(dummy_loc(e))!=null ) {
22981     link(obj_tail(lhe))=link(dummy_loc(e));
22982     obj_tail(lhe)=obj_tail(e);
22983     obj_tail(e)=dummy_loc(e);
22984     link(dummy_loc(e))=null;
22985     mp_flush_dash_list(mp, lhe);
22986   }
22987   mp_toss_edges(mp, e);
22988 }
22989
22990 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22991 case ship_out_command: mp_do_ship_out(mp); break;
22992
22993 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22994 @<Declare the function called |tfm_check|@>;
22995 @<Declare the \ps\ output procedures@>;
22996 void mp_do_ship_out (MP mp) ;
22997
22998 @ @c void mp_do_ship_out (MP mp) {
22999   integer c; /* the character code */
23000   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23001   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23002     @<Complain that it's not a known picture@>;
23003   } else { 
23004     c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]) % 256;
23005     if ( c<0 ) c=c+256;
23006     @<Store the width information for character code~|c|@>;
23007     mp_ship_out(mp, mp->cur_exp);
23008     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23009   }
23010 }
23011
23012 @ @<Complain that it's not a known picture@>=
23013
23014   exp_err("Not a known picture");
23015   help1("I can only output known pictures.");
23016   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23017 }
23018
23019 @ The \&{everyjob} command simply assigns a nonzero value to the global variable
23020 |start_sym|.
23021
23022 @<Cases of |do_statement|...@>=
23023 case every_job_command: 
23024   mp_get_symbol(mp); mp->start_sym=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
23025   break;
23026
23027 @ @<Glob...@>=
23028 halfword start_sym; /* a symbolic token to insert at beginning of job */
23029
23030 @ @<Set init...@>=
23031 mp->start_sym=0;
23032
23033 @ Finally, we have only the ``message'' commands remaining.
23034
23035 @d message_code 0
23036 @d err_message_code 1
23037 @d err_help_code 2
23038 @d filename_template_code 3
23039 @d print_with_leading_zeroes(A)  g = mp->pool_ptr;
23040               mp_print_int(mp, (A)); g = mp->pool_ptr-g;
23041               if ( f>g ) {
23042                 mp->pool_ptr = mp->pool_ptr - g;
23043                 while ( f>g ) {
23044                   mp_print_char(mp, '0');
23045                   decr(f);
23046                   };
23047                 mp_print_int(mp, (A));
23048               };
23049               f = 0
23050
23051 @<Put each...@>=
23052 mp_primitive(mp, "message",message_command,message_code);
23053 @:message_}{\&{message} primitive@>
23054 mp_primitive(mp, "errmessage",message_command,err_message_code);
23055 @:err_message_}{\&{errmessage} primitive@>
23056 mp_primitive(mp, "errhelp",message_command,err_help_code);
23057 @:err_help_}{\&{errhelp} primitive@>
23058 mp_primitive(mp, "filenametemplate",message_command,filename_template_code);
23059 @:filename_template_}{\&{filenametemplate} primitive@>
23060
23061 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23062 case message_command: 
23063   if ( m<err_message_code ) mp_print(mp, "message");
23064   else if ( m==err_message_code ) mp_print(mp, "errmessage");
23065   else if ( m==filename_template_code ) mp_print(mp, "filenametemplate");
23066   else mp_print(mp, "errhelp");
23067   break;
23068
23069 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23070 case message_command: mp_do_message(mp); break;
23071
23072 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23073 @<Declare a procedure called |no_string_err|@>;
23074 void mp_do_message (MP mp) ;
23075
23076
23077 @c void mp_do_message (MP mp) {
23078   int m; /* the type of message */
23079   m=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23080   if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23081     mp_no_string_err(mp, "A message should be a known string expression.");
23082   else {
23083     switch (m) {
23084     case message_code: 
23085       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23086       break;
23087     case err_message_code:
23088       @<Print string |cur_exp| as an error message@>;
23089       break;
23090     case err_help_code:
23091       @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>;
23092       break;
23093     case filename_template_code:
23094       @<Save the filename template@>;
23095       break;
23096     } /* there are no other cases */
23097   }
23098   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23099 }
23100
23101 @ @<Declare a procedure called |no_string_err|@>=
23102 void mp_no_string_err (MP mp,char *s) { 
23103    exp_err("Not a string");
23104 @.Not a string@>
23105   help1(s);
23106   mp_put_get_error(mp);
23107 }
23108
23109 @ The global variable |err_help| is zero when the user has most recently
23110 given an empty help string, or if none has ever been given.
23111
23112 @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>=
23113
23114   if ( mp->err_help!=0 ) delete_str_ref(mp->err_help);
23115   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->err_help=0;
23116   else  { mp->err_help=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->err_help); }
23117 }
23118
23119 @ If \&{errmessage} occurs often in |mp_scroll_mode|, without user-defined
23120 \&{errhelp}, we don't want to give a long help message each time. So we
23121 give a verbose explanation only once.
23122
23123 @<Glob...@>=
23124 boolean long_help_seen; /* has the long \.{\\errmessage} help been used? */
23125
23126 @ @<Set init...@>=mp->long_help_seen=false;
23127
23128 @ @<Print string |cur_exp| as an error message@>=
23129
23130   print_err(""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23131   if ( mp->err_help!=0 ) {
23132     mp->use_err_help=true;
23133   } else if ( mp->long_help_seen ) { 
23134     help1("(That was another `errmessage'.)") ; 
23135   } else  { 
23136    if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) mp->long_help_seen=true;
23137     help4("This error message was generated by an `errmessage'")
23138      ("command, so I can\'t give any explicit help.")
23139      ("Pretend that you're Miss Marple: Examine all clues,")
23140 @^Marple, Jane@>
23141      ("and deduce the truth by inspired guesses.");
23142   }
23143   mp_put_get_error(mp); mp->use_err_help=false;
23144 }
23145
23146 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23147 case write_command: mp_do_write(mp); break;
23148
23149 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23150 void mp_do_write (MP mp) ;
23151
23152 @ @c void mp_do_write (MP mp) {
23153   str_number t; /* the line of text to be written */
23154   write_index n,n0; /* for searching |wr_fname| and |wr_file| arrays */
23155   int old_setting; /* for saving |selector| during output */
23156   mp_get_x_next(mp);
23157   mp_scan_expression(mp);
23158   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
23159     mp_no_string_err(mp, "The text to be written should be a known string expression");
23160   } else if ( mp->cur_cmd!=to_token ) { 
23161     print_err("Missing `to' clause");
23162     help1("A write command should end with `to <filename>'");
23163     mp_put_get_error(mp);
23164   } else { 
23165     t=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
23166     mp_get_x_next(mp);
23167     mp_scan_expression(mp);
23168     if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23169       mp_no_string_err(mp, "I can\'t write to that file name.  It isn't a known string");
23170     else {
23171       @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>;
23172     }
23173     delete_str_ref(t);
23174   }
23175   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23176 }
23177
23178 @ @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>=
23179
23180   @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if
23181     |cur_exp| must be inserted@>;
23182   if ( mp_str_vs_str(mp, t,mp->eof_line)==0 ) {
23183     @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>;
23184   } else { 
23185     old_setting=mp->selector;
23186     mp->selector=n+write_file;
23187     mp_print_str(mp, t); mp_print_ln(mp);
23188     mp->selector = old_setting;
23189   }
23190 }
23191
23192 @ @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if...@>=
23193 {
23194   char *fn = str(mp->cur_exp);
23195   n=mp->write_files;
23196   n0=mp->write_files;
23197   while (mp_xstrcmp(fn,mp->wr_fname[n])!=0) { 
23198     if ( n==0 ) { /* bottom reached */
23199           if ( n0==mp->write_files ) {
23200         if ( mp->write_files<mp->max_write_files ) {
23201           incr(mp->write_files);
23202         } else {
23203           FILE **wr_file;
23204           char **wr_fname;
23205               write_index l,k;
23206           l = mp->max_write_files + (mp->max_write_files>>2);
23207           wr_file = xmalloc((l+1),sizeof(FILE *));
23208           wr_fname = xmalloc((l+1),sizeof(char *));
23209               for (k=0;k<=l;k++) {
23210             if (k<=mp->max_write_files) {
23211                   wr_file[k]=mp->wr_file[k]; 
23212               wr_fname[k]=mp->wr_fname[k];
23213             } else {
23214                   wr_file[k]=0; 
23215               wr_fname[k]=NULL;
23216             }
23217           }
23218               xfree(mp->wr_file); xfree(mp->wr_fname);
23219           mp->max_write_files = l;
23220           mp->wr_file = wr_file;
23221           mp->wr_fname = wr_fname;
23222         }
23223       }
23224       n=n0;
23225       mp_open_write_file(mp, fn ,n);
23226     } else { 
23227       decr(n);
23228           if ( mp->wr_fname[n]==NULL )  n0=n; 
23229     }
23230   }
23231 }
23232
23233 @ @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>=
23234 { fclose(mp->wr_file[n]);
23235   xfree(mp->wr_fname[n]);
23236   mp->wr_fname[n]=NULL;
23237   if ( n==mp->write_files-1 ) mp->write_files=n;
23238 }
23239
23240
23241 @* \[42] Writing font metric data.
23242 \TeX\ gets its knowledge about fonts from font metric files, also called
23243 \.{TFM} files; the `\.T' in `\.{TFM}' stands for \TeX,
23244 but other programs know about them too. One of \MP's duties is to
23245 write \.{TFM} files so that the user's fonts can readily be
23246 applied to typesetting.
23247 @:TFM files}{\.{TFM} files@>
23248 @^font metric files@>
23249
23250 The information in a \.{TFM} file appears in a sequence of 8-bit bytes.
23251 Since the number of bytes is always a multiple of~4, we could
23252 also regard the file as a sequence of 32-bit words, but \MP\ uses the
23253 byte interpretation. The format of \.{TFM} files was designed by
23254 Lyle Ramshaw in 1980. The intent is to convey a lot of different kinds
23255 @^Ramshaw, Lyle Harold@>
23256 of information in a compact but useful form.
23257
23258 @<Glob...@>=
23259 FILE * tfm_file; /* the font metric output goes here */
23260 char * metric_file_name; /* full name of the font metric file */
23261
23262 @ The first 24 bytes (6 words) of a \.{TFM} file contain twelve 16-bit
23263 integers that give the lengths of the various subsequent portions
23264 of the file. These twelve integers are, in order:
23265 $$\vbox{\halign{\hfil#&$\null=\null$#\hfil\cr
23266 |lf|&length of the entire file, in words;\cr
23267 |lh|&length of the header data, in words;\cr
23268 |bc|&smallest character code in the font;\cr
23269 |ec|&largest character code in the font;\cr
23270 |nw|&number of words in the width table;\cr
23271 |nh|&number of words in the height table;\cr
23272 |nd|&number of words in the depth table;\cr
23273 |ni|&number of words in the italic correction table;\cr
23274 |nl|&number of words in the lig/kern table;\cr
23275 |nk|&number of words in the kern table;\cr
23276 |ne|&number of words in the extensible character table;\cr
23277 |np|&number of font parameter words.\cr}}$$
23278 They are all nonnegative and less than $2^{15}$. We must have |bc-1<=ec<=255|,
23279 |ne<=256|, and
23280 $$\hbox{|lf=6+lh+(ec-bc+1)+nw+nh+nd+ni+nl+nk+ne+np|.}$$
23281 Note that a font may contain as many as 256 characters (if |bc=0| and |ec=255|),
23282 and as few as 0 characters (if |bc=ec+1|).
23283
23284 Incidentally, when two or more 8-bit bytes are combined to form an integer of
23285 16 or more bits, the most significant bytes appear first in the file.
23286 This is called BigEndian order.
23287 @^BigEndian order@>
23288
23289 @ The rest of the \.{TFM} file may be regarded as a sequence of ten data
23290 arrays.
23291
23292 The most important data type used here is a |fix_word|, which is
23293 a 32-bit representation of a binary fraction. A |fix_word| is a signed
23294 quantity, with the two's complement of the entire word used to represent
23295 negation. Of the 32 bits in a |fix_word|, exactly 12 are to the left of the
23296 binary point; thus, the largest |fix_word| value is $2048-2^{-20}$, and
23297 the smallest is $-2048$. We will see below, however, that all but two of
23298 the |fix_word| values must lie between $-16$ and $+16$.
23299
23300 @ The first data array is a block of header information, which contains
23301 general facts about the font. The header must contain at least two words,
23302 |header[0]| and |header[1]|, whose meaning is explained below.  Additional
23303 header information of use to other software routines might also be
23304 included, and \MP\ will generate it if the \.{headerbyte} command occurs.
23305 For example, 16 more words of header information are in use at the Xerox
23306 Palo Alto Research Center; the first ten specify the character coding
23307 scheme used (e.g., `\.{XEROX TEXT}' or `\.{TEX MATHSY}'), the next five
23308 give the font family name (e.g., `\.{HELVETICA}' or `\.{CMSY}'), and the
23309 last gives the ``face byte.''
23310
23311 \yskip\hang|header[0]| is a 32-bit check sum that \MP\ will copy into
23312 the \.{GF} output file. This helps ensure consistency between files,
23313 since \TeX\ records the check sums from the \.{TFM}'s it reads, and these
23314 should match the check sums on actual fonts that are used.  The actual
23315 relation between this check sum and the rest of the \.{TFM} file is not
23316 important; the check sum is simply an identification number with the
23317 property that incompatible fonts almost always have distinct check sums.
23318 @^check sum@>
23319
23320 \yskip\hang|header[1]| is a |fix_word| containing the design size of the
23321 font, in units of \TeX\ points. This number must be at least 1.0; it is
23322 fairly arbitrary, but usually the design size is 10.0 for a ``10 point''
23323 font, i.e., a font that was designed to look best at a 10-point size,
23324 whatever that really means. When a \TeX\ user asks for a font `\.{at}
23325 $\delta$ \.{pt}', the effect is to override the design size and replace it
23326 by $\delta$, and to multiply the $x$ and~$y$ coordinates of the points in
23327 the font image by a factor of $\delta$ divided by the design size.  {\sl
23328 All other dimensions in the\/ \.{TFM} file are |fix_word|\kern-1pt\
23329 numbers in design-size units.} Thus, for example, the value of |param[6]|,
23330 which defines the \.{em} unit, is often the |fix_word| value $2^{20}=1.0$,
23331 since many fonts have a design size equal to one em.  The other dimensions
23332 must be less than 16 design-size units in absolute value; thus,
23333 |header[1]| and |param[1]| are the only |fix_word| entries in the whole
23334 \.{TFM} file whose first byte might be something besides 0 or 255.
23335
23336 @ Next comes the |char_info| array, which contains one |char_info_word|
23337 per character. Each word in this part of the file contains six fields
23338 packed into four bytes as follows.
23339
23340 \yskip\hang first byte: |width_index| (8 bits)\par
23341 \hang second byte: |height_index| (4 bits) times 16, plus |depth_index|
23342   (4~bits)\par
23343 \hang third byte: |italic_index| (6 bits) times 4, plus |tag|
23344   (2~bits)\par
23345 \hang fourth byte: |remainder| (8 bits)\par
23346 \yskip\noindent
23347 The actual width of a character is \\{width}|[width_index]|, in design-size
23348 units; this is a device for compressing information, since many characters
23349 have the same width. Since it is quite common for many characters
23350 to have the same height, depth, or italic correction, the \.{TFM} format
23351 imposes a limit of 16 different heights, 16 different depths, and
23352 64 different italic corrections.
23353
23354 Incidentally, the relation $\\{width}[0]=\\{height}[0]=\\{depth}[0]=
23355 \\{italic}[0]=0$ should always hold, so that an index of zero implies a
23356 value of zero.  The |width_index| should never be zero unless the
23357 character does not exist in the font, since a character is valid if and
23358 only if it lies between |bc| and |ec| and has a nonzero |width_index|.
23359
23360 @ The |tag| field in a |char_info_word| has four values that explain how to
23361 interpret the |remainder| field.
23362
23363 \yskip\hang|tag=0| (|no_tag|) means that |remainder| is unused.\par
23364 \hang|tag=1| (|lig_tag|) means that this character has a ligature/kerning
23365 program starting at location |remainder| in the |lig_kern| array.\par
23366 \hang|tag=2| (|list_tag|) means that this character is part of a chain of
23367 characters of ascending sizes, and not the largest in the chain.  The
23368 |remainder| field gives the character code of the next larger character.\par
23369 \hang|tag=3| (|ext_tag|) means that this character code represents an
23370 extensible character, i.e., a character that is built up of smaller pieces
23371 so that it can be made arbitrarily large. The pieces are specified in
23372 |exten[remainder]|.\par
23373 \yskip\noindent
23374 Characters with |tag=2| and |tag=3| are treated as characters with |tag=0|
23375 unless they are used in special circumstances in math formulas. For example,
23376 \TeX's \.{\\sum} operation looks for a |list_tag|, and the \.{\\left}
23377 operation looks for both |list_tag| and |ext_tag|.
23378
23379 @d no_tag 0 /* vanilla character */
23380 @d lig_tag 1 /* character has a ligature/kerning program */
23381 @d list_tag 2 /* character has a successor in a charlist */
23382 @d ext_tag 3 /* character is extensible */
23383
23384 @ The |lig_kern| array contains instructions in a simple programming language
23385 that explains what to do for special letter pairs. Each word in this array is a
23386 |lig_kern_command| of four bytes.
23387
23388 \yskip\hang first byte: |skip_byte|, indicates that this is the final program
23389   step if the byte is 128 or more, otherwise the next step is obtained by
23390   skipping this number of intervening steps.\par
23391 \hang second byte: |next_char|, ``if |next_char| follows the current character,
23392   then perform the operation and stop, otherwise continue.''\par
23393 \hang third byte: |op_byte|, indicates a ligature step if less than~128,
23394   a kern step otherwise.\par
23395 \hang fourth byte: |remainder|.\par
23396 \yskip\noindent
23397 In a kern step, an
23398 additional space equal to |kern[256*(op_byte-128)+remainder]| is inserted
23399 between the current character and |next_char|. This amount is
23400 often negative, so that the characters are brought closer together
23401 by kerning; but it might be positive.
23402
23403 There are eight kinds of ligature steps, having |op_byte| codes $4a+2b+c$ where
23404 $0\le a\le b+c$ and $0\le b,c\le1$. The character whose code is
23405 |remainder| is inserted between the current character and |next_char|;
23406 then the current character is deleted if $b=0$, and |next_char| is
23407 deleted if $c=0$; then we pass over $a$~characters to reach the next
23408 current character (which may have a ligature/kerning program of its own).
23409
23410 If the very first instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23411 the |next_char| byte is the so-called right boundary character of this font;
23412 the value of |next_char| need not lie between |bc| and~|ec|.
23413 If the very last instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23414 there is a special ligature/kerning program for a left boundary character,
23415 beginning at location |256*op_byte+remainder|.
23416 The interpretation is that \TeX\ puts implicit boundary characters
23417 before and after each consecutive string of characters from the same font.
23418 These implicit characters do not appear in the output, but they can affect
23419 ligatures and kerning.
23420
23421 If the very first instruction of a character's |lig_kern| program has
23422 |skip_byte>128|, the program actually begins in location
23423 |256*op_byte+remainder|. This feature allows access to large |lig_kern|
23424 arrays, because the first instruction must otherwise
23425 appear in a location |<=255|.
23426
23427 Any instruction with |skip_byte>128| in the |lig_kern| array must satisfy
23428 the condition
23429 $$\hbox{|256*op_byte+remainder<nl|.}$$
23430 If such an instruction is encountered during
23431 normal program execution, it denotes an unconditional halt; no ligature
23432 command is performed.
23433
23434 @d stop_flag (128)
23435   /* value indicating `\.{STOP}' in a lig/kern program */
23436 @d kern_flag (128) /* op code for a kern step */
23437 @d skip_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b0
23438 @d next_char(A) mp->lig_kern[(A)].b1
23439 @d op_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b2
23440 @d rem_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b3
23441
23442 @ Extensible characters are specified by an |extensible_recipe|, which
23443 consists of four bytes called |top|, |mid|, |bot|, and |rep| (in this
23444 order). These bytes are the character codes of individual pieces used to
23445 build up a large symbol.  If |top|, |mid|, or |bot| are zero, they are not
23446 present in the built-up result. For example, an extensible vertical line is
23447 like an extensible bracket, except that the top and bottom pieces are missing.
23448
23449 Let $T$, $M$, $B$, and $R$ denote the respective pieces, or an empty box
23450 if the piece isn't present. Then the extensible characters have the form
23451 $TR^kMR^kB$ from top to bottom, for some |k>=0|, unless $M$ is absent;
23452 in the latter case we can have $TR^kB$ for both even and odd values of~|k|.
23453 The width of the extensible character is the width of $R$; and the
23454 height-plus-depth is the sum of the individual height-plus-depths of the
23455 components used, since the pieces are butted together in a vertical list.
23456
23457 @d ext_top(A) mp->exten[(A)].b0 /* |top| piece in a recipe */
23458 @d ext_mid(A) mp->exten[(A)].b1 /* |mid| piece in a recipe */
23459 @d ext_bot(A) mp->exten[(A)].b2 /* |bot| piece in a recipe */
23460 @d ext_rep(A) mp->exten[(A)].b3 /* |rep| piece in a recipe */
23461
23462 @ The final portion of a \.{TFM} file is the |param| array, which is another
23463 sequence of |fix_word| values.
23464
23465 \yskip\hang|param[1]=slant| is the amount of italic slant, which is used
23466 to help position accents. For example, |slant=.25| means that when you go
23467 up one unit, you also go .25 units to the right. The |slant| is a pure
23468 number; it is the only |fix_word| other than the design size itself that is
23469 not scaled by the design size.
23470
23471 \hang|param[2]=space| is the normal spacing between words in text.
23472 Note that character 040 in the font need not have anything to do with
23473 blank spaces.
23474
23475 \hang|param[3]=space_stretch| is the amount of glue stretching between words.
23476
23477 \hang|param[4]=space_shrink| is the amount of glue shrinking between words.
23478
23479 \hang|param[5]=x_height| is the size of one ex in the font; it is also
23480 the height of letters for which accents don't have to be raised or lowered.
23481
23482 \hang|param[6]=quad| is the size of one em in the font.
23483
23484 \hang|param[7]=extra_space| is the amount added to |param[2]| at the
23485 ends of sentences.
23486
23487 \yskip\noindent
23488 If fewer than seven parameters are present, \TeX\ sets the missing parameters
23489 to zero.
23490
23491 @d slant_code 1
23492 @d space_code 2
23493 @d space_stretch_code 3
23494 @d space_shrink_code 4
23495 @d x_height_code 5
23496 @d quad_code 6
23497 @d extra_space_code 7
23498
23499 @ So that is what \.{TFM} files hold. One of \MP's duties is to output such
23500 information, and it does this all at once at the end of a job.
23501 In order to prepare for such frenetic activity, it squirrels away the
23502 necessary facts in various arrays as information becomes available.
23503
23504 Character dimensions (\&{charwd}, \&{charht}, \&{chardp}, and \&{charic})
23505 are stored respectively in |tfm_width|, |tfm_height|, |tfm_depth|, and
23506 |tfm_ital_corr|. Other information about a character (e.g., about
23507 its ligatures or successors) is accessible via the |char_tag| and
23508 |char_remainder| arrays. Other information about the font as a whole
23509 is kept in additional arrays called |header_byte|, |lig_kern|,
23510 |kern|, |exten|, and |param|.
23511
23512 @d max_tfm_int 32510
23513 @d undefined_label max_tfm_int /* an undefined local label */
23514
23515 @<Glob...@>=
23516 #define TFM_ITEMS 257
23517 eight_bits bc;
23518 eight_bits ec; /* smallest and largest character codes shipped out */
23519 scaled tfm_width[TFM_ITEMS]; /* \&{charwd} values */
23520 scaled tfm_height[TFM_ITEMS]; /* \&{charht} values */
23521 scaled tfm_depth[TFM_ITEMS]; /* \&{chardp} values */
23522 scaled tfm_ital_corr[TFM_ITEMS]; /* \&{charic} values */
23523 boolean char_exists[TFM_ITEMS]; /* has this code been shipped out? */
23524 int char_tag[TFM_ITEMS]; /* |remainder| category */
23525 int char_remainder[TFM_ITEMS]; /* the |remainder| byte */
23526 char *header_byte; /* bytes of the \.{TFM} header */
23527 int header_last; /* last initialized \.{TFM} header byte */
23528 int header_size; /* size of the \.{TFM} header */
23529 four_quarters *lig_kern; /* the ligature/kern table */
23530 short nl; /* the number of ligature/kern steps so far */
23531 scaled *kern; /* distinct kerning amounts */
23532 short nk; /* the number of distinct kerns so far */
23533 four_quarters exten[TFM_ITEMS]; /* extensible character recipes */
23534 short ne; /* the number of extensible characters so far */
23535 scaled *param; /* \&{fontinfo} parameters */
23536 short np; /* the largest \&{fontinfo} parameter specified so far */
23537 short nw;short nh;short nd;short ni; /* sizes of \.{TFM} subtables */
23538 short skip_table[TFM_ITEMS]; /* local label status */
23539 boolean lk_started; /* has there been a lig/kern step in this command yet? */
23540 integer bchar; /* right boundary character */
23541 short bch_label; /* left boundary starting location */
23542 short ll;short lll; /* registers used for lig/kern processing */
23543 short label_loc[257]; /* lig/kern starting addresses */
23544 eight_bits label_char[257]; /* characters for |label_loc| */
23545 short label_ptr; /* highest position occupied in |label_loc| */
23546
23547 @ @<Allocate or initialize ...@>=
23548 mp->header_last = 0; mp->header_size = 128; /* just for init */
23549 mp->header_byte = xmalloc(mp->header_size, sizeof(char));
23550 mp->lig_kern = NULL; /* allocated when needed */
23551 mp->kern = NULL; /* allocated when needed */ 
23552 mp->param = NULL; /* allocated when needed */
23553
23554 @ @<Dealloc variables@>=
23555 xfree(mp->header_byte);
23556 xfree(mp->lig_kern);
23557 xfree(mp->kern);
23558 xfree(mp->param);
23559
23560 @ @<Set init...@>=
23561 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
23562   mp->tfm_width[k]=0; mp->tfm_height[k]=0; mp->tfm_depth[k]=0; mp->tfm_ital_corr[k]=0;
23563   mp->char_exists[k]=false; mp->char_tag[k]=no_tag; mp->char_remainder[k]=0;
23564   mp->skip_table[k]=undefined_label;
23565 };
23566 memset(mp->header_byte,0,mp->header_size);
23567 mp->bc=255; mp->ec=0; mp->nl=0; mp->nk=0; mp->ne=0; mp->np=0;
23568 mp->internal[mp_boundary_char]=-unity;
23569 mp->bch_label=undefined_label;
23570 mp->label_loc[0]=-1; mp->label_ptr=0;
23571
23572 @ @<Declarations@>=
23573 scaled mp_tfm_check (MP mp,small_number m) ;
23574
23575 @ @<Declare the function called |tfm_check|@>=
23576 scaled mp_tfm_check (MP mp,small_number m) {
23577   if ( abs(mp->internal[m])>=fraction_half ) {
23578     print_err("Enormous "); mp_print(mp, mp->int_name[m]);
23579 @.Enormous charwd...@>
23580 @.Enormous chardp...@>
23581 @.Enormous charht...@>
23582 @.Enormous charic...@>
23583 @.Enormous designsize...@>
23584     mp_print(mp, " has been reduced");
23585     help1("Font metric dimensions must be less than 2048pt.");
23586     mp_put_get_error(mp);
23587     if ( mp->internal[m]>0 ) return (fraction_half-1);
23588     else return (1-fraction_half);
23589   } else {
23590     return mp->internal[m];
23591   }
23592 }
23593
23594 @ @<Store the width information for character code~|c|@>=
23595 if ( c<mp->bc ) mp->bc=c;
23596 if ( c>mp->ec ) mp->ec=c;
23597 mp->char_exists[c]=true;
23598 mp->tfm_width[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_wd);
23599 mp->tfm_height[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ht);
23600 mp->tfm_depth[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_dp);
23601 mp->tfm_ital_corr[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ic)
23602
23603 @ Now let's consider \MP's special \.{TFM}-oriented commands.
23604
23605 @<Cases of |do_statement|...@>=
23606 case tfm_command: mp_do_tfm_command(mp); break;
23607
23608 @ @d char_list_code 0
23609 @d lig_table_code 1
23610 @d extensible_code 2
23611 @d header_byte_code 3
23612 @d font_dimen_code 4
23613
23614 @<Put each...@>=
23615 mp_primitive(mp, "charlist",tfm_command,char_list_code);
23616 @:char_list_}{\&{charlist} primitive@>
23617 mp_primitive(mp, "ligtable",tfm_command,lig_table_code);
23618 @:lig_table_}{\&{ligtable} primitive@>
23619 mp_primitive(mp, "extensible",tfm_command,extensible_code);
23620 @:extensible_}{\&{extensible} primitive@>
23621 mp_primitive(mp, "headerbyte",tfm_command,header_byte_code);
23622 @:header_byte_}{\&{headerbyte} primitive@>
23623 mp_primitive(mp, "fontdimen",tfm_command,font_dimen_code);
23624 @:font_dimen_}{\&{fontdimen} primitive@>
23625
23626 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23627 case tfm_command: 
23628   switch (m) {
23629   case char_list_code:mp_print(mp, "charlist"); break;
23630   case lig_table_code:mp_print(mp, "ligtable"); break;
23631   case extensible_code:mp_print(mp, "extensible"); break;
23632   case header_byte_code:mp_print(mp, "headerbyte"); break;
23633   default: mp_print(mp, "fontdimen"); break;
23634   }
23635   break;
23636
23637 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23638 eight_bits mp_get_code (MP mp) ;
23639
23640 @ @c eight_bits mp_get_code (MP mp) { /* scans a character code value */
23641   integer c; /* the code value found */
23642   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23643   if ( mp->cur_type==mp_known ) { 
23644     c=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
23645     if ( c>=0 ) if ( c<256 ) return c;
23646   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
23647     if ( length(mp->cur_exp)==1 )  { 
23648       c=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
23649       return c;
23650     }
23651   }
23652   exp_err("Invalid code has been replaced by 0");
23653 @.Invalid code...@>
23654   help2("I was looking for a number between 0 and 255, or for a")
23655        ("string of length 1. Didn't find it; will use 0 instead.");
23656   mp_put_get_flush_error(mp, 0); c=0;
23657   return c;
23658 };
23659
23660 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23661 void mp_set_tag (MP mp,halfword c, small_number t, halfword r) ;
23662
23663 @ @c void mp_set_tag (MP mp,halfword c, small_number t, halfword r) { 
23664   if ( mp->char_tag[c]==no_tag ) {
23665     mp->char_tag[c]=t; mp->char_remainder[c]=r;
23666     if ( t==lig_tag ){ 
23667       incr(mp->label_ptr); mp->label_loc[mp->label_ptr]=r; 
23668       mp->label_char[mp->label_ptr]=c;
23669     }
23670   } else {
23671     @<Complain about a character tag conflict@>;
23672   }
23673 }
23674
23675 @ @<Complain about a character tag conflict@>=
23676
23677   print_err("Character ");
23678   if ( (c>' ')&&(c<127) ) mp_print_char(mp,c);
23679   else if ( c==256 ) mp_print(mp, "||");
23680   else  { mp_print(mp, "code "); mp_print_int(mp, c); };
23681   mp_print(mp, " is already ");
23682 @.Character c is already...@>
23683   switch (mp->char_tag[c]) {
23684   case lig_tag: mp_print(mp, "in a ligtable"); break;
23685   case list_tag: mp_print(mp, "in a charlist"); break;
23686   case ext_tag: mp_print(mp, "extensible"); break;
23687   } /* there are no other cases */
23688   help2("It's not legal to label a character more than once.")
23689     ("So I'll not change anything just now.");
23690   mp_put_get_error(mp); 
23691 }
23692
23693 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23694 void mp_do_tfm_command (MP mp) ;
23695
23696 @ @c void mp_do_tfm_command (MP mp) {
23697   int c,cc; /* character codes */
23698   int k; /* index into the |kern| array */
23699   int j; /* index into |header_byte| or |param| */
23700   switch (mp->cur_mod) {
23701   case char_list_code: 
23702     c=mp_get_code(mp);
23703      /* we will store a list of character successors */
23704     while ( mp->cur_cmd==colon )   { 
23705       cc=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,list_tag,cc); c=cc;
23706     };
23707     break;
23708   case lig_table_code: 
23709     if (mp->lig_kern==NULL) 
23710        mp->lig_kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(four_quarters));
23711     if (mp->kern==NULL) 
23712        mp->kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
23713     @<Store a list of ligature/kern steps@>;
23714     break;
23715   case extensible_code: 
23716     @<Define an extensible recipe@>;
23717     break;
23718   case header_byte_code: 
23719   case font_dimen_code: 
23720     c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
23721     mp_scan_expression(mp);
23722     if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<half_unit) ) {
23723       exp_err("Improper location");
23724 @.Improper location@>
23725       help2("I was looking for a known, positive number.")
23726        ("For safety's sake I'll ignore the present command.");
23727       mp_put_get_error(mp);
23728     } else  { 
23729       j=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
23730       if ( mp->cur_cmd!=colon ) {
23731         mp_missing_err(mp, ":");
23732 @.Missing `:'@>
23733         help1("A colon should follow a headerbyte or fontinfo location.");
23734         mp_back_error(mp);
23735       }
23736       if ( c==header_byte_code ) { 
23737         @<Store a list of header bytes@>;
23738       } else {     
23739         if (mp->param==NULL) 
23740           mp->param = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
23741         @<Store a list of font dimensions@>;
23742       }
23743     }
23744     break;
23745   } /* there are no other cases */
23746 };
23747
23748 @ @<Store a list of ligature/kern steps@>=
23749
23750   mp->lk_started=false;
23751 CONTINUE: 
23752   mp_get_x_next(mp);
23753   if ((mp->cur_cmd==skip_to)&& mp->lk_started )
23754     @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>;
23755   if ( mp->cur_cmd==bchar_label ) { c=256; mp->cur_cmd=colon; }
23756   else { mp_back_input(mp); c=mp_get_code(mp); };
23757   if ((mp->cur_cmd==colon)||(mp->cur_cmd==double_colon)) {
23758     @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>;
23759   }
23760   if ( mp->cur_cmd==lig_kern_token ) { 
23761     @<Compile a ligature/kern command@>; 
23762   } else  { 
23763     print_err("Illegal ligtable step");
23764 @.Illegal ligtable step@>
23765     help1("I was looking for `=:' or `kern' here.");
23766     mp_back_error(mp); next_char(mp->nl)=qi(0); 
23767     op_byte(mp->nl)=qi(0); rem_byte(mp->nl)=qi(0);
23768     skip_byte(mp->nl)=stop_flag+1; /* this specifies an unconditional stop */
23769   }
23770   if ( mp->nl==max_tfm_int) mp_fatal_error(mp, "ligtable too large");
23771   incr(mp->nl);
23772   if ( mp->cur_cmd==comma ) goto CONTINUE;
23773   if ( skip_byte(mp->nl-1)<stop_flag ) skip_byte(mp->nl-1)=stop_flag;
23774 }
23775 DONE:
23776
23777 @ @<Put each...@>=
23778 mp_primitive(mp, "=:",lig_kern_token,0);
23779 @:=:_}{\.{=:} primitive@>
23780 mp_primitive(mp, "=:|",lig_kern_token,1);
23781 @:=:/_}{\.{=:\char'174} primitive@>
23782 mp_primitive(mp, "=:|>",lig_kern_token,5);
23783 @:=:/>_}{\.{=:\char'174>} primitive@>
23784 mp_primitive(mp, "|=:",lig_kern_token,2);
23785 @:=:/_}{\.{\char'174=:} primitive@>
23786 mp_primitive(mp, "|=:>",lig_kern_token,6);
23787 @:=:/>_}{\.{\char'174=:>} primitive@>
23788 mp_primitive(mp, "|=:|",lig_kern_token,3);
23789 @:=:/_}{\.{\char'174=:\char'174} primitive@>
23790 mp_primitive(mp, "|=:|>",lig_kern_token,7);
23791 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>} primitive@>
23792 mp_primitive(mp, "|=:|>>",lig_kern_token,11);
23793 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>>} primitive@>
23794 mp_primitive(mp, "kern",lig_kern_token,128);
23795 @:kern_}{\&{kern} primitive@>
23796
23797 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23798 case lig_kern_token: 
23799   switch (m) {
23800   case 0:mp_print(mp, "=:"); break;
23801   case 1:mp_print(mp, "=:|"); break;
23802   case 2:mp_print(mp, "|=:"); break;
23803   case 3:mp_print(mp, "|=:|"); break;
23804   case 5:mp_print(mp, "=:|>"); break;
23805   case 6:mp_print(mp, "|=:>"); break;
23806   case 7:mp_print(mp, "|=:|>"); break;
23807   case 11:mp_print(mp, "|=:|>>"); break;
23808   default: mp_print(mp, "kern"); break;
23809   }
23810   break;
23811
23812 @ Local labels are implemented by maintaining the |skip_table| array,
23813 where |skip_table[c]| is either |undefined_label| or the address of the
23814 most recent lig/kern instruction that skips to local label~|c|. In the
23815 latter case, the |skip_byte| in that instruction will (temporarily)
23816 be zero if there were no prior skips to this label, or it will be the
23817 distance to the prior skip.
23818
23819 We may need to cancel skips that span more than 127 lig/kern steps.
23820
23821 @d cancel_skips(A) mp->ll=(A);
23822   do {  
23823     mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll)); 
23824     skip_byte(mp->ll)=stop_flag; mp->ll=mp->ll-mp->lll;
23825   } while (mp->lll!=0)
23826 @d skip_error(A) { print_err("Too far to skip");
23827 @.Too far to skip@>
23828   help1("At most 127 lig/kern steps can separate skipto1 from 1::.");
23829   mp_error(mp); cancel_skips((A));
23830   }
23831
23832 @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>=
23833
23834   c=mp_get_code(mp);
23835   if ( mp->nl-mp->skip_table[c]>128 ) { /* |skip_table[c]<<nl<=undefined_label| */
23836     skip_error(mp->skip_table[c]); mp->skip_table[c]=undefined_label;
23837   }
23838   if ( mp->skip_table[c]==undefined_label ) skip_byte(mp->nl-1)=qi(0);
23839   else skip_byte(mp->nl-1)=qi(mp->nl-mp->skip_table[c]-1);
23840   mp->skip_table[c]=mp->nl-1; goto DONE;
23841 }
23842
23843 @ @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>=
23844
23845   if ( mp->cur_cmd==colon ) {
23846     if ( c==256 ) mp->bch_label=mp->nl;
23847     else mp_set_tag(mp, c,lig_tag,mp->nl);
23848   } else if ( mp->skip_table[c]<undefined_label ) {
23849     mp->ll=mp->skip_table[c]; mp->skip_table[c]=undefined_label;
23850     do {  
23851       mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll));
23852       if ( mp->nl-mp->ll>128 ) {
23853         skip_error(mp->ll); goto CONTINUE;
23854       }
23855       skip_byte(mp->ll)=qi(mp->nl-mp->ll-1); mp->ll=mp->ll-mp->lll;
23856     } while (mp->lll!=0);
23857   }
23858   goto CONTINUE;
23859 }
23860
23861 @ @<Compile a ligature/kern...@>=
23862
23863   next_char(mp->nl)=qi(c); skip_byte(mp->nl)=qi(0);
23864   if ( mp->cur_mod<128 ) { /* ligature op */
23865     op_byte(mp->nl)=qi(mp->cur_mod); rem_byte(mp->nl)=qi(mp_get_code(mp));
23866   } else { 
23867     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23868     if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
23869       exp_err("Improper kern");
23870 @.Improper kern@>
23871       help2("The amount of kern should be a known numeric value.")
23872         ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
23873       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23874     }
23875     mp->kern[mp->nk]=mp->cur_exp;
23876     k=0; 
23877     while ( mp->kern[k]!=mp->cur_exp ) incr(k);
23878     if ( k==mp->nk ) {
23879       if ( mp->nk==max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many TFM kerns");
23880       incr(mp->nk);
23881     }
23882     op_byte(mp->nl)=kern_flag+(k / 256);
23883     rem_byte(mp->nl)=qi((k % 256));
23884   }
23885   mp->lk_started=true;
23886 }
23887
23888 @ @d missing_extensible_punctuation(A) 
23889   { mp_missing_err(mp, (A));
23890 @.Missing `\char`\#'@>
23891   help1("I'm processing `extensible c: t,m,b,r'."); mp_back_error(mp);
23892   }
23893
23894 @<Define an extensible recipe@>=
23895
23896   if ( mp->ne==256 ) mp_fatal_error(mp, "too many extensible recipies");
23897   c=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,ext_tag,mp->ne);
23898   if ( mp->cur_cmd!=colon ) missing_extensible_punctuation(":");
23899   ext_top(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23900   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23901   ext_mid(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23902   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23903   ext_bot(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23904   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23905   ext_rep(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23906   incr(mp->ne);
23907 }
23908
23909 @ The header could contain ASCII zeroes, so can't use |strdup|.
23910
23911 @<Store a list of header bytes@>=
23912 do {  
23913   if ( j>=mp->header_size ) {
23914     int l = mp->header_size + (mp->header_size >> 2);
23915     char *t = xmalloc(l,sizeof(char));
23916     memset(t,0,l); 
23917     memcpy(t,mp->header_byte,mp->header_size);
23918     xfree (mp->header_byte);
23919     mp->header_byte = t;
23920     mp->header_size = l;
23921   }
23922   mp->header_byte[j]=mp_get_code(mp); 
23923   incr(j); incr(mp->header_last);
23924 } while (mp->cur_cmd==comma)
23925
23926 @ @<Store a list of font dimensions@>=
23927 do {  
23928   if ( j>max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many fontdimens");
23929   while ( j>mp->np ) { incr(mp->np); mp->param[mp->np]=0; };
23930   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23931   if ( mp->cur_type!=mp_known ){ 
23932     exp_err("Improper font parameter");
23933 @.Improper font parameter@>
23934     help1("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
23935     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23936   }
23937   mp->param[j]=mp->cur_exp; incr(j);
23938 } while (mp->cur_cmd==comma)
23939
23940 @ OK: We've stored all the data that is needed for the \.{TFM} file.
23941 All that remains is to output it in the correct format.
23942
23943 An interesting problem needs to be solved in this connection, because
23944 the \.{TFM} format allows at most 256~widths, 16~heights, 16~depths,
23945 and 64~italic corrections. If the data has more distinct values than
23946 this, we want to meet the necessary restrictions by perturbing the
23947 given values as little as possible.
23948
23949 \MP\ solves this problem in two steps. First the values of a given
23950 kind (widths, heights, depths, or italic corrections) are sorted;
23951 then the list of sorted values is perturbed, if necessary.
23952
23953 The sorting operation is facilitated by having a special node of
23954 essentially infinite |value| at the end of the current list.
23955
23956 @<Initialize table entries...@>=
23957 value(inf_val)=fraction_four;
23958
23959 @ Straight linear insertion is good enough for sorting, since the lists
23960 are usually not terribly long. As we work on the data, the current list
23961 will start at |link(temp_head)| and end at |inf_val|; the nodes in this
23962 list will be in increasing order of their |value| fields.
23963
23964 Given such a list, the |sort_in| function takes a value and returns a pointer
23965 to where that value can be found in the list. The value is inserted in
23966 the proper place, if necessary.
23967
23968 At the time we need to do these operations, most of \MP's work has been
23969 completed, so we will have plenty of memory to play with. The value nodes
23970 that are allocated for sorting will never be returned to free storage.
23971
23972 @d clear_the_list link(temp_head)=inf_val
23973
23974 @c pointer mp_sort_in (MP mp,scaled v) {
23975   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
23976   p=temp_head;
23977   while (1) { 
23978     q=link(p);
23979     if ( v<=value(q) ) break;
23980     p=q;
23981   }
23982   if ( v<value(q) ) {
23983     r=mp_get_node(mp, value_node_size); value(r)=v; link(r)=q; link(p)=r;
23984   }
23985   return link(p);
23986 }
23987
23988 @ Now we come to the interesting part, where we reduce the list if necessary
23989 until it has the required size. The |min_cover| routine is basic to this
23990 process; it computes the minimum number~|m| such that the values of the
23991 current sorted list can be covered by |m|~intervals of width~|d|. It
23992 also sets the global value |perturbation| to the smallest value $d'>d$
23993 such that the covering found by this algorithm would be different.
23994
23995 In particular, |min_cover(0)| returns the number of distinct values in the
23996 current list and sets |perturbation| to the minimum distance between
23997 adjacent values.
23998
23999 @c integer mp_min_cover (MP mp,scaled d) {
24000   pointer p; /* runs through the current list */
24001   scaled l; /* the least element covered by the current interval */
24002   integer m; /* lower bound on the size of the minimum cover */
24003   m=0; p=link(temp_head); mp->perturbation=el_gordo;
24004   while ( p!=inf_val ){ 
24005     incr(m); l=value(p);
24006     do {  p=link(p); } while (value(p)<=l+d);
24007     if ( value(p)-l<mp->perturbation ) 
24008       mp->perturbation=value(p)-l;
24009   }
24010   return m;
24011 }
24012
24013 @ @<Glob...@>=
24014 scaled perturbation; /* quantity related to \.{TFM} rounding */
24015 integer excess; /* the list is this much too long */
24016
24017 @ The smallest |d| such that a given list can be covered with |m| intervals
24018 is determined by the |threshold| routine, which is sort of an inverse
24019 to |min_cover|. The idea is to increase the interval size rapidly until
24020 finding the range, then to go sequentially until the exact borderline has
24021 been discovered.
24022
24023 @c scaled mp_threshold (MP mp,integer m) {
24024   scaled d; /* lower bound on the smallest interval size */
24025   mp->excess=mp_min_cover(mp, 0)-m;
24026   if ( mp->excess<=0 ) {
24027     return 0;
24028   } else  { 
24029     do {  
24030       d=mp->perturbation;
24031     } while (mp_min_cover(mp, d+d)>m);
24032     while ( mp_min_cover(mp, d)>m ) 
24033       d=mp->perturbation;
24034     return d;
24035   }
24036 }
24037
24038 @ The |skimp| procedure reduces the current list to at most |m| entries,
24039 by changing values if necessary. It also sets |info(p):=k| if |value(p)|
24040 is the |k|th distinct value on the resulting list, and it sets
24041 |perturbation| to the maximum amount by which a |value| field has
24042 been changed. The size of the resulting list is returned as the
24043 value of |skimp|.
24044
24045 @c integer mp_skimp (MP mp,integer m) {
24046   scaled d; /* the size of intervals being coalesced */
24047   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24048   scaled l; /* the least value in the current interval */
24049   scaled v; /* a compromise value */
24050   d=mp_threshold(mp, m); mp->perturbation=0;
24051   q=temp_head; m=0; p=link(temp_head);
24052   while ( p!=inf_val ) {
24053     incr(m); l=value(p); info(p)=m;
24054     if ( value(link(p))<=l+d ) {
24055       @<Replace an interval of values by its midpoint@>;
24056     }
24057     q=p; p=link(p);
24058   }
24059   return m;
24060 }
24061
24062 @ @<Replace an interval...@>=
24063
24064   do {  
24065     p=link(p); info(p)=m;
24066     decr(mp->excess); if ( mp->excess==0 ) d=0;
24067   } while (value(link(p))<=l+d);
24068   v=l+halfp(value(p)-l);
24069   if ( value(p)-v>mp->perturbation ) 
24070     mp->perturbation=value(p)-v;
24071   r=q;
24072   do {  
24073     r=link(r); value(r)=v;
24074   } while (r!=p);
24075   link(q)=p; /* remove duplicate values from the current list */
24076 }
24077
24078 @ A warning message is issued whenever something is perturbed by
24079 more than 1/16\thinspace pt.
24080
24081 @c void mp_tfm_warning (MP mp,small_number m) { 
24082   mp_print_nl(mp, "(some "); 
24083   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24084 @.some charwds...@>
24085 @.some chardps...@>
24086 @.some charhts...@>
24087 @.some charics...@>
24088   mp_print(mp, " values had to be adjusted by as much as ");
24089   mp_print_scaled(mp, mp->perturbation); mp_print(mp, "pt)");
24090 }
24091
24092 @ Here's an example of how we use these routines.
24093 The width data needs to be perturbed only if there are 256 distinct
24094 widths, but \MP\ must check for this case even though it is
24095 highly unusual.
24096
24097 An integer variable |k| will be defined when we use this code.
24098 The |dimen_head| array will contain pointers to the sorted
24099 lists of dimensions.
24100
24101 @<Massage the \.{TFM} widths@>=
24102 clear_the_list;
24103 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++)  {
24104   if ( mp->char_exists[k] )
24105     mp->tfm_width[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_width[k]);
24106 }
24107 mp->nw=mp_skimp(mp, 255)+1; mp->dimen_head[1]=link(temp_head);
24108 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_wd)
24109
24110 @ @<Glob...@>=
24111 pointer dimen_head[5]; /* lists of \.{TFM} dimensions */
24112
24113 @ Heights, depths, and italic corrections are different from widths
24114 not only because their list length is more severely restricted, but
24115 also because zero values do not need to be put into the lists.
24116
24117 @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>=
24118 clear_the_list;
24119 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24120   if ( mp->char_exists[k] ) {
24121     if ( mp->tfm_height[k]==0 ) mp->tfm_height[k]=zero_val;
24122     else mp->tfm_height[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_height[k]);
24123   }
24124 }
24125 mp->nh=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[2]=link(temp_head);
24126 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ht);
24127 clear_the_list;
24128 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24129   if ( mp->char_exists[k] ) {
24130     if ( mp->tfm_depth[k]==0 ) mp->tfm_depth[k]=zero_val;
24131     else mp->tfm_depth[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_depth[k]);
24132   }
24133 }
24134 mp->nd=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[3]=link(temp_head);
24135 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_dp);
24136 clear_the_list;
24137 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24138   if ( mp->char_exists[k] ) {
24139     if ( mp->tfm_ital_corr[k]==0 ) mp->tfm_ital_corr[k]=zero_val;
24140     else mp->tfm_ital_corr[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_ital_corr[k]);
24141   }
24142 }
24143 mp->ni=mp_skimp(mp, 63)+1; mp->dimen_head[4]=link(temp_head);
24144 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ic)
24145
24146 @ @<Initialize table entries...@>=
24147 value(zero_val)=0; info(zero_val)=0;
24148
24149 @ Bytes 5--8 of the header are set to the design size, unless the user has
24150 some crazy reason for specifying them differently.
24151
24152 Error messages are not allowed at the time this procedure is called,
24153 so a warning is printed instead.
24154
24155 The value of |max_tfm_dimen| is calculated so that
24156 $$\hbox{|make_scaled(16*max_tfm_dimen,internal[mp_design_size])|}
24157  < \\{three\_bytes}.$$
24158
24159 @d three_bytes 0100000000 /* $2^{24}$ */
24160
24161 @c 
24162 void mp_fix_design_size (MP mp) {
24163   scaled d; /* the design size */
24164   d=mp->internal[mp_design_size];
24165   if ( (d<unity)||(d>=fraction_half) ) {
24166     if ( d!=0 )
24167       mp_print_nl(mp, "(illegal design size has been changed to 128pt)");
24168 @.illegal design size...@>
24169     d=040000000; mp->internal[mp_design_size]=d;
24170   }
24171   if ( mp->header_byte[4]<0 ) if ( mp->header_byte[5]<0 )
24172     if ( mp->header_byte[6]<0 ) if ( mp->header_byte[7]<0 ) {
24173      mp->header_byte[4]=d / 04000000;
24174      mp->header_byte[5]=(d / 4096) % 256;
24175      mp->header_byte[6]=(d / 16) % 256;
24176      mp->header_byte[7]=(d % 16)*16;
24177   };
24178   mp->max_tfm_dimen=16*mp->internal[mp_design_size]-mp->internal[mp_design_size] / 010000000;
24179   if ( mp->max_tfm_dimen>=fraction_half ) mp->max_tfm_dimen=fraction_half-1;
24180 }
24181
24182 @ The |dimen_out| procedure computes a |fix_word| relative to the
24183 design size. If the data was out of range, it is corrected and the
24184 global variable |tfm_changed| is increased by~one.
24185
24186 @c integer mp_dimen_out (MP mp,scaled x) { 
24187   if ( abs(x)>mp->max_tfm_dimen ) {
24188     incr(mp->tfm_changed);
24189     if ( x>0 ) x=three_bytes-1; else x=1-three_bytes;
24190   } else {
24191     x=mp_make_scaled(mp, x*16,mp->internal[mp_design_size]);
24192   }
24193   return x;
24194 }
24195
24196 @ @<Glob...@>=
24197 scaled max_tfm_dimen; /* bound on widths, heights, kerns, etc. */
24198 integer tfm_changed; /* the number of data entries that were out of bounds */
24199
24200 @ If the user has not specified any of the first four header bytes,
24201 the |fix_check_sum| procedure replaces them by a ``check sum'' computed
24202 from the |tfm_width| data relative to the design size.
24203 @^check sum@>
24204
24205 @c void mp_fix_check_sum (MP mp) {
24206   eight_bits k; /* runs through character codes */
24207   eight_bits B1,B2,B3,B4; /* bytes of the check sum */
24208   integer x;  /* hash value used in check sum computation */
24209   if ( mp->header_byte[0]==0 && mp->header_byte[1]==0 &&
24210        mp->header_byte[2]==0 && mp->header_byte[3]==0 ) {
24211     @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>;
24212     mp->header_byte[0]=B1; mp->header_byte[1]=B2;
24213     mp->header_byte[2]=B3; mp->header_byte[3]=B4; 
24214     return;
24215   }
24216 }
24217
24218 @ @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>=
24219 B1=mp->bc; B2=mp->ec; B3=mp->bc; B4=mp->ec; mp->tfm_changed=0;
24220 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) { 
24221   if ( mp->char_exists[k] ) {
24222     x=mp_dimen_out(mp, value(mp->tfm_width[k]))+(k+4)*020000000; /* this is positive */
24223     B1=(B1+B1+x) % 255;
24224     B2=(B2+B2+x) % 253;
24225     B3=(B3+B3+x) % 251;
24226     B4=(B4+B4+x) % 247;
24227   }
24228 }
24229
24230 @ Finally we're ready to actually write the \.{TFM} information.
24231 Here are some utility routines for this purpose.
24232
24233 @d tfm_out(A) fputc((A),mp->tfm_file) /* output one byte to |tfm_file| */
24234
24235 @c void mp_tfm_two (MP mp,integer x) { /* output two bytes to |tfm_file| */
24236   tfm_out(x / 256); tfm_out(x % 256);
24237 }
24238 void mp_tfm_four (MP mp,integer x) { /* output four bytes to |tfm_file| */
24239   if ( x>=0 ) tfm_out(x / three_bytes);
24240   else { 
24241     x=x+010000000000; /* use two's complement for negative values */
24242     x=x+010000000000;
24243     tfm_out((x / three_bytes) + 128);
24244   };
24245   x=x % three_bytes; tfm_out(x / unity);
24246   x=x % unity; tfm_out(x / 0400);
24247   tfm_out(x % 0400);
24248 }
24249 void mp_tfm_qqqq (MP mp,four_quarters x) { /* output four quarterwords to |tfm_file| */
24250   tfm_out(qo(x.b0)); tfm_out(qo(x.b1)); 
24251   tfm_out(qo(x.b2)); tfm_out(qo(x.b3));
24252 }
24253
24254 @ @<Finish the \.{TFM} file@>=
24255 if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24256 mp_pack_job_name(mp, ".tfm");
24257 while ( ! mp_b_open_out(mp, &mp->tfm_file, mp_filetype_metrics) )
24258   mp_prompt_file_name(mp, "file name for font metrics",".tfm");
24259 mp->metric_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
24260 @<Output the subfile sizes and header bytes@>;
24261 @<Output the character information bytes, then
24262   output the dimensions themselves@>;
24263 @<Output the ligature/kern program@>;
24264 @<Output the extensible character recipes and the font metric parameters@>;
24265   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
24266   @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>;
24267 mp_print_nl(mp, "Font metrics written on "); 
24268 mp_print(mp, mp->metric_file_name); mp_print_char(mp, '.');
24269 @.Font metrics written...@>
24270 fclose(mp->tfm_file)
24271
24272 @ Integer variables |lh|, |k|, and |lk_offset| will be defined when we use
24273 this code.
24274
24275 @<Output the subfile sizes and header bytes@>=
24276 k=mp->header_last;
24277 LH=(k+3) / 4; /* this is the number of header words */
24278 if ( mp->bc>mp->ec ) mp->bc=1; /* if there are no characters, |ec=0| and |bc=1| */
24279 @<Compute the ligature/kern program offset and implant the
24280   left boundary label@>;
24281 mp_tfm_two(mp,6+LH+(mp->ec-mp->bc+1)+mp->nw+mp->nh+mp->nd+mp->ni+mp->nl
24282      +lk_offset+mp->nk+mp->ne+mp->np);
24283   /* this is the total number of file words that will be output */
24284 mp_tfm_two(mp, LH); mp_tfm_two(mp, mp->bc); mp_tfm_two(mp, mp->ec); 
24285 mp_tfm_two(mp, mp->nw); mp_tfm_two(mp, mp->nh);
24286 mp_tfm_two(mp, mp->nd); mp_tfm_two(mp, mp->ni); mp_tfm_two(mp, mp->nl+lk_offset); 
24287 mp_tfm_two(mp, mp->nk); mp_tfm_two(mp, mp->ne);
24288 mp_tfm_two(mp, mp->np);
24289 for (k=0;k< 4*LH;k++)   { 
24290   tfm_out(mp->header_byte[k]);
24291 }
24292
24293 @ @<Output the character information bytes...@>=
24294 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24295   if ( ! mp->char_exists[k] ) {
24296     mp_tfm_four(mp, 0);
24297   } else { 
24298     tfm_out(info(mp->tfm_width[k])); /* the width index */
24299     tfm_out((info(mp->tfm_height[k]))*16+info(mp->tfm_depth[k]));
24300     tfm_out((info(mp->tfm_ital_corr[k]))*4+mp->char_tag[k]);
24301     tfm_out(mp->char_remainder[k]);
24302   };
24303 }
24304 mp->tfm_changed=0;
24305 for (k=1;k<=4;k++) { 
24306   mp_tfm_four(mp, 0); p=mp->dimen_head[k];
24307   while ( p!=inf_val ) {
24308     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, value(p))); p=link(p);
24309   }
24310 }
24311
24312
24313 @ We need to output special instructions at the beginning of the
24314 |lig_kern| array in order to specify the right boundary character
24315 and/or to handle starting addresses that exceed 255. The |label_loc|
24316 and |label_char| arrays have been set up to record all the
24317 starting addresses; we have $-1=|label_loc|[0]<|label_loc|[1]\le\cdots
24318 \le|label_loc|[|label_ptr]|$.
24319
24320 @<Compute the ligature/kern program offset...@>=
24321 mp->bchar=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_boundary_char]);
24322 if ((mp->bchar<0)||(mp->bchar>255))
24323   { mp->bchar=-1; mp->lk_started=false; lk_offset=0; }
24324 else { mp->lk_started=true; lk_offset=1; };
24325 @<Find the minimum |lk_offset| and adjust all remainders@>;
24326 if ( mp->bch_label<undefined_label )
24327   { skip_byte(mp->nl)=qi(255); next_char(mp->nl)=qi(0);
24328   op_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)/ 256));
24329   rem_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)% 256));
24330   incr(mp->nl); /* possibly |nl=lig_table_size+1| */
24331   }
24332
24333 @ @<Find the minimum |lk_offset|...@>=
24334 k=mp->label_ptr; /* pointer to the largest unallocated label */
24335 if ( mp->label_loc[k]+lk_offset>255 ) {
24336   lk_offset=0; mp->lk_started=false; /* location 0 can do double duty */
24337   do {  
24338     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24339     while ( mp->label_loc[k-1]==mp->label_loc[k] ) {
24340        decr(k); mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24341     }
24342     incr(lk_offset); decr(k);
24343   } while (! (lk_offset+mp->label_loc[k]<256));
24344     /* N.B.: |lk_offset=256| satisfies this when |k=0| */
24345 };
24346 if ( lk_offset>0 ) {
24347   while ( k>0 ) {
24348     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]
24349      =mp->char_remainder[mp->label_char[k]]+lk_offset;
24350     decr(k);
24351   }
24352 }
24353
24354 @ @<Output the ligature/kern program@>=
24355 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24356   if ( mp->skip_table[k]<undefined_label ) {
24357      mp_print_nl(mp, "(local label "); mp_print_int(mp, k); mp_print(mp, ":: was missing)");
24358 @.local label l:: was missing@>
24359     cancel_skips(mp->skip_table[k]);
24360   }
24361 }
24362 if ( mp->lk_started ) { /* |lk_offset=1| for the special |bchar| */
24363   tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar); mp_tfm_two(mp, 0);
24364 } else {
24365   for (k=1;k<=lk_offset;k++) {/* output the redirection specs */
24366     mp->ll=mp->label_loc[mp->label_ptr];
24367     if ( mp->bchar<0 ) { tfm_out(254); tfm_out(0);   }
24368     else { tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar);   };
24369     mp_tfm_two(mp, mp->ll+lk_offset);
24370     do {  
24371       decr(mp->label_ptr);
24372     } while (! (mp->label_loc[mp->label_ptr]<mp->ll));
24373   }
24374 }
24375 for (k=0;k<=mp->nl-1;k++) mp_tfm_qqqq(mp, mp->lig_kern[k]);
24376 for (k=0;k<=mp->nk-1;k++) mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->kern[k]))
24377
24378 @ @<Output the extensible character recipes...@>=
24379 for (k=0;k<=mp->ne-1;k++) 
24380   mp_tfm_qqqq(mp, mp->exten[k]);
24381 for (k=1;k<=mp->np;k++) {
24382   if ( k==1 ) {
24383     if ( abs(mp->param[1])<fraction_half ) {
24384       mp_tfm_four(mp, mp->param[1]*16);
24385     } else  { 
24386       incr(mp->tfm_changed);
24387       if ( mp->param[1]>0 ) mp_tfm_four(mp, el_gordo);
24388       else mp_tfm_four(mp, -el_gordo);
24389     }
24390   } else {
24391     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->param[k]));
24392   }
24393 }
24394 if ( mp->tfm_changed>0 )  { 
24395   if ( mp->tfm_changed==1 ) mp_print_nl(mp, "(a font metric dimension");
24396 @.a font metric dimension...@>
24397   else  { 
24398     mp_print_nl(mp, "("); mp_print_int(mp, mp->tfm_changed);
24399 @.font metric dimensions...@>
24400     mp_print(mp, " font metric dimensions");
24401   }
24402   mp_print(mp, " had to be decreased)");
24403 }
24404
24405 @ @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>=
24406
24407   char s[200];
24408   wlog_ln(" ");
24409   if ( mp->bch_label<undefined_label ) decr(mp->nl);
24410   snprintf(s,128,"(You used %iw,%ih,%id,%ii,%il,%ik,%ie,%ip metric file positions)",
24411                  mp->nw, mp->nh, mp->nd, mp->ni, mp->nl, mp->nk, mp->ne,mp->np);
24412   wlog_ln(s);
24413 }
24414
24415 @* \[43] Reading font metric data.
24416
24417 \MP\ isn't a typesetting program but it does need to find the bounding box
24418 of a sequence of typeset characters.  Thus it needs to read \.{TFM} files as
24419 well as write them.
24420
24421 @<Glob...@>=
24422 FILE * tfm_infile;
24423
24424 @ All the width, height, and depth information is stored in an array called
24425 |font_info|.  This array is allocated sequentially and each font is stored
24426 as a series of |char_info| words followed by the width, height, and depth
24427 tables.  Since |font_name| entries are permanent, their |str_ref| values are
24428 set to |max_str_ref|.
24429
24430 @<Types...@>=
24431 typedef unsigned int font_number; /* |0..font_max| */
24432
24433 @ The |font_info| array is indexed via a group directory arrays.
24434 For example, the |char_info| data for character~|c| in font~|f| will be
24435 in |font_info[char_base[f]+c].qqqq|.
24436
24437 @<Glob...@>=
24438 font_number font_max; /* maximum font number for included text fonts */
24439 size_t      font_mem_size; /* number of words for \.{TFM} information for text fonts */
24440 memory_word *font_info; /* height, width, and depth data */
24441 char        **font_enc_name; /* encoding names, if any */
24442 boolean     *font_ps_name_fixed; /* are the postscript names fixed already?  */
24443 int         next_fmem; /* next unused entry in |font_info| */
24444 font_number last_fnum; /* last font number used so far */
24445 scaled      *font_dsize;  /* 16 times the ``design'' size in \ps\ points */
24446 char        **font_name;  /* name as specified in the \&{infont} command */
24447 char        **font_ps_name;  /* PostScript name for use when |internal[mp_prologues]>0| */
24448 font_number last_ps_fnum; /* last valid |font_ps_name| index */
24449 eight_bits  *font_bc;
24450 eight_bits  *font_ec;  /* first and last character code */
24451 int         *char_base;  /* base address for |char_info| */
24452 int         *width_base; /* index for zeroth character width */
24453 int         *height_base; /* index for zeroth character height */
24454 int         *depth_base; /* index for zeroth character depth */
24455 pointer     *font_sizes;
24456
24457 @ @<Allocate or initialize ...@>=
24458 mp->font_mem_size = 10000; 
24459 mp->font_info = xmalloc ((mp->font_mem_size+1),sizeof(memory_word));
24460 memset (mp->font_info,0,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
24461 mp->font_enc_name = NULL;
24462 mp->font_ps_name_fixed = NULL;
24463 mp->font_dsize = NULL;
24464 mp->font_name = NULL;
24465 mp->font_ps_name = NULL;
24466 mp->font_bc = NULL;
24467 mp->font_ec = NULL;
24468 mp->last_fnum = null_font;
24469 mp->char_base = NULL;
24470 mp->width_base = NULL;
24471 mp->height_base = NULL;
24472 mp->depth_base = NULL;
24473 mp->font_sizes = null;
24474
24475 @ @<Dealloc variables@>=
24476 xfree(mp->font_info);
24477 xfree(mp->font_enc_name);
24478 xfree(mp->font_ps_name_fixed);
24479 xfree(mp->font_dsize);
24480 xfree(mp->font_name);
24481 xfree(mp->font_ps_name);
24482 xfree(mp->font_bc);
24483 xfree(mp->font_ec);
24484 xfree(mp->char_base);
24485 xfree(mp->width_base);
24486 xfree(mp->height_base);
24487 xfree(mp->depth_base);
24488 xfree(mp->font_sizes);
24489
24490
24491 @c 
24492 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l) {
24493   font_number f;
24494   XREALLOC(mp->font_enc_name,      l, char *);
24495   XREALLOC(mp->font_ps_name_fixed, l, boolean);
24496   XREALLOC(mp->font_dsize,         l, scaled);
24497   XREALLOC(mp->font_name,          l, char *);
24498   XREALLOC(mp->font_ps_name,       l, char *);
24499   XREALLOC(mp->font_bc,            l, eight_bits);
24500   XREALLOC(mp->font_ec,            l, eight_bits);
24501   XREALLOC(mp->char_base,          l, int);
24502   XREALLOC(mp->width_base,         l, int);
24503   XREALLOC(mp->height_base,        l, int);
24504   XREALLOC(mp->depth_base,         l, int);
24505   XREALLOC(mp->font_sizes,         l, pointer);
24506   for (f=(mp->last_fnum+1);f<=l;f++) {
24507     mp->font_enc_name[f]=NULL;
24508     mp->font_ps_name_fixed[f] = false;
24509     mp->font_name[f]=NULL;
24510     mp->font_ps_name[f]=NULL;
24511     mp->font_sizes[f]=null;
24512   }
24513   mp->font_max = l;
24514 }
24515
24516 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
24517 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l);
24518
24519
24520 @ A |null_font| containing no characters is useful for error recovery.  Its
24521 |font_name| entry starts out empty but is reset each time an erroneous font is
24522 found.  This helps to cut down on the number of duplicate error messages without
24523 wasting a lot of space.
24524
24525 @d null_font 0 /* the |font_number| for an empty font */
24526
24527 @<Set initial...@>=
24528 mp->font_dsize[null_font]=0;
24529 mp->font_bc[null_font]=1;
24530 mp->font_ec[null_font]=0;
24531 mp->char_base[null_font]=0;
24532 mp->width_base[null_font]=0;
24533 mp->height_base[null_font]=0;
24534 mp->depth_base[null_font]=0;
24535 mp->next_fmem=0;
24536 mp->last_fnum=null_font;
24537 mp->last_ps_fnum=null_font;
24538 mp->font_name[null_font]="nullfont";
24539 mp->font_ps_name[null_font]="";
24540
24541 @ Each |char_info| word is of type |four_quarters|.  The |b0| field contains
24542 the |width index|; the |b1| field contains the height
24543 index; the |b2| fields contains the depth index, and the |b3| field used only
24544 for temporary storage. (It is used to keep track of which characters occur in
24545 an edge structure that is being shipped out.)
24546 The corresponding words in the width, height, and depth tables are stored as
24547 |scaled| values in units of \ps\ points.
24548
24549 With the macros below, the |char_info| word for character~|c| in font~|f| is
24550 |char_info(f)(c)| and the width is
24551 $$\hbox{|char_width(f)(char_info(f)(c)).sc|.}$$
24552
24553 @d char_info_end(A) (A)].qqqq
24554 @d char_info(A) mp->font_info[mp->char_base[(A)]+char_info_end
24555 @d char_width_end(A) (A).b0].sc
24556 @d char_width(A) mp->font_info[mp->width_base[(A)]+char_width_end
24557 @d char_height_end(A) (A).b1].sc
24558 @d char_height(A) mp->font_info[mp->height_base[(A)]+char_height_end
24559 @d char_depth_end(A) (A).b2].sc
24560 @d char_depth(A) mp->font_info[mp->depth_base[(A)]+char_depth_end
24561 @d ichar_exists(A) ((A).b0>0)
24562
24563 @ The |font_ps_name| for a built-in font should be what PostScript expects.
24564 A preliminary name is obtained here from the \.{TFM} name as given in the
24565 |fname| argument.  This gets updated later from an external table if necessary.
24566
24567 @<Declare text measuring subroutines@>=
24568 @<Declare subroutines for parsing file names@>;
24569 font_number mp_read_font_info (MP mp, char*fname) {
24570   boolean file_opened; /* has |tfm_infile| been opened? */
24571   font_number n; /* the number to return */
24572   halfword lf,tfm_lh,bc,ec,nw,nh,nd; /* subfile size parameters */
24573   size_t whd_size; /* words needed for heights, widths, and depths */
24574   int i,ii; /* |font_info| indices */
24575   int jj; /* counts bytes to be ignored */
24576   scaled z; /* used to compute the design size */
24577   fraction d;
24578   /* height, width, or depth as a fraction of design size times $2^{-8}$ */
24579   eight_bits h_and_d; /* height and depth indices being unpacked */
24580   int tfbyte; /* a byte read from the file */
24581   n=null_font;
24582   @<Open |tfm_infile| for input@>;
24583   @<Read data from |tfm_infile|; if there is no room, say so and |goto done|;
24584     otherwise |goto bad_tfm| or |goto done| as appropriate@>;
24585 BAD_TFM:
24586   @<Complain that the \.{TFM} file is bad@>;
24587 DONE:
24588   if ( file_opened ) fclose(mp->tfm_infile);
24589   if ( n!=null_font ) { 
24590     mp->font_ps_name[n]=fname;
24591     mp->font_name[n]=fname;
24592   }
24593   return n;
24594 }
24595
24596 @ \MP\ doesn't bother to check the entire \.{TFM} file for errors or explain
24597 precisely what is wrong if it does find a problem.  Programs called \.{TFtoPL}
24598 @.TFtoPL@> @.PLtoTF@>
24599 and \.{PLtoTF} can be used to debug \.{TFM} files.
24600
24601 @<Complain that the \.{TFM} file is bad@>=
24602 print_err("Font ");
24603 mp_print(mp, fname);
24604 if ( file_opened ) mp_print(mp, " not usable: TFM file is bad");
24605 else mp_print(mp, " not usable: TFM file not found");
24606 help3("I wasn't able to read the size data for this font so this")
24607   ("`infont' operation won't produce anything. If the font name")
24608   ("is right, you might ask an expert to make a TFM file");
24609 if ( file_opened )
24610   mp->help_line[0]="is right, try asking an expert to fix the TFM file";
24611 mp_error(mp)
24612
24613 @ @<Read data from |tfm_infile|; if there is no room, say so...@>=
24614 @<Read the \.{TFM} size fields@>;
24615 @<Use the size fields to allocate space in |font_info|@>;
24616 @<Read the \.{TFM} header@>;
24617 @<Read the character data and the width, height, and depth tables and
24618   |goto done|@>
24619
24620 @ A bad \.{TFM} file can be shorter than it claims to be.  The code given here
24621 might try to read past the end of the file if this happens.  Changes will be
24622 needed if it causes a system error to refer to |tfm_infile^| or call
24623 |get_tfm_infile| when |eof(tfm_infile)| is true.  For example, the definition
24624 @^system dependencies@>
24625 of |tfget| could be changed to
24626 ``|begin get(tfm_infile); if eof(tfm_infile) then goto bad_tfm; end|.''
24627
24628 @d tfget {tfbyte = fgetc(mp->tfm_infile); }
24629 @d read_two(A) { (A)=tfbyte;
24630   if ( (A)>127 ) goto BAD_TFM;
24631   tfget; (A)=(A)*0400+tfbyte;
24632   }
24633 @d tf_ignore(A) { for (jj=(A);jj>=1;jj--) tfget; }
24634
24635 @<Read the \.{TFM} size fields@>=
24636 tfget; read_two(lf);
24637 tfget; read_two(tfm_lh);
24638 tfget; read_two(bc);
24639 tfget; read_two(ec);
24640 if ( (bc>1+ec)||(ec>255) ) goto BAD_TFM;
24641 tfget; read_two(nw);
24642 tfget; read_two(nh);
24643 tfget; read_two(nd);
24644 whd_size=(ec+1-bc)+nw+nh+nd;
24645 if ( lf<(int)(6+tfm_lh+whd_size) ) goto BAD_TFM;
24646 tf_ignore(10)
24647
24648 @ Offsets are added to |char_base[n]| and |width_base[n]| so that is not
24649 necessary to apply the |so|  and |qo| macros when looking up the width of a
24650 character in the string pool.  In order to ensure nonnegative |char_base|
24651 values when |bc>0|, it may be necessary to reserve a few unused |font_info|
24652 elements.
24653
24654 @<Use the size fields to allocate space in |font_info|@>=
24655 if ( mp->next_fmem<bc) mp->next_fmem=bc;  /* ensure nonnegative |char_base| */
24656 if (mp->last_fnum==mp->font_max)
24657   mp_reallocate_fonts(mp,(mp->font_max+(mp->font_max>>2)));
24658 while (mp->next_fmem+whd_size>=mp->font_mem_size) {
24659   size_t l = mp->font_mem_size+(mp->font_mem_size>>2);
24660   memory_word *font_info;
24661   font_info = xmalloc ((l+1),sizeof(memory_word));
24662   memset (font_info,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
24663   memcpy (font_info,mp->font_info,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
24664   xfree(mp->font_info);
24665   mp->font_info = font_info;
24666   mp->font_mem_size = l;
24667 }
24668 incr(mp->last_fnum);
24669 n=mp->last_fnum;
24670 mp->font_bc[n]=bc;
24671 mp->font_ec[n]=ec;
24672 mp->char_base[n]=mp->next_fmem-bc;
24673 mp->width_base[n]=mp->next_fmem+ec-bc+1;
24674 mp->height_base[n]=mp->width_base[n]+nw;
24675 mp->depth_base[n]=mp->height_base[n]+nh;
24676 mp->next_fmem=mp->next_fmem+whd_size;
24677
24678
24679 @ @<Read the \.{TFM} header@>=
24680 if ( tfm_lh<2 ) goto BAD_TFM;
24681 tf_ignore(4);
24682 tfget; read_two(z);
24683 tfget; z=z*0400+tfbyte;
24684 tfget; z=z*0400+tfbyte; /* now |z| is 16 times the design size */
24685 mp->font_dsize[n]=mp_take_fraction(mp, z,267432584);
24686   /* times ${72\over72.27}2^{28}$ to convert from \TeX\ points */
24687 tf_ignore(4*(tfm_lh-2))
24688
24689 @ @<Read the character data and the width, height, and depth tables...@>=
24690 ii=mp->width_base[n];
24691 i=mp->char_base[n]+bc;
24692 while ( i<ii ) { 
24693   tfget; mp->font_info[i].qqqq.b0=qi(tfbyte);
24694   tfget; h_and_d=tfbyte;
24695   mp->font_info[i].qqqq.b1=h_and_d / 16;
24696   mp->font_info[i].qqqq.b2=h_and_d % 16;
24697   tfget; tfget;
24698   incr(i);
24699 }
24700 while ( i<mp->next_fmem ) {
24701   @<Read a four byte dimension, scale it by the design size, store it in
24702     |font_info[i]|, and increment |i|@>;
24703 }
24704 if (feof(mp->tfm_infile) ) goto BAD_TFM;
24705 goto DONE
24706
24707 @ The raw dimension read into |d| should have magnitude at most $2^{24}$ when
24708 interpreted as an integer, and this includes a scale factor of $2^{20}$.  Thus
24709 we can multiply it by sixteen and think of it as a |fraction| that has been
24710 divided by sixteen.  This cancels the extra scale factor contained in
24711 |font_dsize[n|.
24712
24713 @<Read a four byte dimension, scale it by the design size, store it in...@>=
24714
24715 tfget; d=tfbyte;
24716 if ( d>=0200 ) d=d-0400;
24717 tfget; d=d*0400+tfbyte;
24718 tfget; d=d*0400+tfbyte;
24719 tfget; d=d*0400+tfbyte;
24720 mp->font_info[i].sc=mp_take_fraction(mp, d*16,mp->font_dsize[n]);
24721 incr(i);
24722 }
24723
24724 @ This function does no longer use the file name parser, because |fname| is
24725 a C string already.
24726 @<Open |tfm_infile| for input@>=
24727 file_opened=false;
24728 mp_ptr_scan_file(mp, fname);
24729 if ( strlen(mp->cur_area)==0 ) { xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(MP_font_area);}
24730 if ( strlen(mp->cur_ext)==0 )  { xfree(mp->cur_ext); mp->cur_ext=xstrdup(".tfm"); }
24731 pack_cur_name;
24732 mp->tfm_infile = mp_open_file(mp, mp->name_of_file, "rb",mp_filetype_metrics);
24733 if ( !mp->tfm_infile  ) goto BAD_TFM;
24734 file_opened=true
24735
24736 @ When we have a font name and we don't know whether it has been loaded yet,
24737 we scan the |font_name| array before calling |read_font_info|.
24738
24739 @<Declare text measuring subroutines@>=
24740 font_number mp_find_font (MP mp, char *f) {
24741   font_number n;
24742   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
24743     if (mp_xstrcmp(f,mp->font_name[n])==0 )
24744       return n;
24745   }
24746   return mp_read_font_info(mp, f);
24747 }
24748
24749 @ One simple application of |find_font| is the implementation of the |font_size|
24750 operator that gets the design size for a given font name.
24751
24752 @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>=
24753 mp_flush_cur_exp(mp, (mp->font_dsize[mp_find_font(mp, str(mp->cur_exp))]+8) / 16)
24754
24755 @ If we discover that the font doesn't have a requested character, we omit it
24756 from the bounding box computation and expect the \ps\ interpreter to drop it.
24757 This routine issues a warning message if the user has asked for it.
24758
24759 @<Declare text measuring subroutines@>=
24760 void mp_lost_warning (MP mp,font_number f, pool_pointer k) { 
24761   if ( mp->internal[mp_tracing_lost_chars]>0 ) { 
24762     mp_begin_diagnostic(mp);
24763     if ( mp->selector==log_only ) incr(mp->selector);
24764     mp_print_nl(mp, "Missing character: There is no ");
24765 @.Missing character@>
24766     mp_print_str(mp, mp->str_pool[k]); 
24767     mp_print(mp, " in font ");
24768     mp_print(mp, mp->font_name[f]); mp_print_char(mp, '!'); 
24769     mp_end_diagnostic(mp, false);
24770   }
24771 }
24772
24773 @ The whole purpose of saving the height, width, and depth information is to be
24774 able to find the bounding box of an item of text in an edge structure.  The
24775 |set_text_box| procedure takes a text node and adds this information.
24776
24777 @<Declare text measuring subroutines@>=
24778 void mp_set_text_box (MP mp,pointer p) {
24779   font_number f; /* |font_n(p)| */
24780   ASCII_code bc,ec; /* range of valid characters for font |f| */
24781   pool_pointer k,kk; /* current character and character to stop at */
24782   four_quarters cc; /* the |char_info| for the current character */
24783   scaled h,d; /* dimensions of the current character */
24784   width_val(p)=0;
24785   height_val(p)=-el_gordo;
24786   depth_val(p)=-el_gordo;
24787   f=font_n(p);
24788   bc=mp->font_bc[f];
24789   ec=mp->font_ec[f];
24790   kk=str_stop(text_p(p));
24791   k=mp->str_start[text_p(p)];
24792   while ( k<kk ) {
24793     @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>;
24794   }
24795   @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>;
24796 }
24797
24798 @ @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>=
24799
24800   if ( (mp->str_pool[k]<bc)||(mp->str_pool[k]>ec) ) {
24801     mp_lost_warning(mp, f,k);
24802   } else { 
24803     cc=char_info(f)(mp->str_pool[k]);
24804     if ( ! ichar_exists(cc) ) {
24805       mp_lost_warning(mp, f,k);
24806     } else { 
24807       width_val(p)=width_val(p)+char_width(f)(cc);
24808       h=char_height(f)(cc);
24809       d=char_depth(f)(cc);
24810       if ( h>height_val(p) ) height_val(p)=h;
24811       if ( d>depth_val(p) ) depth_val(p)=d;
24812     }
24813   }
24814   incr(k);
24815 }
24816
24817 @ Let's hope modern compilers do comparisons correctly when the difference would
24818 overflow.
24819
24820 @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>=
24821 if ( height_val(p)<-depth_val(p) ) { 
24822   height_val(p)=0;
24823   depth_val(p)=0;
24824 }
24825
24826 @ The new primitives fontmapfile and fontmapline.
24827
24828 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24829 void mp_do_mapfile (MP mp) ;
24830 void mp_do_mapline (MP mp) ;
24831
24832 @ @c void mp_do_mapfile (MP mp) { 
24833   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24834   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
24835     @<Complain about improper map operation@>;
24836   } else {
24837     mp_map_file(mp,mp->cur_exp);
24838   }
24839 }
24840 void mp_do_mapline (MP mp) { 
24841   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24842   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
24843      @<Complain about improper map operation@>;
24844   } else { 
24845      mp_map_line(mp,mp->cur_exp);
24846   }
24847 }
24848
24849 @ @<Complain about improper map operation@>=
24850
24851   exp_err("Unsuitable expression");
24852   help1("Only known strings can be map files or map lines.");
24853   mp_put_get_error(mp);
24854 }
24855
24856 @ This is temporary.
24857
24858 @d ps_room(A) mp_ps_room(mp,A)
24859
24860 @ To print |scaled| value to PDF output we need some subroutines to ensure
24861 accurary.
24862
24863 @d max_integer   0x7FFFFFFF /* $2^{31}-1$ */
24864
24865 @<Glob...@>=
24866 scaled one_bp; /* scaled value corresponds to 1bp */
24867 scaled one_hundred_bp; /* scaled value corresponds to 100bp */
24868 scaled one_hundred_inch; /* scaled value corresponds to 100in */
24869 integer ten_pow[10]; /* $10^0..10^9$ */
24870 integer scaled_out; /* amount of |scaled| that was taken out in |divide_scaled| */
24871
24872 @ @<Set init...@>=
24873 mp->one_bp = 65782; /* 65781.76 */
24874 mp->one_hundred_bp = 6578176;
24875 mp->one_hundred_inch = 473628672;
24876 mp->ten_pow[0] = 1;
24877 for (i = 1;i<= 9; i++ ) {
24878   mp->ten_pow[i] = 10*mp->ten_pow[i - 1];
24879 }
24880
24881 @ The following function divides |s| by |m|. |dd| is number of decimal digits.
24882
24883 @c scaled mp_divide_scaled (MP mp,scaled s, scaled m, integer  dd) {
24884   scaled q,r;
24885   integer sign,i;
24886   sign = 1;
24887   if ( s < 0 ) { sign = -sign; s = -s; }
24888   if ( m < 0 ) { sign = -sign; m = -m; }
24889   if ( m == 0 )
24890     mp_confusion(mp, "arithmetic: divided by zero");
24891   else if ( m >= (max_integer / 10) )
24892     mp_confusion(mp, "arithmetic: number too big");
24893   q = s / m;
24894   r = s % m;
24895   for (i = 1;i<=dd;i++) {
24896     q = 10*q + (10*r) / m;
24897     r = (10*r) % m;
24898   }
24899   if ( 2*r >= m ) { incr(q); r = r - m; }
24900   mp->scaled_out = sign*(s - (r / mp->ten_pow[dd]));
24901   return (sign*q);
24902 }
24903
24904 @* \[44] Shipping pictures out.
24905 The |ship_out| procedure, to be described below, is given a pointer to
24906 an edge structure. Its mission is to output a file containing the \ps\
24907 description of an edge structure.
24908
24909 @ Each time an edge structure is shipped out we write a new \ps\ output
24910 file named according to the current \&{charcode}.
24911 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
24912
24913 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
24914 void mp_open_output_file (MP mp) ;
24915
24916 @ @c void mp_open_output_file (MP mp) {
24917   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
24918   int old_setting; /* previous |selector| setting */
24919   pool_pointer i; /*  indexes into |filename_template|  */
24920   integer cc; /* a temporary integer for template building  */
24921   integer f,g=0; /* field widths */
24922   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24923   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
24924   if ( mp->filename_template==0 ) {
24925     char *s; /* a file extension derived from |c| */
24926     if ( c<0 ) 
24927       s=xstrdup(".ps");
24928     else 
24929       @<Use |c| to compute the file extension |s|@>;
24930     mp_pack_job_name(mp, s);
24931     xfree(s);
24932     while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
24933       mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",s);
24934   } else { /* initializations */
24935     str_number s, n; /* a file extension derived from |c| */
24936     old_setting=mp->selector; 
24937     mp->selector=new_string;
24938     f = 0;
24939     i = mp->str_start[mp->filename_template];
24940     n = rts(""); /* initialize */
24941     while ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
24942        if ( mp->str_pool[i]=='%' ) {
24943       CONTINUE:
24944         incr(i);
24945         if ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
24946           if ( mp->str_pool[i]=='j' ) {
24947             mp_print(mp, mp->job_name);
24948           } else if ( mp->str_pool[i]=='d' ) {
24949              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]);
24950              print_with_leading_zeroes(cc);
24951           } else if ( mp->str_pool[i]=='m' ) {
24952              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
24953              print_with_leading_zeroes(cc);
24954           } else if ( mp->str_pool[i]=='y' ) {
24955              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]);
24956              print_with_leading_zeroes(cc);
24957           } else if ( mp->str_pool[i]=='H' ) {
24958              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) / 60;
24959              print_with_leading_zeroes(cc);
24960           }  else if ( mp->str_pool[i]=='M' ) {
24961              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) % 60;
24962              print_with_leading_zeroes(cc);
24963           } else if ( mp->str_pool[i]=='c' ) {
24964             if ( c<0 ) mp_print(mp, "ps");
24965             else print_with_leading_zeroes(c);
24966           } else if ( (mp->str_pool[i]>='0') && 
24967                       (mp->str_pool[i]<='9') ) {
24968             if ( (f<10)  )
24969               f = (f*10) + mp->str_pool[i]-'0';
24970             goto CONTINUE;
24971           } else {
24972             mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
24973           }
24974         }
24975       } else {
24976         if ( mp->str_pool[i]=='.' )
24977           if (length(n)==0)
24978             n = mp_make_string(mp);
24979         mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
24980       };
24981       incr(i);
24982     };
24983     s = mp_make_string(mp);
24984     mp->selector= old_setting;
24985     if (length(n)==0) {
24986        n=s;
24987        s=rts("");
24988     };
24989     mp_pack_file_name(mp, str(n),"",str(s));
24990     while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
24991       mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",str(s));
24992     delete_str_ref(n);
24993     delete_str_ref(s);
24994   }
24995   @<Store the true output file name if appropriate@>;
24996   @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>;
24997 }
24998
24999 @ The file extension created here could be up to five characters long in
25000 extreme cases so it may have to be shortened on some systems.
25001 @^system dependencies@>
25002
25003 @<Use |c| to compute the file extension |s|@>=
25004
25005   s = xmalloc(7,1);
25006   snprintf(s,7,".%i",(int)c);
25007 }
25008
25009 @ The user won't want to see all the output file names so we only save the
25010 first and last ones and a count of how many there were.  For this purpose
25011 files are ordered primarily by \&{charcode} and secondarily by order of
25012 creation.
25013 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25014
25015 @<Store the true output file name if appropriate@>=
25016 if ((c<mp->first_output_code)&&(mp->first_output_code>=0)) {
25017   mp->first_output_code=c;
25018   xfree(mp->first_file_name);
25019   mp->first_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25020 }
25021 if ( c>=mp->last_output_code ) {
25022   mp->last_output_code=c;
25023   xfree(mp->last_file_name);
25024   mp->last_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25025 }
25026
25027 @ @<Glob...@>=
25028 char * first_file_name;
25029 char * last_file_name; /* full file names */
25030 integer first_output_code;integer last_output_code; /* rounded \&{charcode} values */
25031 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25032 integer total_shipped; /* total number of |ship_out| operations completed */
25033
25034 @ @<Set init...@>=
25035 mp->first_file_name=xstrdup("");
25036 mp->last_file_name=xstrdup("");
25037 mp->first_output_code=32768;
25038 mp->last_output_code=-32768;
25039 mp->total_shipped=0;
25040
25041 @ @<Dealloc variables@>=
25042 xfree(mp->first_file_name);
25043 xfree(mp->last_file_name);
25044
25045 @ @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>=
25046 if ( (int)mp->term_offset>mp->max_print_line-6 ) mp_print_ln(mp);
25047 else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, ' ');
25048 mp_print_char(mp, '[');
25049 if ( c>=0 ) mp_print_int(mp, c)
25050
25051 @ @<End progress report@>=
25052 mp_print_char(mp, ']');
25053 update_terminal;
25054 incr(mp->total_shipped)
25055
25056 @ @<Explain what output files were written@>=
25057 if ( mp->total_shipped>0 ) { 
25058   mp_print_nl(mp, "");
25059   mp_print_int(mp, mp->total_shipped);
25060   mp_print(mp, " output file");
25061   if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, 's');
25062   mp_print(mp, " written: ");
25063   mp_print(mp, mp->first_file_name);
25064   if ( mp->total_shipped>1 ) {
25065     if ( 31+strlen(mp->first_file_name)+
25066          strlen(mp->last_file_name)> (unsigned)mp->max_print_line) 
25067       mp_print_ln(mp);
25068     mp_print(mp, " .. ");
25069     mp_print(mp, mp->last_file_name);
25070   }
25071 }
25072
25073 @ A text node may specify an arbitrary transformation but the usual case
25074 involves only shifting, scaling, and occasionally rotation.  The purpose
25075 of |choose_scale| is to select a scale factor so that the remaining
25076 transformation is as ``nice'' as possible.  The definition of ``nice''
25077 is somewhat arbitrary but shifting and $90^\circ$ rotation are especially
25078 nice because they work out well for bitmap fonts.  The code here selects
25079 a scale factor equal to $1/\sqrt2$ times the Frobenius norm of the
25080 non-shifting part of the transformation matrix.  It is careful to avoid
25081 additions that might cause undetected overflow.
25082
25083 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25084 scaled mp_choose_scale (MP mp,pointer p) ;
25085
25086 @ @c scaled mp_choose_scale (MP mp,pointer p) {
25087   /* |p| should point to a text node */
25088   scaled a,b,c,d,ad,bc; /* temporary values */
25089   a=txx_val(p);
25090   b=txy_val(p);
25091   c=tyx_val(p);
25092   d=tyy_val(p);
25093   if ( (a<0) ) negate(a);
25094   if ( (b<0) ) negate(b);
25095   if ( (c<0) ) negate(c);
25096   if ( (d<0) ) negate(d);
25097   ad=half(a-d);
25098   bc=half(b-c);
25099   return mp_pyth_add(mp, mp_pyth_add(mp, d+ad,ad), mp_pyth_add(mp, c+bc,bc));
25100 }
25101
25102 @ There may be many sizes of one font and we need to keep track of the
25103 characters used for each size.  This is done by keeping a linked list of
25104 sizes for each font with a counter in each text node giving the appropriate
25105 position in the size list for its font.
25106
25107 @d sc_factor(A) mp->mem[(A)+1].sc /* the scale factor stored in a font size node */
25108 @d font_size_size 2 /* size of a font size node */
25109
25110 @ @<Internal library declarations@>=
25111 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f );
25112
25113 @ @c 
25114 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f ) {
25115   return (mp->font_sizes[f]!=null);
25116 }
25117
25118
25119 @ The potential overflow here is caused by the fact the returned value
25120 has to fit in a |name_type|, which is a quarterword. 
25121
25122 @d fscale_tolerance 65 /* that's $.001\times2^{16}$ */
25123
25124 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25125 quarterword mp_size_index (MP mp, font_number f, scaled s) {
25126   pointer p,q; /* the previous and current font size nodes */
25127   quarterword i; /* the size index for |q| */
25128   q=mp->font_sizes[f];
25129   i=0;
25130   while ( q!=null ) {
25131     if ( abs(s-sc_factor(q))<=fscale_tolerance ) 
25132       return i;
25133     else 
25134       { p=q; q=link(q); incr(i); };
25135     if ( i==max_quarterword )
25136       mp_overflow(mp, "sizes per font",max_quarterword);
25137 @:MetaPost capacity exceeded sizes per font}{\quad sizes per font@>
25138   }
25139   q=mp_get_node(mp, font_size_size);
25140   sc_factor(q)=s;
25141   if ( i==0 ) mp->font_sizes[f]=q;  else link(p)=q;
25142   return i;
25143 }
25144
25145 @ @<Internal library ...@>=
25146 scaled mp_indexed_size (MP mp,font_number f, quarterword j);
25147
25148 @ @c
25149 scaled mp_indexed_size (MP mp,font_number f, quarterword j) {
25150   pointer p; /* a font size node */
25151   quarterword i; /* the size index for |p| */
25152   p=mp->font_sizes[f];
25153   i=0;
25154   if ( p==null ) mp_confusion(mp, "size");
25155   while ( (i!=j) ) { 
25156     incr(i); p=link(p);
25157     if ( p==null ) mp_confusion(mp, "size");
25158   }
25159   return sc_factor(p);
25160 }
25161
25162 @ @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25163 void mp_clear_sizes (MP mp) ;
25164
25165 @ @c void mp_clear_sizes (MP mp) {
25166   font_number f;  /* the font whose size list is being cleared */
25167   pointer p;  /* current font size nodes */
25168   for (f=null_font+1;f<=mp->last_fnum;f++) {
25169     while ( mp->font_sizes[f]!=null ) {
25170       p=mp->font_sizes[f];
25171       mp->font_sizes[f]=link(p);
25172       mp_free_node(mp, p,font_size_size);
25173     }
25174   }
25175 }
25176
25177 @ The \&{special} command saves up lines of text to be printed during the next
25178 |ship_out| operation.  The saved items are stored as a list of capsule tokens.
25179
25180 @<Glob...@>=
25181 pointer last_pending; /* the last token in a list of pending specials */
25182
25183 @ @<Set init...@>=
25184 mp->last_pending=spec_head;
25185
25186 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
25187 case special_command: 
25188   if ( mp->cur_mod==0 ) mp_do_special(mp); else 
25189   if ( mp->cur_mod==1 ) mp_do_mapfile(mp); else 
25190   mp_do_mapline(mp);
25191   break;
25192
25193 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25194 void mp_do_special (MP mp) ;
25195
25196 @ @c void mp_do_special (MP mp) { 
25197   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25198   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25199     @<Complain about improper special operation@>;
25200   } else { 
25201     link(mp->last_pending)=mp_stash_cur_exp(mp);
25202     mp->last_pending=link(mp->last_pending);
25203     link(mp->last_pending)=null;
25204   }
25205 }
25206
25207 @ @<Complain about improper special operation@>=
25208
25209   exp_err("Unsuitable expression");
25210   help1("Only known strings are allowed for output as specials.");
25211   mp_put_get_error(mp);
25212 }
25213
25214 @ On the export side, we need an extra object type for special strings.
25215
25216 @<Graphical object codes@>=
25217 mp_special_code=8, 
25218
25219 @ @<Export pending specials@>=
25220 p=link(spec_head);
25221 while ( p!=null ) {
25222   hq = mp_new_graphic_object(mp,mp_special_code);
25223   gr_pre_script(hq)  = str(value(p));
25224   if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else gr_link(hp) = hq;
25225   hp = hq;
25226   p=link(p);
25227 }
25228 mp_flush_token_list(mp, link(spec_head));
25229 link(spec_head)=null;
25230 mp->last_pending=spec_head
25231
25232 @ We are now ready for the main output procedure.  Note that the |selector|
25233 setting is saved in a global variable so that |begin_diagnostic| can access it.
25234
25235 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25236 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) ;
25237
25238
25239 @d gr_type(A)         (A)->_type_field
25240 @d gr_link(A)         (A)->_link_field
25241 @d gr_name_type(A)    (A)->name_type_field
25242 @d gr_path_p(A)       (A)->path_p_field 
25243 @d gr_htap_p(A)       (A)->htap_p_field 
25244 @d gr_pen_p(A)        (A)->pen_p_field 
25245 @d gr_ljoin_val(A)    (A)->ljoin_field
25246 @d gr_lcap_val(A)     (A)->lcap_field
25247 @d gr_dash_scale(A)   (A)->dash_scale_field
25248 @d gr_miterlim_val(A) (A)->miterlim_field
25249 @d gr_pre_script(A)   (A)->pre_script_field
25250 @d gr_post_script(A)  (A)->post_script_field
25251 @d gr_dash_p(A)       (A)->dash_p_field
25252 @d gr_text_p(A)       (A)->text_p_field 
25253 @d gr_font_n(A)       (A)->font_n_field 
25254 @d gr_width_val(A)    (A)->width_field
25255 @d gr_height_val(A)   (A)->height_field
25256 @d gr_depth_val(A)    (A)->depth_field
25257 @d gr_tx_val(A)       (A)->tx_field
25258 @d gr_ty_val(A)       (A)->ty_field
25259 @d gr_txx_val(A)      (A)->txx_field
25260 @d gr_txy_val(A)      (A)->txy_field
25261 @d gr_tyx_val(A)      (A)->tyx_field
25262 @d gr_tyy_val(A)      (A)->tyy_field
25263
25264 @c
25265 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) { /* output edge structure |h| */
25266   pointer p; /* the current graphical object */
25267   integer t; /* a temporary value */
25268   font_number f; /* fonts used in a text node or as loop counters */
25269   struct mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25270   struct mp_graphic_object *hp; /* the current graphical object */
25271   struct mp_graphic_object *hq; /* something |hp| points to  */
25272   int prologues = mp->internal[mp_prologues];
25273   mp_open_output_file(mp);
25274   mp->non_ps_setting=mp->selector;
25275   mp->selector=ps_file_only;
25276   mp_set_bbox(mp, h, true);
25277   mp_print_initial_comment(mp, minx_val(h),miny_val(h),maxx_val(h),maxy_val(h));
25278   @<Unmark all marked characters@>;
25279   mp_reload_encodings(mp);
25280   @<Scan all the text nodes and mark the used characters@>;
25281   if ( prologues==two || prologues==three ) {
25282     mp_print_improved_prologue(mp, h);
25283   } else {
25284     mp_print_prologue(mp, h);
25285   }
25286   hh = mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_edge_object));
25287   hh->body = NULL;
25288   @<Export pending specials@>;
25289   p=link(dummy_loc(h));
25290   while ( p!=null ) { 
25291     hq = mp_new_graphic_object(mp,type(p));
25292     switch (type(p)) {
25293     case mp_fill_code:
25294       gr_pen_p(hq)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25295       if ((pen_p(p)==null) || pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25296           gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25297       } else {
25298         pointer pc, pp;
25299         pc = mp_copy_path(mp, path_p(p));
25300         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25301         gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25302         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25303         pc = mp_htap_ypoc(mp, path_p(p));
25304         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25305         gr_htap_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25306         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25307       }
25308       @<Export object color@>;
25309       @<Export object scripts@>;
25310       gr_ljoin_val(hq)    = ljoin_val(p);
25311       gr_miterlim_val(hq) = miterlim_val(p);
25312       break;
25313     case mp_stroked_code:
25314       gr_pen_p(hq)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25315       if (pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25316               gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25317       } else {
25318         pointer pc;
25319         pc=mp_copy_path(mp, path_p(p));
25320         t=lcap_val(p);
25321         if ( left_type(pc)!=mp_endpoint ) { 
25322           left_type(mp_insert_knot(mp, pc,x_coord(pc),y_coord(pc)))=mp_endpoint;
25323           right_type(pc)=mp_endpoint;
25324           pc=link(pc);
25325           t=1;
25326         }
25327         pc=mp_make_envelope(mp,pc,pen_p(p),ljoin_val(p),t,miterlim_val(p));
25328         gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pc);
25329         mp_toss_knot_list(mp, pc);
25330       }
25331       @<Export object color@>;
25332       @<Export object scripts@>;
25333       gr_ljoin_val(hq)    = ljoin_val(p);
25334       gr_miterlim_val(hq) = miterlim_val(p);
25335       gr_lcap_val(hq)     = lcap_val(p);
25336       gr_dash_scale(hq)   = dash_scale(p);
25337       gr_dash_p(hq)       = mp_export_dashes(mp,dash_p(p));
25338       break;
25339     case mp_text_code:
25340       gr_text_p(hq)       = str(text_p(p));
25341       gr_font_n(hq)       = font_n(p);
25342       @<Export object color@>;
25343       @<Export object scripts@>;
25344       gr_width_val(hq)    = width_val(p);
25345       gr_height_val(hq)   = height_val(p);
25346       gr_depth_val(hq)    = depth_val(p);
25347       gr_tx_val(hq)       = tx_val(p);
25348       gr_ty_val(hq)       = ty_val(p);
25349       gr_txx_val(hq)      = txx_val(p);
25350       gr_txy_val(hq)      = txy_val(p);
25351       gr_tyx_val(hq)      = tyx_val(p);
25352       gr_tyy_val(hq)      = tyy_val(p);
25353       break;
25354     case mp_start_clip_code: 
25355     case mp_start_bounds_code:
25356       gr_path_p(hq) = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25357       break;
25358     case mp_stop_clip_code: 
25359     case mp_stop_bounds_code:
25360       /* nothing to do here */
25361       break;
25362     } 
25363     if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else  gr_link(hp) = hq;
25364     hp = hq;
25365     p=link(p);
25366   }
25367   mp_gr_ship_out (mp, hh->body);
25368   mp_xfree(hh);
25369   fclose(mp->ps_file);
25370   mp->selector=mp->non_ps_setting;
25371   if ( mp->internal[mp_prologues]<=0 ) mp_clear_sizes(mp);
25372   @<End progress report@>;
25373   if ( mp->internal[mp_tracing_output]>0 ) 
25374    mp_print_edges(mp, h," (just shipped out)",true);
25375 }
25376
25377
25378 @d gr_color_model(A)  (A)->color_model_field
25379 @d gr_red_val(A)      (A)->color_field.rgb._red_val
25380 @d gr_green_val(A)    (A)->color_field.rgb._green_val
25381 @d gr_blue_val(A)     (A)->color_field.rgb._blue_val
25382 @d gr_cyan_val(A)     (A)->color_field.cmyk._cyan_val
25383 @d gr_magenta_val(A)  (A)->color_field.cmyk._magenta_val
25384 @d gr_yellow_val(A)   (A)->color_field.cmyk._yellow_val
25385 @d gr_black_val(A)    (A)->color_field.cmyk._black_val
25386 @d gr_grey_val(A)     (A)->color_field.grey._grey_val
25387
25388 @<Export object color@>=
25389 gr_color_model(hq)  = color_model(p);
25390 gr_cyan_val(hq)     = cyan_val(p);
25391 gr_magenta_val(hq)  = magenta_val(p);
25392 gr_yellow_val(hq)   = yellow_val(p);
25393 gr_black_val(hq)    = black_val(p);
25394 gr_red_val(hq)      = red_val(p);
25395 gr_green_val(hq)    = green_val(p);
25396 gr_blue_val(hq)     = blue_val(p);
25397 gr_grey_val(hq)     = grey_val(p)
25398
25399
25400 @ @<Export object scripts@>=
25401 if (pre_script(p)!=null)
25402   gr_pre_script(hq)   = str(pre_script(p));
25403 if (post_script(p)!=null)
25404   gr_post_script(hq)  = str(post_script(p));
25405
25406 @ @<Internal library declarations@>=
25407 void mp_apply_mark_string_chars(MP mp, pointer h, int next_size);
25408
25409 @ @c
25410 void mp_apply_mark_string_chars(MP mp, pointer h, int next_size) {
25411   pointer p;
25412   p=link(dummy_loc(h));
25413   while ( p!=null ) {
25414     if ( type(p)==mp_text_code ) {
25415       if ( font_n(p)!=null_font ) { 
25416         if ( name_type(p)==next_size )
25417           mp_mark_string_chars(mp, font_n(p),text_p(p));
25418       }
25419     }
25420     p=link(p);
25421   }
25422 }
25423
25424 @ @<Unmark all marked characters@>=
25425 for (f=null_font+1;f<=mp->last_fnum;f++) {
25426   if ( mp->font_sizes[f]!=null ) {
25427     mp_unmark_font(mp, f);
25428     mp->font_sizes[f]=null;
25429   }
25430 }
25431
25432 @ @<Scan all the text nodes and mark the used ...@>=
25433 p=link(dummy_loc(h));
25434 while ( p!=null ) {
25435   if ( type(p)==mp_text_code ) {
25436     f = font_n(p);
25437     if (f!=null_font ) {
25438       switch (prologues) {
25439       case two:
25440       case three:
25441         mp->font_sizes[f] = mp_void;
25442         mp_mark_string_chars(mp, f,text_p(p));
25443             if (mp_has_fm_entry(mp,f,NULL) ) {
25444           if (mp->font_enc_name[f]==NULL )
25445             mp->font_enc_name[f] = mp_fm_encoding_name(mp,f);
25446           mp->font_ps_name[f] = mp_fm_font_name(mp,f);
25447         }
25448         break;
25449       case unity:
25450         mp->font_sizes[f]=mp_void;
25451         break;
25452       default: 
25453         name_type(p)=mp_size_index(mp, f,mp_choose_scale(mp, p));
25454         if ( name_type(p)==0 )
25455           mp_mark_string_chars(mp, f,text_p(p));
25456       }
25457     }
25458   }
25459   p=link(p);
25460 }
25461
25462 @ Now that we've finished |ship_out|, let's look at the other commands
25463 by which a user can send things to the \.{GF} file.
25464
25465 @ @<Determine if a character has been shipped out@>=
25466
25467   mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256;
25468   if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
25469   boolean_reset(mp->char_exists[mp->cur_exp]);
25470   mp->cur_type=mp_boolean_type;
25471 }
25472
25473 @ @<Glob...@>=
25474 psout_data ps;
25475
25476 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25477 mp_backend_initialize(mp);
25478
25479 @ @<Dealloc...@>=
25480 mp_backend_free(mp);
25481
25482
25483 @* \[45] Dumping and undumping the tables.
25484 After \.{INIMP} has seen a collection of macros, it
25485 can write all the necessary information on an auxiliary file so
25486 that production versions of \MP\ are able to initialize their
25487 memory at high speed. The present section of the program takes
25488 care of such output and input. We shall consider simultaneously
25489 the processes of storing and restoring,
25490 so that the inverse relation between them is clear.
25491 @.INIMP@>
25492
25493 The global variable |mem_ident| is a string that is printed right
25494 after the |banner| line when \MP\ is ready to start. For \.{INIMP} this
25495 string says simply `\.{(INIMP)}'; for other versions of \MP\ it says,
25496 for example, `\.{(mem=plain 90.4.14)}', showing the year,
25497 month, and day that the mem file was created. We have |mem_ident=0|
25498 before \MP's tables are loaded.
25499
25500 @<Glob...@>=
25501 char * mem_ident;
25502
25503 @ @<Set init...@>=
25504 mp->mem_ident=NULL;
25505
25506 @ @<Initialize table entries...@>=
25507 mp->mem_ident=xstrdup(" (INIMP)");
25508
25509 @ @<Declare act...@>=
25510 void mp_store_mem_file (MP mp) ;
25511
25512 @ @c void mp_store_mem_file (MP mp) {
25513   integer k;  /* all-purpose index */
25514   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25515   integer x; /* something to dump */
25516   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25517   memory_word WW;
25518   @<Create the |mem_ident|, open the mem file,
25519     and inform the user that dumping has begun@>;
25520   @<Dump constants for consistency check@>;
25521   @<Dump the string pool@>;
25522   @<Dump the dynamic memory@>;
25523   @<Dump the table of equivalents and the hash table@>;
25524   @<Dump a few more things and the closing check word@>;
25525   @<Close the mem file@>;
25526 }
25527
25528 @ Corresponding to the procedure that dumps a mem file, we also have a function
25529 that reads~one~in. The function returns |false| if the dumped mem is
25530 incompatible with the present \MP\ table sizes, etc.
25531
25532 @d off_base 6666 /* go here if the mem file is unacceptable */
25533 @d too_small(A) { wake_up_terminal;
25534   wterm_ln("---! Must increase the "); wterm((A));
25535 @.Must increase the x@>
25536   goto OFF_BASE;
25537   }
25538
25539 @c 
25540 boolean mp_load_mem_file (MP mp) {
25541   integer k; /* all-purpose index */
25542   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25543   integer x; /* something undumped */
25544   str_number s; /* some temporary string */
25545   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25546   memory_word WW;
25547   @<Undump constants for consistency check@>;
25548   @<Undump the string pool@>;
25549   @<Undump the dynamic memory@>;
25550   @<Undump the table of equivalents and the hash table@>;
25551   @<Undump a few more things and the closing check word@>;
25552   return true; /* it worked! */
25553 OFF_BASE: 
25554   wake_up_terminal;
25555   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
25556 @.Fatal mem file error@>
25557    return false;
25558 }
25559
25560 @ @<Declarations@>=
25561 boolean mp_load_mem_file (MP mp) ;
25562
25563 @ Mem files consist of |memory_word| items, and we use the following
25564 macros to dump words of different types:
25565
25566 @d dump_wd(A)   { WW=(A);       fwrite(&WW,sizeof(WW),1,mp->mem_file); }
25567 @d dump_int(A)  { int cint=(A); fwrite(&cint,sizeof(cint),1,mp->mem_file); }
25568 @d dump_hh(A)   { WW.hh=(A);    fwrite(&WW,sizeof(WW),1,mp->mem_file); }
25569 @d dump_qqqq(A) { WW.qqqq=(A);  fwrite(&WW,sizeof(WW),1,mp->mem_file); }
25570 @d dump_string(A) { dump_int(strlen(A)+1);
25571                     fwrite(A,strlen(A)+1,1,mp->mem_file); }
25572
25573 @<Glob...@>=
25574 FILE * mem_file; /* for input or output of mem information */
25575
25576 @ The inverse macros are slightly more complicated, since we need to check
25577 the range of the values we are reading in. We say `|undump(a)(b)(x)|' to
25578 read an integer value |x| that is supposed to be in the range |a<=x<=b|.
25579
25580 @d undump_wd(A)   { fread(&WW,sizeof(WW),1,mp->mem_file); A=WW; }
25581 @d undump_int(A)  { int cint; fread(&cint,sizeof(cint),1,mp->mem_file); A=cint; }
25582 @d undump_hh(A)   { fread(&WW,sizeof(WW),1,mp->mem_file); A=WW.hh; }
25583 @d undump_qqqq(A) { fread(&WW,sizeof(WW),1,mp->mem_file); A=WW.qqqq; }
25584 @d undump_strings(A,B,C) { 
25585    undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(B)) ) goto OFF_BASE; else C=str(x); }
25586 @d undump(A,B,C) { undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(int)(B)) ) goto OFF_BASE; else C=x; }
25587 @d undump_size(A,B,C,D) { undump_int(x);
25588                           if (x<(A)) goto OFF_BASE; 
25589                           if (x>(B)) { too_small((C)); } else { D=x;} }
25590 @d undump_string(A) { integer XX=0; undump_int(XX);
25591                       A = xmalloc(XX,sizeof(char));
25592                       fread(A,XX,1,mp->mem_file); }
25593
25594 @ The next few sections of the program should make it clear how we use the
25595 dump/undump macros.
25596
25597 @<Dump constants for consistency check@>=
25598 dump_int(mp->mem_top);
25599 dump_int(mp->hash_size);
25600 dump_int(mp->hash_prime)
25601 dump_int(mp->param_size);
25602 dump_int(mp->max_in_open);
25603
25604 @ Sections of a \.{WEB} program that are ``commented out'' still contribute
25605 strings to the string pool; therefore \.{INIMP} and \MP\ will have
25606 the same strings. (And it is, of course, a good thing that they do.)
25607 @.WEB@>
25608 @^string pool@>
25609
25610 @<Undump constants for consistency check@>=
25611 undump_int(x); mp->mem_top = x;
25612 undump_int(x); if (mp->hash_size != x) goto OFF_BASE;
25613 undump_int(x); if (mp->hash_prime != x) goto OFF_BASE;
25614 undump_int(x); if (mp->param_size != x) goto OFF_BASE;
25615 undump_int(x); if (mp->max_in_open != x) goto OFF_BASE
25616
25617 @ We do string pool compaction to avoid dumping unused strings.
25618
25619 @d dump_four_ASCII 
25620   w.b0=qi(mp->str_pool[k]); w.b1=qi(mp->str_pool[k+1]);
25621   w.b2=qi(mp->str_pool[k+2]); w.b3=qi(mp->str_pool[k+3]);
25622   dump_qqqq(w)
25623
25624 @<Dump the string pool@>=
25625 mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
25626 dump_int(mp->pool_ptr);
25627 dump_int(mp->max_str_ptr);
25628 dump_int(mp->str_ptr);
25629 k=0;
25630 while ( (mp->next_str[k]==k+1) && (k<=mp->max_str_ptr) ) 
25631   incr(k);
25632 dump_int(k);
25633 while ( k<=mp->max_str_ptr ) { 
25634   dump_int(mp->next_str[k]); incr(k);
25635 }
25636 k=0;
25637 while (1)  { 
25638   dump_int(mp->str_start[k]); /* TODO: valgrind warning here */
25639   if ( k==mp->str_ptr ) {
25640     break;
25641   } else { 
25642     k=mp->next_str[k]; 
25643   }
25644 };
25645 k=0;
25646 while (k+4<mp->pool_ptr ) { 
25647   dump_four_ASCII; k=k+4; 
25648 }
25649 k=mp->pool_ptr-4; dump_four_ASCII;
25650 mp_print_ln(mp); mp_print(mp, "at most "); mp_print_int(mp, mp->max_str_ptr);
25651 mp_print(mp, " strings of total length ");
25652 mp_print_int(mp, mp->pool_ptr)
25653
25654 @ @d undump_four_ASCII 
25655   undump_qqqq(w);
25656   mp->str_pool[k]=qo(w.b0); mp->str_pool[k+1]=qo(w.b1);
25657   mp->str_pool[k+2]=qo(w.b2); mp->str_pool[k+3]=qo(w.b3)
25658
25659 @<Undump the string pool@>=
25660 undump_int(mp->pool_ptr);
25661 mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr) ;
25662 undump_int(mp->max_str_ptr);
25663 mp_reallocate_strings (mp,mp->max_str_ptr) ;
25664 undump(0,mp->max_str_ptr,mp->str_ptr);
25665 undump(0,mp->max_str_ptr+1,s);
25666 for (k=0;k<=s-1;k++) 
25667   mp->next_str[k]=k+1;
25668 for (k=s;k<=mp->max_str_ptr;k++) 
25669   undump(s+1,mp->max_str_ptr+1,mp->next_str[k]);
25670 mp->fixed_str_use=0;
25671 k=0;
25672 while (1) { 
25673   undump(0,mp->pool_ptr,mp->str_start[k]);
25674   if ( k==mp->str_ptr ) break;
25675   mp->str_ref[k]=max_str_ref;
25676   incr(mp->fixed_str_use);
25677   mp->last_fixed_str=k; k=mp->next_str[k];
25678 }
25679 k=0;
25680 while ( k+4<mp->pool_ptr ) { 
25681   undump_four_ASCII; k=k+4;
25682 }
25683 k=mp->pool_ptr-4; undump_four_ASCII;
25684 mp->init_str_use=mp->fixed_str_use; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25685 mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25686 mp->strs_used_up=mp->fixed_str_use;
25687 mp->pool_in_use=mp->str_start[mp->str_ptr]; mp->strs_in_use=mp->fixed_str_use;
25688 mp->max_pl_used=mp->pool_in_use; mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
25689 mp->pact_count=0; mp->pact_chars=0; mp->pact_strs=0;
25690
25691 @ By sorting the list of available spaces in the variable-size portion of
25692 |mem|, we are usually able to get by without having to dump very much
25693 of the dynamic memory.
25694
25695 We recompute |var_used| and |dyn_used|, so that \.{INIMP} dumps valid
25696 information even when it has not been gathering statistics.
25697
25698 @<Dump the dynamic memory@>=
25699 mp_sort_avail(mp); mp->var_used=0;
25700 dump_int(mp->lo_mem_max); dump_int(mp->rover);
25701 p=0; q=mp->rover; x=0;
25702 do {  
25703   for (k=p;k<= q+1;k++) 
25704     dump_wd(mp->mem[k]);
25705   x=x+q+2-p; mp->var_used=mp->var_used+q-p;
25706   p=q+node_size(q); q=rlink(q);
25707 } while (q!=mp->rover);
25708 mp->var_used=mp->var_used+mp->lo_mem_max-p; 
25709 mp->dyn_used=mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
25710 for (k=p;k<= mp->lo_mem_max;k++ ) 
25711   dump_wd(mp->mem[k]);
25712 x=x+mp->lo_mem_max+1-p;
25713 dump_int(mp->hi_mem_min); dump_int(mp->avail);
25714 for (k=mp->hi_mem_min;k<=mp->mem_end;k++ ) 
25715   dump_wd(mp->mem[k]);
25716 x=x+mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
25717 p=mp->avail;
25718 while ( p!=null ) { 
25719   decr(mp->dyn_used); p=link(p);
25720 }
25721 dump_int(mp->var_used); dump_int(mp->dyn_used);
25722 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, x);
25723 mp_print(mp, " memory locations dumped; current usage is ");
25724 mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->dyn_used)
25725
25726 @ @<Undump the dynamic memory@>=
25727 undump(lo_mem_stat_max+1000,hi_mem_stat_min-1,mp->lo_mem_max);
25728 undump(lo_mem_stat_max+1,mp->lo_mem_max,mp->rover);
25729 p=0; q=mp->rover;
25730 do {  
25731   for (k=p;k<= q+1; k++) 
25732     undump_wd(mp->mem[k]);
25733   p=q+node_size(q);
25734   if ( (p>mp->lo_mem_max)||((q>=rlink(q))&&(rlink(q)!=mp->rover)) ) 
25735     goto OFF_BASE;
25736   q=rlink(q);
25737 } while (q!=mp->rover);
25738 for (k=p;k<=mp->lo_mem_max;k++ ) 
25739   undump_wd(mp->mem[k]);
25740 undump(mp->lo_mem_max+1,hi_mem_stat_min,mp->hi_mem_min);
25741 undump(null,mp->mem_top,mp->avail); mp->mem_end=mp->mem_top;
25742 for (k=mp->hi_mem_min;k<= mp->mem_end;k++) 
25743   undump_wd(mp->mem[k]);
25744 undump_int(mp->var_used); undump_int(mp->dyn_used)
25745
25746 @ A different scheme is used to compress the hash table, since its lower region
25747 is usually sparse. When |text(p)<>0| for |p<=hash_used|, we output three
25748 words: |p|, |hash[p]|, and |eqtb[p]|. The hash table is, of course, densely
25749 packed for |p>=hash_used|, so the remaining entries are output in~a~block.
25750
25751 @<Dump the table of equivalents and the hash table@>=
25752 dump_int(mp->hash_used); 
25753 mp->st_count=frozen_inaccessible-1-mp->hash_used;
25754 for (p=1;p<=mp->hash_used;p++) {
25755   if ( text(p)!=0 ) {
25756      dump_int(p); dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]); incr(mp->st_count);
25757   }
25758 }
25759 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++) {
25760   dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]);
25761 }
25762 dump_int(mp->st_count);
25763 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, mp->st_count); mp_print(mp, " symbolic tokens")
25764
25765 @ @<Undump the table of equivalents and the hash table@>=
25766 undump(1,frozen_inaccessible,mp->hash_used); 
25767 p=0;
25768 do {  
25769   undump(p+1,mp->hash_used,p); 
25770   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
25771 } while (p!=mp->hash_used);
25772 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++ )  { 
25773   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
25774 }
25775 undump_int(mp->st_count)
25776
25777 @ We have already printed a lot of statistics, so we set |mp_tracing_stats:=0|
25778 to prevent them appearing again.
25779
25780 @<Dump a few more things and the closing check word@>=
25781 dump_int(mp->max_internal);
25782 dump_int(mp->int_ptr);
25783 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++ ) { 
25784   dump_int(mp->internal[k]); 
25785   dump_string(mp->int_name[k]);
25786 }
25787 dump_int(mp->start_sym); 
25788 dump_int(mp->interaction); 
25789 dump_string(mp->mem_ident);
25790 dump_int(mp->bg_loc); dump_int(mp->eg_loc); dump_int(mp->serial_no); dump_int(69073);
25791 mp->internal[mp_tracing_stats]=0
25792
25793 @ @<Undump a few more things and the closing check word@>=
25794 undump_int(x);
25795 if (x>mp->max_internal) mp_grow_internals(mp,x);
25796 undump_int(mp->int_ptr);
25797 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++) { 
25798   undump_int(mp->internal[k]);
25799   undump_string(mp->int_name[k]);
25800 }
25801 undump(0,frozen_inaccessible,mp->start_sym);
25802 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode) {
25803   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,mp->interaction);
25804 } else {
25805   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,x);
25806 }
25807 undump_string(mp->mem_ident);
25808 undump(1,hash_end,mp->bg_loc);
25809 undump(1,hash_end,mp->eg_loc);
25810 undump_int(mp->serial_no);
25811 undump_int(x); 
25812 if ( (x!=69073)|| feof(mp->mem_file) ) goto OFF_BASE
25813
25814 @ @<Create the |mem_ident|...@>=
25815
25816   xfree(mp->mem_ident);
25817   mp->mem_ident = xmalloc(256,1);
25818   snprintf(mp->mem_ident,256," (mem=%s %i.%i.%i)", 
25819            mp->job_name,
25820            (int)(mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]) % 100),
25821            (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]),
25822            (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]));
25823   mp_pack_job_name(mp, mem_extension);
25824   while (! mp_w_open_out(mp, &mp->mem_file) )
25825     mp_prompt_file_name(mp, "mem file name", mem_extension);
25826   mp_print_nl(mp, "Beginning to dump on file ");
25827 @.Beginning to dump...@>
25828   mp_print(mp, mp->name_of_file); 
25829   mp_print_nl(mp, mp->mem_ident);
25830 }
25831
25832 @ @<Dealloc variables@>=
25833 xfree(mp->mem_ident);
25834
25835 @ @<Close the mem file@>=
25836 fclose(mp->mem_file)
25837
25838 @* \[46] The main program.
25839 This is it: the part of \MP\ that executes all those procedures we have
25840 written.
25841
25842 Well---almost. We haven't put the parsing subroutines into the
25843 program yet; and we'd better leave space for a few more routines that may
25844 have been forgotten.
25845
25846 @c @<Declare the basic parsing subroutines@>;
25847 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>;
25848 @<Last-minute procedures@>
25849
25850 @ We've noted that there are two versions of \MP. One, called \.{INIMP},
25851 @.INIMP@>
25852 has to be run first; it initializes everything from scratch, without
25853 reading a mem file, and it has the capability of dumping a mem file.
25854 The other one is called `\.{VIRMP}'; it is a ``virgin'' program that needs
25855 @.VIRMP@>
25856 to input a mem file in order to get started. \.{VIRMP} typically has
25857 a bit more memory capacity than \.{INIMP}, because it does not need the
25858 space consumed by the dumping/undumping routines and the numerous calls on
25859 |primitive|, etc.
25860
25861 The \.{VIRMP} program cannot read a mem file instantaneously, of course;
25862 the best implementations therefore allow for production versions of \MP\ that
25863 not only avoid the loading routine for \PASCAL\ object code, they also have
25864 a mem file pre-loaded. 
25865
25866 @<Glob...@>=
25867 boolean ini_version; /* are we iniMP? */
25868
25869 @ @<Option variables@>=
25870 int ini_version; /* are we iniMP? */
25871
25872 @ @<Set |ini_version|@>=
25873 mp->ini_version = (opt->ini_version ? true : false);
25874
25875 @ Here we do whatever is needed to complete \MP's job gracefully on the
25876 local operating system. The code here might come into play after a fatal
25877 error; it must therefore consist entirely of ``safe'' operations that
25878 cannot produce error messages. For example, it would be a mistake to call
25879 |str_room| or |make_string| at this time, because a call on |overflow|
25880 might lead to an infinite loop.
25881 @^system dependencies@>
25882
25883 This program doesn't bother to close the input files that may still be open.
25884
25885 @<Last-minute...@>=
25886 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) {
25887   integer k; /* all-purpose index */
25888   integer LH; /* the length of the \.{TFM} header, in words */
25889   int lk_offset; /* extra words inserted at beginning of |lig_kern| array */
25890   pointer p; /* runs through a list of \.{TFM} dimensions */
25891   @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>;
25892   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
25893     @<Output statistics about this job@>;
25894   wake_up_terminal; 
25895   @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>;
25896   @<Explain what output files were written@>;
25897   if ( mp->log_opened ){ 
25898     wlog_cr;
25899     fclose(mp->log_file); mp->selector=mp->selector-2;
25900     if ( mp->selector==term_only ) {
25901       mp_print_nl(mp, "Transcript written on ");
25902 @.Transcript written...@>
25903       mp_print(mp, mp->log_name); mp_print_char(mp, '.');
25904     }
25905   }
25906   mp_print_ln(mp);
25907 }
25908
25909 @ @<Declarations@>=
25910 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) ;
25911
25912 @ @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>=
25913 if (mp->rd_fname!=NULL) {
25914   for (k=0;k<=(int)mp->read_files-1;k++ ) {
25915     if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
25916       fclose(mp->rd_file[k]);
25917    }
25918  }
25919 }
25920 if (mp->wr_fname!=NULL) {
25921   for (k=0;k<=(int)mp->write_files-1;k++) {
25922     if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
25923      fclose(mp->wr_file[k]);
25924     }
25925   }
25926 }
25927
25928 @ @<Dealloc ...@>=
25929 for (k=0;k<(int)mp->max_read_files;k++ ) {
25930   if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
25931     fclose(mp->rd_file[k]);
25932     mp_xfree(mp->rd_fname[k]); 
25933   }
25934 }
25935 mp_xfree(mp->rd_file);
25936 mp_xfree(mp->rd_fname);
25937 for (k=0;k<(int)mp->max_write_files;k++) {
25938   if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
25939     fclose(mp->wr_file[k]);
25940     mp_xfree(mp->wr_fname[k]); 
25941   }
25942 }
25943 mp_xfree(mp->wr_file);
25944 mp_xfree(mp->wr_fname);
25945
25946
25947 @ We want to produce a \.{TFM} file if and only if |mp_fontmaking| is positive.
25948
25949 We reclaim all of the variable-size memory at this point, so that
25950 there is no chance of another memory overflow after the memory capacity
25951 has already been exceeded.
25952
25953 @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>=
25954 if ( mp->internal[mp_fontmaking]>0 ) {
25955   @<Make the dynamic memory into one big available node@>;
25956   @<Massage the \.{TFM} widths@>;
25957   mp_fix_design_size(mp); mp_fix_check_sum(mp);
25958   @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>;
25959   mp->internal[mp_fontmaking]=0; /* avoid loop in case of fatal error */
25960   @<Finish the \.{TFM} file@>;
25961 }
25962
25963 @ @<Make the dynamic memory into one big available node@>=
25964 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; link(mp->rover)=empty_flag; mp->lo_mem_max=mp->hi_mem_min-1;
25965 if ( mp->lo_mem_max-mp->rover>max_halfword ) mp->lo_mem_max=max_halfword+mp->rover;
25966 node_size(mp->rover)=mp->lo_mem_max-mp->rover; 
25967 llink(mp->rover)=mp->rover; rlink(mp->rover)=mp->rover;
25968 link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null
25969
25970 @ The present section goes directly to the log file instead of using
25971 |print| commands, because there's no need for these strings to take
25972 up |str_pool| memory when a non-{\bf stat} version of \MP\ is being used.
25973
25974 @<Output statistics...@>=
25975 if ( mp->log_opened ) { 
25976   char s[128];
25977   wlog_ln(" ");
25978   wlog_ln("Here is how much of MetaPost's memory you used:");
25979 @.Here is how much...@>
25980   snprintf(s,128," %i string%s out of %i",(int)mp->max_strs_used-mp->init_str_use,
25981           (mp->max_strs_used!=mp->init_str_use+1 ? "s" : ""),
25982           (int)(mp->max_strings-1-mp->init_str_use));
25983   wlog_ln(s);
25984   snprintf(s,128," %i string characters out of %i",
25985            (int)mp->max_pl_used-mp->init_pool_ptr,
25986            (int)mp->pool_size-mp->init_pool_ptr);
25987   wlog_ln(s);
25988   snprintf(s,128," %i words of memory out of %i",
25989            (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2,
25990            (int)mp->mem_end+1);
25991   wlog_ln(s);
25992   snprintf(s,128," %i symbolic tokens out of %i", (int)mp->st_count, (int)mp->hash_size);
25993   wlog_ln(s);
25994   snprintf(s,128," %ii, %in, %ip, %ib stack positions out of %ii, %in, %ip, %ib",
25995            (int)mp->max_in_stack,(int)mp->int_ptr,
25996            (int)mp->max_param_stack,(int)mp->max_buf_stack+1,
25997            (int)mp->stack_size,(int)mp->max_internal,(int)mp->param_size,(int)mp->buf_size);
25998   wlog_ln(s);
25999   snprintf(s,128," %i string compactions (moved %i characters, %i strings)",
26000           (int)mp->pact_count,(int)mp->pact_chars,(int)mp->pact_strs);
26001   wlog_ln(s);
26002 }
26003
26004 @ We get to the |final_cleanup| routine when \&{end} or \&{dump} has
26005 been scanned.
26006
26007 @<Last-minute...@>=
26008 void mp_final_cleanup (MP mp) {
26009   small_number c; /* 0 for \&{end}, 1 for \&{dump} */
26010   c=mp->cur_mod;
26011   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
26012   while ( mp->input_ptr>0 ) {
26013     if ( token_state ) mp_end_token_list(mp);
26014     else  mp_end_file_reading(mp);
26015   }
26016   while ( mp->loop_ptr!=null ) mp_stop_iteration(mp);
26017   while ( mp->open_parens>0 ) { 
26018     mp_print(mp, " )"); decr(mp->open_parens);
26019   };
26020   while ( mp->cond_ptr!=null ) {
26021     mp_print_nl(mp, "(end occurred when ");
26022 @.end occurred...@>
26023     mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_if);
26024     /* `\.{if}' or `\.{elseif}' or `\.{else}' */
26025     if ( mp->if_line!=0 ) {
26026       mp_print(mp, " on line "); mp_print_int(mp, mp->if_line);
26027     }
26028     mp_print(mp, " was incomplete)");
26029     mp->if_line=if_line_field(mp->cond_ptr);
26030     mp->cur_if=name_type(mp->cond_ptr); mp->cond_ptr=link(mp->cond_ptr);
26031   }
26032   if ( mp->history!=mp_spotless )
26033     if ( ((mp->history==mp_warning_issued)||(mp->interaction<mp_error_stop_mode)) )
26034       if ( mp->selector==term_and_log ) {
26035     mp->selector=term_only;
26036     mp_print_nl(mp, "(see the transcript file for additional information)");
26037 @.see the transcript file...@>
26038     mp->selector=term_and_log;
26039   }
26040   if ( c==1 ) {
26041     if (mp->ini_version) {
26042       mp_store_mem_file(mp); return;
26043     }
26044     mp_print_nl(mp, "(dump is performed only by INIMP)"); return;
26045 @.dump...only by INIMP@>
26046   }
26047 }
26048
26049 @ @<Declarations@>=
26050 void mp_final_cleanup (MP mp) ;
26051 void mp_init_prim (MP mp) ;
26052 void mp_init_tab (MP mp) ;
26053
26054 @ @<Last-minute...@>=
26055 void mp_init_prim (MP mp) { /* initialize all the primitives */
26056   @<Put each...@>;
26057 }
26058 @#
26059 void mp_init_tab (MP mp) { /* initialize other tables */
26060   integer k; /* all-purpose index */
26061   @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>;
26062 }
26063
26064
26065 @ When we begin the following code, \MP's tables may still contain garbage;
26066 the strings might not even be present. Thus we must proceed cautiously to get
26067 bootstrapped in.
26068
26069 But when we finish this part of the program, \MP\ is ready to call on the
26070 |main_control| routine to do its work.
26071
26072 @<Get the first line...@>=
26073
26074   @<Initialize the input routines@>;
26075   if ( (mp->mem_ident==NULL)||(mp->buffer[loc]=='&') ) {
26076     if ( mp->mem_ident!=NULL ) {
26077       mp_do_initialize(mp); /* erase preloaded mem */
26078     }
26079     if ( ! mp_open_mem_file(mp) ) return mp_fatal_error_stop;
26080     if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
26081       fclose( mp->mem_file); return mp_fatal_error_stop;
26082     }
26083     fclose( mp->mem_file);
26084     while ( (loc<limit)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) incr(loc);
26085   }
26086   mp->buffer[limit]='%';
26087   mp_fix_date_and_time(mp);
26088   mp->sys_random_seed = (scaled)(mp->get_random_seed)(mp);
26089   mp_init_randoms(mp, mp->sys_random_seed);
26090   @<Initialize the print |selector|...@>;
26091   if ( loc<limit ) if ( mp->buffer[loc]!='\\' ) 
26092     mp_start_input(mp); /* \&{input} assumed */
26093 }
26094
26095 @ @<Run inimpost commands@>=
26096 {
26097   mp_get_strings_started(mp);
26098   mp_init_tab(mp); /* initialize the tables */
26099   mp_init_prim(mp); /* call |primitive| for each primitive */
26100   mp->init_str_use=mp->str_ptr; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26101   mp->max_str_ptr=mp->str_ptr; mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26102   mp_fix_date_and_time(mp);
26103 }
26104
26105
26106 @* \[47] Debugging.
26107 Once \MP\ is working, you should be able to diagnose most errors with
26108 the \.{show} commands and other diagnostic features. But for the initial
26109 stages of debugging, and for the revelation of really deep mysteries, you
26110 can compile \MP\ with a few more aids, including the \PASCAL\ runtime
26111 checks and its debugger. An additional routine called |debug_help|
26112 will also come into play when you type `\.D' after an error message;
26113 |debug_help| also occurs just before a fatal error causes \MP\ to succumb.
26114 @^debugging@>
26115 @^system dependencies@>
26116
26117 The interface to |debug_help| is primitive, but it is good enough when used
26118 with a \PASCAL\ debugger that allows you to set breakpoints and to read
26119 variables and change their values. After getting the prompt `\.{debug \#}', you
26120 type either a negative number (this exits |debug_help|), or zero (this
26121 goes to a location where you can set a breakpoint, thereby entering into
26122 dialog with the \PASCAL\ debugger), or a positive number |m| followed by
26123 an argument |n|. The meaning of |m| and |n| will be clear from the
26124 program below. (If |m=13|, there is an additional argument, |l|.)
26125 @.debug \#@>
26126
26127 @<Last-minute...@>=
26128 void mp_debug_help (MP mp) { /* routine to display various things */
26129   integer k;
26130   int l,m,n;
26131   while (1) { 
26132     wake_up_terminal;
26133     mp_print_nl(mp, "debug # (-1 to exit):"); update_terminal;
26134 @.debug \#@>
26135     m = 0;
26136     fscanf(mp->term_in,"%i",&m);
26137     if ( m<=0 )
26138       return;
26139     n = 0 ;
26140     fscanf(mp->term_in,"%i",&n);
26141     switch (m) {
26142     @<Numbered cases for |debug_help|@>;
26143     default: mp_print(mp, "?"); break;
26144     }
26145   }
26146 }
26147
26148 @ @<Numbered cases...@>=
26149 case 1: mp_print_word(mp, mp->mem[n]); /* display |mem[n]| in all forms */
26150   break;
26151 case 2: mp_print_int(mp, info(n));
26152   break;
26153 case 3: mp_print_int(mp, link(n));
26154   break;
26155 case 4: mp_print_int(mp, eq_type(n)); mp_print_char(mp, ':'); mp_print_int(mp, equiv(n));
26156   break;
26157 case 5: mp_print_variable_name(mp, n);
26158   break;
26159 case 6: mp_print_int(mp, mp->internal[n]);
26160   break;
26161 case 7: mp_do_show_dependencies(mp);
26162   break;
26163 case 9: mp_show_token_list(mp, n,null,100000,0);
26164   break;
26165 case 10: mp_print_str(mp, n);
26166   break;
26167 case 11: mp_check_mem(mp, n>0); /* check wellformedness; print new busy locations if |n>0| */
26168   break;
26169 case 12: mp_search_mem(mp, n); /* look for pointers to |n| */
26170   break;
26171 case 13: l = 0;  fscanf(mp->term_in,"%i",&l); mp_print_cmd_mod(mp, n,l); 
26172   break;
26173 case 14: for (k=0;k<=n;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
26174   break;
26175 case 15: mp->panicking=! mp->panicking;
26176   break;
26177
26178
26179 @ Saving the filename template
26180
26181 @<Save the filename template@>=
26182
26183   if ( mp->filename_template!=0 ) delete_str_ref(mp->filename_template);
26184   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->filename_template=0;
26185   else { 
26186     mp->filename_template=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->filename_template);
26187   }
26188 }
26189
26190 @* \[48] System-dependent changes.
26191 This section should be replaced, if necessary, by any special
26192 modification of the program
26193 that are necessary to make \MP\ work at a particular installation.
26194 It is usually best to design your change file so that all changes to
26195 previous sections preserve the section numbering; then everybody's version
26196 will be consistent with the published program. More extensive changes,
26197 which introduce new sections, can be inserted here; then only the index
26198 itself will get a new section number.
26199 @^system dependencies@>
26200
26201 @* \[49] Index.
26202 Here is where you can find all uses of each identifier in the program,
26203 with underlined entries pointing to where the identifier was defined.
26204 If the identifier is only one letter long, however, you get to see only
26205 the underlined entries. {\sl All references are to section numbers instead of
26206 page numbers.}
26207
26208 This index also lists error messages and other aspects of the program
26209 that you might want to look up some day. For example, the entry
26210 for ``system dependencies'' lists all sections that should receive
26211 special attention from people who are installing \MP\ in a new
26212 operating environment. A list of various things that can't happen appears
26213 under ``this can't happen''.
26214 Approximately 25 sections are listed under ``inner loop''; these account
26215 for more than 60\pct! of \MP's running time, exclusive of input and output.