fix makempx (following a report by AK)
[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 "0.20"
88 @d version_string " (Cweb version 0.20)"
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   return mp;
215 }
216 void mp_free (MP mp) {
217   int k; /* loop variable */
218   @<Dealloc variables@>
219   xfree(mp);
220 }
221
222 @ @c
223 void mp_do_initialize ( MP mp) {
224   @<Local variables for initialization@>
225   @<Set initial values of key variables@>
226 }
227 int mp_initialize (MP mp) { /* this procedure gets things started properly */
228   mp->history=mp_fatal_error_stop; /* in case we quit during initialization */
229   @<Install and test the non-local jump buffer@>;
230   t_open_out; /* open the terminal for output */
231   @<Check the ``constant'' values...@>;
232   if ( mp->bad>0 ) {
233         char ss[256];
234     snprintf(ss,256,"Ouch---my internal constants have been clobbered!\n"
235                    "---case %i",(int)mp->bad);
236     do_fprintf(mp->err_out,(char *)ss);
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,100);
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_terminal = 0, /* the terminal */
561   mp_filetype_error, /* the terminal */
562   mp_filetype_program , /* \MP\ language input */
563   mp_filetype_log,  /* the log file */
564   mp_filetype_postscript, /* the postscript output */
565   mp_filetype_memfile, /* memory dumps */
566   mp_filetype_metrics, /* TeX font metric files */
567   mp_filetype_fontmap, /* PostScript font mapping files */
568   mp_filetype_font, /*  PostScript type1 font programs */
569   mp_filetype_encoding, /*  PostScript font encoding files */
570   mp_filetype_text,  /* first text file for readfrom and writeto primitives */
571 };
572 typedef char *(*mp_file_finder)(char *, char *, int);
573 typedef void *(*mp_file_opener)(char *, char *, int);
574 typedef char *(*mp_file_reader)(void *, size_t *);
575 typedef void (*mp_binfile_reader)(void *, void **, size_t *);
576 typedef void (*mp_file_closer)(void *);
577 typedef int (*mp_file_eoftest)(void *);
578 typedef void (*mp_file_flush)(void *);
579 typedef void (*mp_file_writer)(void *, char *);
580 typedef void (*mp_binfile_writer)(void *, void *, size_t);
581 #define NOTTESTING 1
582
583 @ @<Glob...@>=
584 mp_file_finder find_file;
585 mp_file_opener open_file;
586 mp_file_reader read_ascii_file;
587 mp_binfile_reader read_binary_file;
588 mp_file_closer close_file;
589 mp_file_eoftest eof_file;
590 mp_file_flush flush_file;
591 mp_file_writer write_ascii_file;
592 mp_binfile_writer write_binary_file;
593
594 @ @<Option variables@>=
595 mp_file_finder find_file;
596 mp_file_opener open_file;
597 mp_file_reader read_ascii_file;
598 mp_binfile_reader read_binary_file;
599 mp_file_closer close_file;
600 mp_file_eoftest eof_file;
601 mp_file_flush flush_file;
602 mp_file_writer write_ascii_file;
603 mp_binfile_writer write_binary_file;
604
605 @ The default function for finding files is |mp_find_file|. It is 
606 pretty stupid: it will only find files in the current directory.
607
608 This function may disappear altogether, it is currently only
609 used for the default font map file.
610
611 @c
612 char *mp_find_file (char *fname, char *fmode, int ftype)  {
613   if (fmode[0] != 'r' || (! access (fname,R_OK)) || ftype) {  
614      return strdup(fname);
615   }
616   return NULL;
617 }
618
619 @ This has to be done very early on, so it is best to put it in with
620 the |mp_new| allocations
621
622 @d set_callback_option(A) do { mp->A = mp_##A;
623   if (opt->A!=NULL) mp->A = opt->A;
624 } while (0)
625
626 @<Allocate or initialize ...@>=
627 set_callback_option(find_file);
628 set_callback_option(open_file);
629 set_callback_option(read_ascii_file);
630 set_callback_option(read_binary_file);
631 set_callback_option(close_file);
632 set_callback_option(eof_file);
633 set_callback_option(flush_file);
634 set_callback_option(write_ascii_file);
635 set_callback_option(write_binary_file);
636
637 @ Because |mp_find_file| is used so early, it has to be in the helpers
638 section.
639
640 @<Internal ...@>=
641 char *mp_find_file (char *fname, char *fmode, int ftype) ;
642 void *mp_open_file (char *fname, char *fmode, int ftype) ;
643 char *mp_read_ascii_file (void *f, size_t *size) ;
644 void mp_read_binary_file (void *f, void **d, size_t *size) ;
645 void mp_close_file (void *f) ;
646 int mp_eof_file (void *f) ;
647 void mp_flush_file (void *f) ;
648 void mp_write_ascii_file (void *f, char *s) ;
649 void mp_write_binary_file (void *f, void *s, size_t t) ;
650
651 @ The function to open files can now be very short.
652
653 @c
654 void *mp_open_file(char *fname, char *fmode, int ftype)  {
655 #if NOTTESTING
656   if (ftype==mp_filetype_terminal) {
657     return (fmode[0] == 'r' ? stdin : stdout);
658   } else if (ftype==mp_filetype_error) {
659     return stderr;
660   } else if (fname != NULL && (fmode[0] != 'r' || (! access (fname,R_OK)))) {
661     return (void *)fopen(fname, fmode);
662   }
663 #endif
664   return NULL;
665 }
666
667 @ This is a legacy interface: (almost) all file names pass through |name_of_file|.
668
669 @<Glob...@>=
670 char name_of_file[file_name_size+1]; /* the name of a system file */
671 int name_length;/* this many characters are actually
672   relevant in |name_of_file| (the rest are blank) */
673 boolean print_found_names; /* configuration parameter */
674
675 @ @<Option variables@>=
676 int print_found_names; /* configuration parameter */
677
678 @ If this parameter is true, the terminal and log will report the found
679 file names for input files instead of the requested ones. 
680 It is off by default because it creates an extra filename lookup.
681
682 @<Allocate or initialize ...@>=
683 mp->print_found_names = (opt->print_found_names>0 ? true : false);
684
685 @ \MP's file-opening procedures return |false| if no file identified by
686 |name_of_file| could be opened.
687
688 The |OPEN_FILE| macro takes care of the |print_found_names| parameter.
689 It is not used for opening a mem file for read, because that file name 
690 is never printed.
691
692 @d OPEN_FILE(A) do {
693   if (mp->print_found_names) {
694     char *s = (mp->find_file)(mp->name_of_file,A,ftype);
695     if (s!=NULL) {
696       *f = (mp->open_file)(mp->name_of_file,A, ftype); 
697       strncpy(mp->name_of_file,s,file_name_size);
698       xfree(s);
699     } else {
700       *f = NULL;
701     }
702   } else {
703     *f = (mp->open_file)(mp->name_of_file,A, ftype); 
704   }
705 } while (0);
706 return (*f ? true : false)
707
708 @c 
709 boolean mp_a_open_in (MP mp, void **f, int ftype) {
710   /* open a text file for input */
711   OPEN_FILE("r");
712 }
713 @#
714 boolean mp_w_open_in (MP mp, void **f) {
715   /* open a word file for input */
716   *f = (mp->open_file)(mp->name_of_file,"rb",mp_filetype_memfile); 
717   return (*f ? true : false);
718 }
719 @#
720 boolean mp_a_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
721   /* open a text file for output */
722   OPEN_FILE("w");
723 }
724 @#
725 boolean mp_b_open_out (MP mp, void **f, int ftype) {
726   /* open a binary file for output */
727   OPEN_FILE("wb");
728 }
729 @#
730 boolean mp_w_open_out (MP mp, void **f) {
731   /* open a word file for output */
732   int ftype = mp_filetype_memfile;
733   OPEN_FILE("wb");
734 }
735
736 @ @c
737 char *mp_read_ascii_file (void *f, size_t *size) {
738   int c;
739   size_t len = 0, lim = 128;
740   char *s = NULL;
741   *size = 0;
742 #if NOTTESTING
743   c = fgetc(f);
744   if (c==EOF)
745     return NULL;
746   s = malloc(lim); 
747   if (s==NULL) return NULL;
748   while (c!=EOF && c!='\n' && c!='\r') { 
749     if (len==lim) {
750       s =realloc(s, (lim+(lim>>2)));
751       if (s==NULL) return NULL;
752       lim+=(lim>>2);
753     }
754         s[len++] = c;
755     c =fgetc(f);
756   }
757   if (c=='\r') {
758     c = fgetc(f);
759     if (c!=EOF && c!='\n')
760        ungetc(c,f);
761   }
762   s[len] = 0;
763   *size = len;
764 #endif
765   return s;
766 }
767
768 @ @c
769 void mp_write_ascii_file (void *f, char *s) {
770 #if NOTTESTING
771   if (f!=NULL) {
772     fputs(s,f);
773   }
774 #endif
775 }
776
777 @ @c
778 void mp_read_binary_file (void *f, void **data, size_t *size) {
779   size_t len = 0;
780 #if NOTTESTING
781   len = fread(*data,1,*size,f);
782 #endif
783   *size = len;
784 }
785
786 @ @c
787 void mp_write_binary_file (void *f, void *s, size_t size) {
788 #if NOTTESTING
789   if (f!=NULL)
790     fwrite(s,size,1,f);
791 #endif
792 }
793
794
795 @ @c
796 void mp_close_file (void *f) {
797 #if NOTTESTING
798   fclose(f);
799 #endif
800 }
801
802 @ @c
803 int mp_eof_file (void *f) {
804 #if NOTTESTING
805   return feof(f);
806 #else
807   return 0;
808 #endif
809 }
810
811 @ @c
812 void mp_flush_file (void *f) {
813 #if NOTTESTING
814   fflush(f);
815 #endif
816 }
817
818 @ Binary input and output are done with \PASCAL's ordinary |get| and |put|
819 procedures, so we don't have to make any other special arrangements for
820 binary~I/O. Text output is also easy to do with standard \PASCAL\ routines.
821 The treatment of text input is more difficult, however, because
822 of the necessary translation to |ASCII_code| values.
823 \MP's conventions should be efficient, and they should
824 blend nicely with the user's operating environment.
825
826 @ Input from text files is read one line at a time, using a routine called
827 |input_ln|. This function is defined in terms of global variables called
828 |buffer|, |first|, and |last| that will be described in detail later; for
829 now, it suffices for us to know that |buffer| is an array of |ASCII_code|
830 values, and that |first| and |last| are indices into this array
831 representing the beginning and ending of a line of text.
832
833 @<Glob...@>=
834 size_t buf_size; /* maximum number of characters simultaneously present in
835                     current lines of open files */
836 ASCII_code *buffer; /* lines of characters being read */
837 size_t first; /* the first unused position in |buffer| */
838 size_t last; /* end of the line just input to |buffer| */
839 size_t max_buf_stack; /* largest index used in |buffer| */
840
841 @ @<Allocate or initialize ...@>=
842 mp->buf_size = 200;
843 mp->buffer = xmalloc((mp->buf_size+1),sizeof(ASCII_code));
844
845 @ @<Dealloc variables@>=
846 xfree(mp->buffer);
847
848 @ @c
849 void mp_reallocate_buffer(MP mp, size_t l) {
850   ASCII_code *buffer;
851   if (l>max_halfword) {
852     mp_confusion(mp,"buffer size"); /* can't happen (I hope) */
853   }
854   buffer = xmalloc((l+1),sizeof(ASCII_code));
855   memcpy(buffer,mp->buffer,(mp->buf_size+1));
856   xfree(mp->buffer);
857   mp->buffer = buffer ;
858   mp->buf_size = l;
859 }
860
861 @ The |input_ln| function brings the next line of input from the specified
862 field into available positions of the buffer array and returns the value
863 |true|, unless the file has already been entirely read, in which case it
864 returns |false| and sets |last:=first|.  In general, the |ASCII_code|
865 numbers that represent the next line of the file are input into
866 |buffer[first]|, |buffer[first+1]|, \dots, |buffer[last-1]|; and the
867 global variable |last| is set equal to |first| plus the length of the
868 line. Trailing blanks are removed from the line; thus, either |last=first|
869 (in which case the line was entirely blank) or |buffer[last-1]<>" "|.
870 @^inner loop@>
871
872 The variable |max_buf_stack|, which is used to keep track of how large
873 the |buf_size| parameter must be to accommodate the present job, is
874 also kept up to date by |input_ln|.
875
876 @c 
877 boolean mp_input_ln (MP mp, void *f ) {
878   /* inputs the next line or returns |false| */
879   char *s;
880   size_t size = 0; 
881   mp->last=mp->first; /* cf.\ Matthew 19\thinspace:\thinspace30 */
882   s = (mp->read_ascii_file)(f, &size);
883   if (s==NULL)
884         return false;
885   if (size>0) {
886     mp->last = mp->first+size;
887     if ( mp->last>=mp->max_buf_stack ) { 
888       mp->max_buf_stack=mp->last+1;
889       while ( mp->max_buf_stack>=mp->buf_size ) {
890         mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
891       }
892     }
893     memcpy((mp->buffer+mp->first),s,size);
894     /* while ( mp->buffer[mp->last]==' ' ) mp->last--; */
895   } 
896   free(s);
897   return true;
898 }
899
900 @ The user's terminal acts essentially like other files of text, except
901 that it is used both for input and for output. When the terminal is
902 considered an input file, the file variable is called |term_in|, and when it
903 is considered an output file the file variable is |term_out|.
904 @^system dependencies@>
905
906 @<Glob...@>=
907 void * term_in; /* the terminal as an input file */
908 void * term_out; /* the terminal as an output file */
909 void * err_out; /* the terminal as an output file */
910
911 @ Here is how to open the terminal files. In the default configuration,
912 nothing happens except that the command line (if there is one) is copied
913 to the input buffer.  The variable |command_line| will be filled by the 
914 |main| procedure. The copying can not be done earlier in the program 
915 logic because in the |INI| version, the |buffer| is also used for primitive 
916 initialization.
917
918 @^system dependencies@>
919
920 @d t_open_out  do {/* open the terminal for text output */
921     mp->term_out = (mp->open_file)("terminal", "w", mp_filetype_terminal);
922     mp->err_out = (mp->open_file)("error", "w", mp_filetype_error);
923 } while (0)
924 @d t_open_in  do { /* open the terminal for text input */
925     mp->term_in = (mp->open_file)("terminal", "r", mp_filetype_terminal);
926     if (mp->command_line!=NULL) {
927       mp->last = strlen(mp->command_line);
928       strncpy((char *)mp->buffer,mp->command_line,mp->last);
929       xfree(mp->command_line);
930     }
931 } while (0)
932
933 @d t_close_out do { /* close the terminal */
934   (mp->close_file)(mp->term_out);
935   (mp->close_file)(mp->err_out);
936 } while (0)
937
938 @d t_close_in do { /* close the terminal */
939   (mp->close_file)(mp->term_in);
940 } while (0)
941
942 @<Glob...@>=
943 char *command_line;
944
945 @ @<Option variables@>=
946 char *command_line;
947
948 @ @<Allocate or initialize ...@>=
949 mp->command_line = xstrdup(opt->command_line);
950
951 @ Sometimes it is necessary to synchronize the input/output mixture that
952 happens on the user's terminal, and three system-dependent
953 procedures are used for this
954 purpose. The first of these, |update_terminal|, is called when we want
955 to make sure that everything we have output to the terminal so far has
956 actually left the computer's internal buffers and been sent.
957 The second, |clear_terminal|, is called when we wish to cancel any
958 input that the user may have typed ahead (since we are about to
959 issue an unexpected error message). The third, |wake_up_terminal|,
960 is supposed to revive the terminal if the user has disabled it by
961 some instruction to the operating system.  The following macros show how
962 these operations can be specified in \ph:
963 @^system dependencies@>
964
965 @d update_terminal   (mp->flush_file)(mp->term_out) /* empty the terminal output buffer */
966 @d clear_terminal   do_nothing /* clear the terminal input buffer */
967 @d wake_up_terminal  (mp->flush_file)(mp->term_out) /* cancel the user's cancellation of output */
968
969 @ We need a special routine to read the first line of \MP\ input from
970 the user's terminal. This line is different because it is read before we
971 have opened the transcript file; there is sort of a ``chicken and
972 egg'' problem here. If the user types `\.{input cmr10}' on the first
973 line, or if some macro invoked by that line does such an \.{input},
974 the transcript file will be named `\.{cmr10.log}'; but if no \.{input}
975 commands are performed during the first line of terminal input, the transcript
976 file will acquire its default name `\.{mpout.log}'. (The transcript file
977 will not contain error messages generated by the first line before the
978 first \.{input} command.)
979
980 The first line is even more special if we are lucky enough to have an operating
981 system that treats \MP\ differently from a run-of-the-mill \PASCAL\ object
982 program. It's nice to let the user start running a \MP\ job by typing
983 a command line like `\.{MP cmr10}'; in such a case, \MP\ will operate
984 as if the first line of input were `\.{cmr10}', i.e., the first line will
985 consist of the remainder of the command line, after the part that invoked \MP.
986
987 @ Different systems have different ways to get started. But regardless of
988 what conventions are adopted, the routine that initializes the terminal
989 should satisfy the following specifications:
990
991 \yskip\textindent{1)}It should open file |term_in| for input from the
992   terminal. (The file |term_out| will already be open for output to the
993   terminal.)
994
995 \textindent{2)}If the user has given a command line, this line should be
996   considered the first line of terminal input. Otherwise the
997   user should be prompted with `\.{**}', and the first line of input
998   should be whatever is typed in response.
999
1000 \textindent{3)}The first line of input, which might or might not be a
1001   command line, should appear in locations |first| to |last-1| of the
1002   |buffer| array.
1003
1004 \textindent{4)}The global variable |loc| should be set so that the
1005   character to be read next by \MP\ is in |buffer[loc]|. This
1006   character should not be blank, and we should have |loc<last|.
1007
1008 \yskip\noindent(It may be necessary to prompt the user several times
1009 before a non-blank line comes in. The prompt is `\.{**}' instead of the
1010 later `\.*' because the meaning is slightly different: `\.{input}' need
1011 not be typed immediately after~`\.{**}'.)
1012
1013 @d loc mp->cur_input.loc_field /* location of first unread character in |buffer| */
1014
1015 @ The following program does the required initialization
1016 without retrieving a possible command line.
1017 It should be clear how to modify this routine to deal with command lines,
1018 if the system permits them.
1019 @^system dependencies@>
1020
1021 @c 
1022 boolean mp_init_terminal (MP mp) { /* gets the terminal input started */
1023   t_open_in; 
1024   if (mp->last!=0) {
1025     loc = mp->first = 0;
1026         return true;
1027   }
1028   while (1) { 
1029     wake_up_terminal; do_fprintf(mp->term_out,"**"); update_terminal;
1030 @.**@>
1031     if ( ! mp_input_ln(mp, mp->term_in ) ) { /* this shouldn't happen */
1032       do_fprintf(mp->term_out,"\n! End of file on the terminal... why?");
1033 @.End of file on the terminal@>
1034       return false;
1035     }
1036     loc=mp->first;
1037     while ( (loc<(int)mp->last)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) 
1038       incr(loc);
1039     if ( loc<(int)mp->last ) { 
1040       return true; /* return unless the line was all blank */
1041     };
1042     do_fprintf(mp->term_out,"Please type the name of your input file.\n");
1043   }
1044 }
1045
1046 @ @<Declarations@>=
1047 boolean mp_init_terminal (MP mp) ;
1048
1049
1050 @* \[4] String handling.
1051 Symbolic token names and diagnostic messages are variable-length strings
1052 of eight-bit characters. Since \PASCAL\ does not have a well-developed string
1053 mechanism, \MP\ does all of its string processing by homegrown methods.
1054
1055 \MP\ uses strings more extensively than \MF\ does, but the necessary
1056 operations can still be handled with a fairly simple data structure.
1057 The array |str_pool| contains all of the (eight-bit) ASCII codes in all
1058 of the strings, and the array |str_start| contains indices of the starting
1059 points of each string. Strings are referred to by integer numbers, so that
1060 string number |s| comprises the characters |str_pool[j]| for
1061 |str_start[s]<=j<str_start[ss]| where |ss=next_str[s]|.  The string pool
1062 is allocated sequentially and |str_pool[pool_ptr]| is the next unused
1063 location.  The first string number not currently in use is |str_ptr|
1064 and |next_str[str_ptr]| begins a list of free string numbers.  String
1065 pool entries |str_start[str_ptr]| up to |pool_ptr| are reserved for a
1066 string currently being constructed.
1067
1068 String numbers 0 to 255 are reserved for strings that correspond to single
1069 ASCII characters. This is in accordance with the conventions of \.{WEB},
1070 @.WEB@>
1071 which converts single-character strings into the ASCII code number of the
1072 single character involved, while it converts other strings into integers
1073 and builds a string pool file. Thus, when the string constant \.{"."} appears
1074 in the program below, \.{WEB} converts it into the integer 46, which is the
1075 ASCII code for a period, while \.{WEB} will convert a string like \.{"hello"}
1076 into some integer greater than~255. String number 46 will presumably be the
1077 single character `\..'\thinspace; but some ASCII codes have no standard visible
1078 representation, and \MP\ may need to be able to print an arbitrary
1079 ASCII character, so the first 256 strings are used to specify exactly what
1080 should be printed for each of the 256 possibilities.
1081
1082 @<Types...@>=
1083 typedef int pool_pointer; /* for variables that point into |str_pool| */
1084 typedef int str_number; /* for variables that point into |str_start| */
1085
1086 @ @<Glob...@>=
1087 ASCII_code *str_pool; /* the characters */
1088 pool_pointer *str_start; /* the starting pointers */
1089 str_number *next_str; /* for linking strings in order */
1090 pool_pointer pool_ptr; /* first unused position in |str_pool| */
1091 str_number str_ptr; /* number of the current string being created */
1092 pool_pointer init_pool_ptr; /* the starting value of |pool_ptr| */
1093 str_number init_str_use; /* the initial number of strings in use */
1094 pool_pointer max_pool_ptr; /* the maximum so far of |pool_ptr| */
1095 str_number max_str_ptr; /* the maximum so far of |str_ptr| */
1096
1097 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1098 mp->str_pool  = xmalloc ((mp->pool_size +1),sizeof(ASCII_code));
1099 mp->str_start = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(pool_pointer));
1100 mp->next_str  = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(str_number));
1101
1102 @ @<Dealloc variables@>=
1103 xfree(mp->str_pool);
1104 xfree(mp->str_start);
1105 xfree(mp->next_str);
1106
1107 @ Most printing is done from |char *|s, but sometimes not. Here are
1108 functions that convert an internal string into a |char *| for use
1109 by the printing routines, and vice versa.
1110
1111 @d str(A) mp_str(mp,A)
1112 @d rts(A) mp_rts(mp,A)
1113
1114 @<Internal ...@>=
1115 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b);
1116 char * mp_str (MP mp, str_number s);
1117
1118 @ @<Declarations@>=
1119 str_number mp_rts (MP mp, char *s);
1120 str_number mp_make_string (MP mp);
1121
1122 @ The attempt to catch interrupted strings that is in |mp_rts|, is not 
1123 very good: it does not handle nesting over more than one level.
1124
1125 @c 
1126 int mp_xstrcmp (const char *a, const char *b) {
1127         if (a==NULL && b==NULL) 
1128           return 0;
1129     if (a==NULL)
1130       return -1;
1131     if (b==NULL)
1132       return 1;
1133     return strcmp(a,b);
1134 }
1135
1136 @ @c
1137 char * mp_str (MP mp, str_number ss) {
1138   char *s;
1139   int len;
1140   if (ss==mp->str_ptr) {
1141     return NULL;
1142   } else {
1143     len = length(ss);
1144     s = xmalloc(len+1,sizeof(char));
1145     strncpy(s,(char *)(mp->str_pool+(mp->str_start[ss])),len);
1146     s[len] = 0;
1147     return (char *)s;
1148   }
1149 }
1150 str_number mp_rts (MP mp, char *s) {
1151   int r; /* the new string */ 
1152   int old; /* a possible string in progress */
1153   int i=0;
1154   if (strlen(s)==0) {
1155     return 256;
1156   } else if (strlen(s)==1) {
1157     return s[0];
1158   } else {
1159    old=0;
1160    str_room((integer)strlen(s));
1161    if (mp->str_start[mp->str_ptr]<mp->pool_ptr)
1162      old = mp_make_string(mp);
1163    while (*s) {
1164      append_char(*s);
1165      s++;
1166    }
1167    r = mp_make_string(mp);
1168    if (old!=0) {
1169       str_room(length(old));
1170       while (i<length(old)) {
1171         append_char((mp->str_start[old]+i));
1172       } 
1173       mp_flush_string(mp,old);
1174     }
1175     return r;
1176   }
1177 }
1178
1179 @ Except for |strs_used_up|, the following string statistics are only
1180 maintained when code between |stat| $\ldots$ |tats| delimiters is not
1181 commented out:
1182
1183 @<Glob...@>=
1184 integer strs_used_up; /* strings in use or unused but not reclaimed */
1185 integer pool_in_use; /* total number of cells of |str_pool| actually in use */
1186 integer strs_in_use; /* total number of strings actually in use */
1187 integer max_pl_used; /* maximum |pool_in_use| so far */
1188 integer max_strs_used; /* maximum |strs_in_use| so far */
1189
1190 @ Several of the elementary string operations are performed using \.{WEB}
1191 macros instead of \PASCAL\ procedures, because many of the
1192 operations are done quite frequently and we want to avoid the
1193 overhead of procedure calls. For example, here is
1194 a simple macro that computes the length of a string.
1195 @.WEB@>
1196
1197 @d str_stop(A) mp->str_start[mp->next_str[(A)]] /* one cell past the end of string
1198   number \# */
1199 @d length(A) (str_stop((A))-mp->str_start[(A)]) /* the number of characters in string \# */
1200
1201 @ The length of the current string is called |cur_length|.  If we decide that
1202 the current string is not needed, |flush_cur_string| resets |pool_ptr| so that
1203 |cur_length| becomes zero.
1204
1205 @d cur_length   (mp->pool_ptr - mp->str_start[mp->str_ptr])
1206 @d flush_cur_string   mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr]
1207
1208 @ Strings are created by appending character codes to |str_pool|.
1209 The |append_char| macro, defined here, does not check to see if the
1210 value of |pool_ptr| has gotten too high; this test is supposed to be
1211 made before |append_char| is used.
1212
1213 To test if there is room to append |l| more characters to |str_pool|,
1214 we shall write |str_room(l)|, which tries to make sure there is enough room
1215 by compacting the string pool if necessary.  If this does not work,
1216 |do_compaction| aborts \MP\ and gives an apologetic error message.
1217
1218 @d append_char(A)   /* put |ASCII_code| \# at the end of |str_pool| */
1219 { mp->str_pool[mp->pool_ptr]=(A); incr(mp->pool_ptr);
1220 }
1221 @d str_room(A)   /* make sure that the pool hasn't overflowed */
1222   { if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->max_pool_ptr ) {
1223     if ( mp->pool_ptr+(A) > mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, (A));
1224     else mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+(A); }
1225   }
1226
1227 @ The following routine is similar to |str_room(1)| but it uses the
1228 argument |mp->pool_size| to prevent |do_compaction| from aborting when
1229 string space is exhausted.
1230
1231 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>=
1232 void mp_unit_str_room (MP mp);
1233
1234 @ @c
1235 void mp_unit_str_room (MP mp) { 
1236   if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
1237   if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+1;
1238 }
1239
1240 @ \MP's string expressions are implemented in a brute-force way: Every
1241 new string or substring that is needed is simply copied into the string pool.
1242 Space is eventually reclaimed by a procedure called |do_compaction| with
1243 the aid of a simple system system of reference counts.
1244 @^reference counts@>
1245
1246 The number of references to string number |s| will be |str_ref[s]|. The
1247 special value |str_ref[s]=max_str_ref=127| is used to denote an unknown
1248 positive number of references; such strings will never be recycled. If
1249 a string is ever referred to more than 126 times, simultaneously, we
1250 put it in this category. Hence a single byte suffices to store each |str_ref|.
1251
1252 @d max_str_ref 127 /* ``infinite'' number of references */
1253 @d add_str_ref(A) { if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) incr(mp->str_ref[(A)]);
1254   }
1255
1256 @<Glob...@>=
1257 int *str_ref;
1258
1259 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1260 mp->str_ref = xmalloc ((mp->max_strings+1),sizeof(int));
1261
1262 @ @<Dealloc variables@>=
1263 xfree(mp->str_ref);
1264
1265 @ Here's what we do when a string reference disappears:
1266
1267 @d delete_str_ref(A)  { 
1268     if ( mp->str_ref[(A)]<max_str_ref ) {
1269        if ( mp->str_ref[(A)]>1 ) decr(mp->str_ref[(A)]); 
1270        else mp_flush_string(mp, (A));
1271     }
1272   }
1273
1274 @<Declare the procedure called |flush_string|@>=
1275 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) ;
1276
1277
1278 @ We can't flush the first set of static strings at all, so there 
1279 is no point in trying
1280
1281 @c
1282 void mp_flush_string (MP mp,str_number s) { 
1283   if (length(s)>1) {
1284     mp->pool_in_use=mp->pool_in_use-length(s);
1285     decr(mp->strs_in_use);
1286     if ( mp->next_str[s]!=mp->str_ptr ) {
1287       mp->str_ref[s]=0;
1288     } else { 
1289       mp->str_ptr=s;
1290       decr(mp->strs_used_up);
1291     }
1292     mp->pool_ptr=mp->str_start[mp->str_ptr];
1293   }
1294 }
1295
1296 @ C literals cannot be simply added, they need to be set so they can't
1297 be flushed.
1298
1299 @d intern(A) mp_intern(mp,(A))
1300
1301 @c
1302 str_number mp_intern (MP mp, char *s) {
1303   str_number r ;
1304   r = rts(s);
1305   mp->str_ref[r] = max_str_ref;
1306   return r;
1307 }
1308
1309 @ @<Declarations@>=
1310 str_number mp_intern (MP mp, char *s);
1311
1312
1313 @ Once a sequence of characters has been appended to |str_pool|, it
1314 officially becomes a string when the function |make_string| is called.
1315 This function returns the identification number of the new string as its
1316 value.
1317
1318 When getting the next unused string number from the linked list, we pretend
1319 that
1320 $$ \hbox{|max_str_ptr+1|, |max_str_ptr+2|, $\ldots$, |mp->max_strings|} $$
1321 are linked sequentially even though the |next_str| entries have not been
1322 initialized yet.  We never allow |str_ptr| to reach |mp->max_strings|;
1323 |do_compaction| is responsible for making sure of this.
1324
1325 @<Declarations@>=
1326 @<Declare the procedure called |do_compaction|@>;
1327 @<Declare the procedure called |unit_str_room|@>;
1328 str_number mp_make_string (MP mp);
1329
1330 @ @c 
1331 str_number mp_make_string (MP mp) { /* current string enters the pool */
1332   str_number s; /* the new string */
1333 RESTART: 
1334   s=mp->str_ptr;
1335   mp->str_ptr=mp->next_str[s];
1336   if ( mp->str_ptr>mp->max_str_ptr ) {
1337     if ( mp->str_ptr==mp->max_strings ) { 
1338       mp->str_ptr=s;
1339       mp_do_compaction(mp, 0);
1340       goto RESTART;
1341     } else {
1342 #ifdef DEBUG 
1343       if ( mp->strs_used_up!=mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "s");
1344 @:this can't happen s}{\quad \.s@>
1345 #endif
1346       mp->max_str_ptr=mp->str_ptr;
1347       mp->next_str[mp->str_ptr]=mp->max_str_ptr+1;
1348     }
1349   }
1350   mp->str_ref[s]=1;
1351   mp->str_start[mp->str_ptr]=mp->pool_ptr;
1352   incr(mp->strs_used_up);
1353   incr(mp->strs_in_use);
1354   mp->pool_in_use=mp->pool_in_use+length(s);
1355   if ( mp->pool_in_use>mp->max_pl_used ) 
1356     mp->max_pl_used=mp->pool_in_use;
1357   if ( mp->strs_in_use>mp->max_strs_used ) 
1358     mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
1359   return s;
1360 }
1361
1362 @ The most interesting string operation is string pool compaction.  The idea
1363 is to recover unused space in the |str_pool| array by recopying the strings
1364 to close the gaps created when some strings become unused.  All string
1365 numbers~$k$ where |str_ref[k]=0| are to be linked into the list of free string
1366 numbers after |str_ptr|.  If this fails to free enough pool space we issue an
1367 |overflow| error unless |needed=mp->pool_size|.  Calling |do_compaction|
1368 with |needed=mp->pool_size| supresses all overflow tests.
1369
1370 The compaction process starts with |last_fixed_str| because all lower numbered
1371 strings are permanently allocated with |max_str_ref| in their |str_ref| entries.
1372
1373 @<Glob...@>=
1374 str_number last_fixed_str; /* last permanently allocated string */
1375 str_number fixed_str_use; /* number of permanently allocated strings */
1376
1377 @ @<Declare the procedure called |do_compaction|@>=
1378 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) ;
1379
1380 @ @c
1381 void mp_do_compaction (MP mp, pool_pointer needed) {
1382   str_number str_use; /* a count of strings in use */
1383   str_number r,s,t; /* strings being manipulated */
1384   pool_pointer p,q; /* destination and source for copying string characters */
1385   @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>;
1386   r=mp->last_fixed_str;
1387   s=mp->next_str[r];
1388   p=mp->str_start[s];
1389   while ( s!=mp->str_ptr ) { 
1390     while ( mp->str_ref[s]==0 ) {
1391       @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;
1392         then |break| if |s=str_ptr|@>;
1393     }
1394     r=s; s=mp->next_str[s];
1395     incr(str_use);
1396     @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location
1397      after the end of the string@>;
1398   }
1399   @<Move the current string back so that it starts at |p|@>;
1400   if ( needed<mp->pool_size ) {
1401     @<Make sure that there is room for another string with |needed| characters@>;
1402   }
1403   @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with the
1404      global versions@>;
1405   mp->strs_used_up=str_use;
1406 }
1407
1408 @ @<Advance |last_fixed_str| as far as possible and set |str_use|@>=
1409 t=mp->next_str[mp->last_fixed_str];
1410 while (t!=mp->str_ptr && mp->str_ref[t]==max_str_ref) {
1411   incr(mp->fixed_str_use);
1412   mp->last_fixed_str=t;
1413   t=mp->next_str[t];
1414 }
1415 str_use=mp->fixed_str_use
1416
1417 @ Because of the way |flush_string| has been written, it should never be
1418 necessary to |break| here.  The extra line of code seems worthwhile to
1419 preserve the generality of |do_compaction|.
1420
1421 @<Advance |s| and add the old |s| to the list of free string numbers;...@>=
1422 {
1423 t=s;
1424 s=mp->next_str[s];
1425 mp->next_str[r]=s;
1426 mp->next_str[t]=mp->next_str[mp->str_ptr];
1427 mp->next_str[mp->str_ptr]=t;
1428 if ( s==mp->str_ptr ) break;
1429 }
1430
1431 @ The string currently starts at |str_start[r]| and ends just before
1432 |str_start[s]|.  We don't change |str_start[s]| because it might be needed
1433 to locate the next string.
1434
1435 @<Move string |r| back so that |str_start[r]=p|; make |p| the location...@>=
1436 q=mp->str_start[r];
1437 mp->str_start[r]=p;
1438 while ( q<mp->str_start[s] ) { 
1439   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1440   incr(p); incr(q);
1441 }
1442
1443 @ Pointers |str_start[str_ptr]| and |pool_ptr| have not been updated.  When
1444 we do this, anything between them should be moved.
1445
1446 @ @<Move the current string back so that it starts at |p|@>=
1447 q=mp->str_start[mp->str_ptr];
1448 mp->str_start[mp->str_ptr]=p;
1449 while ( q<mp->pool_ptr ) { 
1450   mp->str_pool[p]=mp->str_pool[q];
1451   incr(p); incr(q);
1452 }
1453 mp->pool_ptr=p
1454
1455 @ We must remember that |str_ptr| is not allowed to reach |mp->max_strings|.
1456
1457 @<Make sure that there is room for another string with |needed| char...@>=
1458 if ( str_use>=mp->max_strings-1 )
1459   mp_reallocate_strings (mp,str_use);
1460 if ( mp->pool_ptr+needed>mp->max_pool_ptr ) {
1461   mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr+needed);
1462   mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr+needed;
1463 }
1464
1465 @ @<Declarations@>=
1466 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) ;
1467 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) ;
1468
1469 @ @c 
1470 void mp_reallocate_strings (MP mp, str_number str_use) { 
1471   while ( str_use>=mp->max_strings-1 ) {
1472     int l = mp->max_strings + (mp->max_strings>>2);
1473     XREALLOC (mp->str_ref,   l, int);
1474     XREALLOC (mp->str_start, l, pool_pointer);
1475     XREALLOC (mp->next_str,  l, str_number);
1476     mp->max_strings = l;
1477   }
1478 }
1479 void mp_reallocate_pool(MP mp, pool_pointer needed) {
1480   while ( needed>mp->pool_size ) {
1481     int l = mp->pool_size + (mp->pool_size>>2);
1482         XREALLOC (mp->str_pool, l, ASCII_code);
1483     mp->pool_size = l;
1484   }
1485 }
1486
1487 @ @<Account for the compaction and make sure the statistics agree with...@>=
1488 if ( (mp->str_start[mp->str_ptr]!=mp->pool_in_use)||(str_use!=mp->strs_in_use) )
1489   mp_confusion(mp, "string");
1490 @:this can't happen string}{\quad string@>
1491 incr(mp->pact_count);
1492 mp->pact_chars=mp->pact_chars+mp->pool_ptr-str_stop(mp->last_fixed_str);
1493 mp->pact_strs=mp->pact_strs+str_use-mp->fixed_str_use;
1494 #ifdef DEBUG
1495 s=mp->str_ptr; t=str_use;
1496 while ( s<=mp->max_str_ptr ){
1497   if ( t>mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "\"");
1498   incr(t); s=mp->next_str[s];
1499 };
1500 if ( t<=mp->max_str_ptr ) mp_confusion(mp, "\"");
1501 #endif
1502
1503 @ A few more global variables are needed to keep track of statistics when
1504 |stat| $\ldots$ |tats| blocks are not commented out.
1505
1506 @<Glob...@>=
1507 integer pact_count; /* number of string pool compactions so far */
1508 integer pact_chars; /* total number of characters moved during compactions */
1509 integer pact_strs; /* total number of strings moved during compactions */
1510
1511 @ @<Initialize compaction statistics@>=
1512 mp->pact_count=0;
1513 mp->pact_chars=0;
1514 mp->pact_strs=0;
1515
1516 @ The following subroutine compares string |s| with another string of the
1517 same length that appears in |buffer| starting at position |k|;
1518 the result is |true| if and only if the strings are equal.
1519
1520 @c 
1521 boolean mp_str_eq_buf (MP mp,str_number s, integer k) {
1522   /* test equality of strings */
1523   pool_pointer j; /* running index */
1524   j=mp->str_start[s];
1525   while ( j<str_stop(s) ) { 
1526     if ( mp->str_pool[j++]!=mp->buffer[k++] ) 
1527       return false;
1528   }
1529   return true;
1530 }
1531
1532 @ Here is a similar routine, but it compares two strings in the string pool,
1533 and it does not assume that they have the same length. If the first string
1534 is lexicographically greater than, less than, or equal to the second,
1535 the result is respectively positive, negative, or zero.
1536
1537 @c 
1538 integer mp_str_vs_str (MP mp, str_number s, str_number t) {
1539   /* test equality of strings */
1540   pool_pointer j,k; /* running indices */
1541   integer ls,lt; /* lengths */
1542   integer l; /* length remaining to test */
1543   ls=length(s); lt=length(t);
1544   if ( ls<=lt ) l=ls; else l=lt;
1545   j=mp->str_start[s]; k=mp->str_start[t];
1546   while ( l-->0 ) { 
1547     if ( mp->str_pool[j]!=mp->str_pool[k] ) {
1548        return (mp->str_pool[j]-mp->str_pool[k]); 
1549     }
1550     incr(j); incr(k);
1551   }
1552   return (ls-lt);
1553 }
1554
1555 @ The initial values of |str_pool|, |str_start|, |pool_ptr|,
1556 and |str_ptr| are computed by the \.{INIMP} program, based in part
1557 on the information that \.{WEB} has output while processing \MP.
1558 @.INIMP@>
1559 @^string pool@>
1560
1561 @c 
1562 void mp_get_strings_started (MP mp) { 
1563   /* initializes the string pool,
1564     but returns |false| if something goes wrong */
1565   int k; /* small indices or counters */
1566   str_number g; /* a new string */
1567   mp->pool_ptr=0; mp->str_ptr=0; mp->max_pool_ptr=0; mp->max_str_ptr=0;
1568   mp->str_start[0]=0;
1569   mp->next_str[0]=1;
1570   mp->pool_in_use=0; mp->strs_in_use=0;
1571   mp->max_pl_used=0; mp->max_strs_used=0;
1572   @<Initialize compaction statistics@>;
1573   mp->strs_used_up=0;
1574   @<Make the first 256 strings@>;
1575   g=mp_make_string(mp); /* string 256 == "" */
1576   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1577   mp->last_fixed_str=mp->str_ptr-1;
1578   mp->fixed_str_use=mp->str_ptr;
1579   return;
1580 }
1581
1582 @ @<Declarations@>=
1583 void mp_get_strings_started (MP mp);
1584
1585 @ The first 256 strings will consist of a single character only.
1586
1587 @<Make the first 256...@>=
1588 for (k=0;k<=255;k++) { 
1589   append_char(k);
1590   g=mp_make_string(mp); 
1591   mp->str_ref[g]=max_str_ref;
1592 }
1593
1594 @ The first 128 strings will contain 95 standard ASCII characters, and the
1595 other 33 characters will be printed in three-symbol form like `\.{\^\^A}'
1596 unless a system-dependent change is made here. Installations that have
1597 an extended character set, where for example |xchr[032]=@t\.{'^^Z'}@>|,
1598 would like string 032 to be printed as the single character 032 instead
1599 of the three characters 0136, 0136, 0132 (\.{\^\^Z}). On the other hand,
1600 even people with an extended character set will want to represent string
1601 015 by \.{\^\^M}, since 015 is ASCII's ``carriage return'' code; the idea is
1602 to produce visible strings instead of tabs or line-feeds or carriage-returns
1603 or bell-rings or characters that are treated anomalously in text files.
1604
1605 Unprintable characters of codes 128--255 are, similarly, rendered
1606 \.{\^\^80}--\.{\^\^ff}.
1607
1608 The boolean expression defined here should be |true| unless \MP\ internal
1609 code number~|k| corresponds to a non-troublesome visible symbol in the
1610 local character set.
1611 If character |k| cannot be printed, and |k<0200|, then character |k+0100| or
1612 |k-0100| must be printable; moreover, ASCII codes |[060..071, 0141..0146]|
1613 must be printable.
1614 @^character set dependencies@>
1615 @^system dependencies@>
1616
1617 @<Character |k| cannot be printed@>=
1618   (k<' ')||(k>'~')
1619
1620 @* \[5] On-line and off-line printing.
1621 Messages that are sent to a user's terminal and to the transcript-log file
1622 are produced by several `|print|' procedures. These procedures will
1623 direct their output to a variety of places, based on the setting of
1624 the global variable |selector|, which has the following possible
1625 values:
1626
1627 \yskip
1628 \hang |term_and_log|, the normal setting, prints on the terminal and on the
1629   transcript file.
1630
1631 \hang |log_only|, prints only on the transcript file.
1632
1633 \hang |term_only|, prints only on the terminal.
1634
1635 \hang |no_print|, doesn't print at all. This is used only in rare cases
1636   before the transcript file is open.
1637
1638 \hang |pseudo|, puts output into a cyclic buffer that is used
1639   by the |show_context| routine; when we get to that routine we shall discuss
1640   the reasoning behind this curious mode.
1641
1642 \hang |new_string|, appends the output to the current string in the
1643   string pool.
1644
1645 \hang |>=write_file| prints on one of the files used for the \&{write}
1646 @:write_}{\&{write} primitive@>
1647   command.
1648
1649 \yskip
1650 \noindent The symbolic names `|term_and_log|', etc., have been assigned
1651 numeric codes that satisfy the convenient relations |no_print+1=term_only|,
1652 |no_print+2=log_only|, |term_only+2=log_only+1=term_and_log|.  These
1653 relations are not used when |selector| could be |pseudo|, or |new_string|.
1654 We need not check for unprintable characters when |selector<pseudo|.
1655
1656 Three additional global variables, |tally|, |term_offset| and |file_offset|
1657 record the number of characters that have been printed
1658 since they were most recently cleared to zero. We use |tally| to record
1659 the length of (possibly very long) stretches of printing; |term_offset|,
1660 and |file_offset|, on the other hand, keep track of how many
1661 characters have appeared so far on the current line that has been output
1662 to the terminal, the transcript file, or the \ps\ output file, respectively.
1663
1664 @d new_string 0 /* printing is deflected to the string pool */
1665 @d pseudo 2 /* special |selector| setting for |show_context| */
1666 @d no_print 3 /* |selector| setting that makes data disappear */
1667 @d term_only 4 /* printing is destined for the terminal only */
1668 @d log_only 5 /* printing is destined for the transcript file only */
1669 @d term_and_log 6 /* normal |selector| setting */
1670 @d write_file 7 /* first write file selector */
1671
1672 @<Glob...@>=
1673 void * log_file; /* transcript of \MP\ session */
1674 void * ps_file; /* the generic font output goes here */
1675 unsigned int selector; /* where to print a message */
1676 unsigned char dig[23]; /* digits in a number being output */
1677 integer tally; /* the number of characters recently printed */
1678 unsigned int term_offset;
1679   /* the number of characters on the current terminal line */
1680 unsigned int file_offset;
1681   /* the number of characters on the current file line */
1682 ASCII_code *trick_buf; /* circular buffer for pseudoprinting */
1683 integer trick_count; /* threshold for pseudoprinting, explained later */
1684 integer first_count; /* another variable for pseudoprinting */
1685
1686 @ @<Allocate or initialize ...@>=
1687 memset(mp->dig,0,23);
1688 mp->trick_buf = xmalloc((mp->error_line+1),sizeof(ASCII_code));
1689
1690 @ @<Dealloc variables@>=
1691 xfree(mp->trick_buf);
1692
1693 @ @<Initialize the output routines@>=
1694 mp->selector=term_only; mp->tally=0; mp->term_offset=0; mp->file_offset=0; 
1695
1696 @ Macro abbreviations for output to the terminal and to the log file are
1697 defined here for convenience. Some systems need special conventions
1698 for terminal output, and it is possible to adhere to those conventions
1699 by changing |wterm|, |wterm_ln|, and |wterm_cr| here.
1700 @^system dependencies@>
1701
1702 @d do_fprintf(f,b) (mp->write_ascii_file)(f,b)
1703 @d wterm(A)     do_fprintf(mp->term_out,(A))
1704 @d wterm_chr(A) { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]=0; do_fprintf(mp->term_out,(char *)ss); }
1705 @d wterm_cr     do_fprintf(mp->term_out,"\n")
1706 @d wterm_ln(A)  { wterm_cr; do_fprintf(mp->term_out,(A)); }
1707 @d wlog(A)      do_fprintf(mp->log_file,(A))
1708 @d wlog_chr(A)  { unsigned char ss[2]; ss[0]=(A); ss[1]=0; do_fprintf(mp->log_file,(char *)ss); }
1709 @d wlog_cr      do_fprintf(mp->log_file, "\n")
1710 @d wlog_ln(A)   {wlog_cr; do_fprintf(mp->log_file,(A)); }
1711
1712
1713 @ To end a line of text output, we call |print_ln|.  Cases |0..max_write_files|
1714 use an array |wr_file| that will be declared later.
1715
1716 @d mp_print_text(A) mp_print_str(mp,text((A)))
1717
1718 @<Internal ...@>=
1719 void mp_print_ln (MP mp);
1720 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s); 
1721 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k);
1722 void mp_print (MP mp, char *s);
1723 void mp_print_str (MP mp, str_number s);
1724 void mp_print_nl (MP mp, char *s);
1725 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) ;
1726 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s);
1727
1728 @ @<Basic print...@>=
1729 void mp_print_ln (MP mp) { /* prints an end-of-line */
1730  switch (mp->selector) {
1731   case term_and_log: 
1732     wterm_cr; wlog_cr;
1733     mp->term_offset=0;  mp->file_offset=0;
1734     break;
1735   case log_only: 
1736     wlog_cr; mp->file_offset=0;
1737     break;
1738   case term_only: 
1739     wterm_cr; mp->term_offset=0;
1740     break;
1741   case no_print:
1742   case pseudo: 
1743   case new_string: 
1744     break;
1745   default: 
1746     do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],"\n");
1747   }
1748 } /* note that |tally| is not affected */
1749
1750 @ The |print_visible_char| procedure sends one character to the desired
1751 destination, using the |xchr| array to map it into an external character
1752 compatible with |input_ln|.  (It assumes that it is always called with
1753 a visible ASCII character.)  All printing comes through |print_ln| or
1754 |print_char|, which ultimately calls |print_visible_char|, hence these
1755 routines are the ones that limit lines to at most |max_print_line| characters.
1756 But we must make an exception for the \ps\ output file since it is not safe
1757 to cut up lines arbitrarily in \ps.
1758
1759 Procedure |unit_str_room| needs to be declared |forward| here because it calls
1760 |do_compaction| and |do_compaction| can call the error routines.  Actually,
1761 |unit_str_room| avoids |overflow| errors but it can call |confusion|.
1762
1763 @<Basic printing...@>=
1764 void mp_print_visible_char (MP mp, ASCII_code s) { /* prints a single character */
1765   switch (mp->selector) {
1766   case term_and_log: 
1767     wterm_chr(xchr(s)); wlog_chr(xchr(s));
1768     incr(mp->term_offset); incr(mp->file_offset);
1769     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1770        wterm_cr; mp->term_offset=0;
1771     };
1772     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) { 
1773        wlog_cr; mp->file_offset=0;
1774     };
1775     break;
1776   case log_only: 
1777     wlog_chr(xchr(s)); incr(mp->file_offset);
1778     if ( mp->file_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1779     break;
1780   case term_only: 
1781     wterm_chr(xchr(s)); incr(mp->term_offset);
1782     if ( mp->term_offset==(unsigned)mp->max_print_line ) mp_print_ln(mp);
1783     break;
1784   case no_print: 
1785     break;
1786   case pseudo: 
1787     if ( mp->tally<mp->trick_count ) 
1788       mp->trick_buf[mp->tally % mp->error_line]=s;
1789     break;
1790   case new_string: 
1791     if ( mp->pool_ptr>=mp->max_pool_ptr ) { 
1792       mp_unit_str_room(mp);
1793       if ( mp->pool_ptr>=mp->pool_size ) 
1794         goto DONE; /* drop characters if string space is full */
1795     };
1796     append_char(s);
1797     break;
1798   default:
1799     { char ss[2]; ss[0] = xchr(s); ss[1]=0;
1800       do_fprintf(mp->wr_file[(mp->selector-write_file)],(char *)ss);
1801     }
1802   }
1803 DONE:
1804   incr(mp->tally);
1805 }
1806
1807 @ The |print_char| procedure sends one character to the desired destination.
1808 File names and string expressions might contain |ASCII_code| values that
1809 can't be printed using |print_visible_char|.  These characters will be
1810 printed in three- or four-symbol form like `\.{\^\^A}' or `\.{\^\^e4}'.
1811 (This procedure assumes that it is safe to bypass all checks for unprintable
1812 characters when |selector| is in the range |0..max_write_files-1|.
1813 The user might want to write unprintable characters.
1814
1815 @d print_lc_hex(A) do { l=(A);
1816     mp_print_visible_char(mp, (l<10 ? l+'0' : l-10+'a'));
1817   } while (0)
1818
1819 @<Basic printing...@>=
1820 void mp_print_char (MP mp, ASCII_code k) { /* prints a single character */
1821   int l; /* small index or counter */
1822   if ( mp->selector<pseudo || mp->selector>=write_file) {
1823     mp_print_visible_char(mp, k);
1824   } else if ( @<Character |k| cannot be printed@> ) { 
1825     mp_print(mp, "^^"); 
1826     if ( k<0100 ) { 
1827       mp_print_visible_char(mp, k+0100); 
1828     } else if ( k<0200 ) { 
1829       mp_print_visible_char(mp, k-0100); 
1830     } else { 
1831       print_lc_hex(k / 16);  
1832       print_lc_hex(k % 16); 
1833     }
1834   } else {
1835     mp_print_visible_char(mp, k);
1836   }
1837 };
1838
1839 @ An entire string is output by calling |print|. Note that if we are outputting
1840 the single standard ASCII character \.c, we could call |print("c")|, since
1841 |"c"=99| is the number of a single-character string, as explained above. But
1842 |print_char("c")| is quicker, so \MP\ goes directly to the |print_char|
1843 routine when it knows that this is safe. (The present implementation
1844 assumes that it is always safe to print a visible ASCII character.)
1845 @^system dependencies@>
1846
1847 @<Basic print...@>=
1848 void mp_do_print (MP mp, char *ss, unsigned int len) { /* prints string |s| */
1849   unsigned int j = 0;
1850   while ( j<len ){ 
1851     mp_print_char(mp, ss[j]); incr(j);
1852   }
1853 }
1854
1855
1856 @<Basic print...@>=
1857 void mp_print (MP mp, char *ss) {
1858   mp_do_print(mp, ss, strlen(ss));
1859 }
1860 void mp_print_str (MP mp, str_number s) {
1861   pool_pointer j; /* current character code position */
1862   if ( (s<0)||(s>mp->max_str_ptr) ) {
1863      mp_do_print(mp,"???",3); /* this can't happen */
1864 @.???@>
1865   }
1866   j=mp->str_start[s];
1867   mp_do_print(mp, (char *)(mp->str_pool+j), (str_stop(s)-j));
1868 }
1869
1870
1871 @ Here is the very first thing that \MP\ prints: a headline that identifies
1872 the version number and base name. The |term_offset| variable is temporarily
1873 incorrect, but the discrepancy is not serious since we assume that the banner
1874 and mem identifier together will occupy at most |max_print_line|
1875 character positions.
1876
1877 @<Initialize the output...@>=
1878 wterm (banner);
1879 wterm (version_string);
1880 if (mp->mem_ident!=NULL) 
1881   mp_print(mp,mp->mem_ident); 
1882 mp_print_ln(mp);
1883 update_terminal;
1884
1885 @ The procedure |print_nl| is like |print|, but it makes sure that the
1886 string appears at the beginning of a new line.
1887
1888 @<Basic print...@>=
1889 void mp_print_nl (MP mp, char *s) { /* prints string |s| at beginning of line */
1890   switch(mp->selector) {
1891   case term_and_log: 
1892     if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_ln(mp);
1893     break;
1894   case log_only: 
1895     if ( mp->file_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1896     break;
1897   case term_only: 
1898     if ( mp->term_offset>0 ) mp_print_ln(mp);
1899     break;
1900   case no_print:
1901   case pseudo:
1902   case new_string: 
1903         break;
1904   } /* there are no other cases */
1905   mp_print(mp, s);
1906 }
1907
1908 @ An array of digits in the range |0..9| is printed by |print_the_digs|.
1909
1910 @<Basic print...@>=
1911 void mp_print_the_digs (MP mp, eight_bits k) {
1912   /* prints |dig[k-1]|$\,\ldots\,$|dig[0]| */
1913   while ( k>0 ){ 
1914     decr(k); mp_print_char(mp, '0'+mp->dig[k]);
1915   }
1916 };
1917
1918 @ The following procedure, which prints out the decimal representation of a
1919 given integer |n|, has been written carefully so that it works properly
1920 if |n=0| or if |(-n)| would cause overflow. It does not apply |mod| or |div|
1921 to negative arguments, since such operations are not implemented consistently
1922 by all \PASCAL\ compilers.
1923
1924 @<Basic print...@>=
1925 void mp_print_int (MP mp,integer n) { /* prints an integer in decimal form */
1926   integer m; /* used to negate |n| in possibly dangerous cases */
1927   int k = 0; /* index to current digit; we assume that $|n|<10^{23}$ */
1928   if ( n<0 ) { 
1929     mp_print_char(mp, '-');
1930     if ( n>-100000000 ) {
1931           negate(n);
1932     } else  { 
1933           m=-1-n; n=m / 10; m=(m % 10)+1; k=1;
1934       if ( m<10 ) {
1935         mp->dig[0]=m;
1936       } else { 
1937         mp->dig[0]=0; incr(n);
1938       }
1939     }
1940   }
1941   do {  
1942     mp->dig[k]=n % 10; n=n / 10; incr(k);
1943   } while (n!=0);
1944   mp_print_the_digs(mp, k);
1945 };
1946
1947 @ @<Internal ...@>=
1948 void mp_print_int (MP mp,integer n);
1949
1950 @ \MP\ also makes use of a trivial procedure to print two digits. The
1951 following subroutine is usually called with a parameter in the range |0<=n<=99|.
1952
1953 @c 
1954 void mp_print_dd (MP mp,integer n) { /* prints two least significant digits */
1955   n=abs(n) % 100; 
1956   mp_print_char(mp, '0'+(n / 10));
1957   mp_print_char(mp, '0'+(n % 10));
1958 }
1959
1960
1961 @ @<Internal ...@>=
1962 void mp_print_dd (MP mp,integer n);
1963
1964 @ Here is a procedure that asks the user to type a line of input,
1965 assuming that the |selector| setting is either |term_only| or |term_and_log|.
1966 The input is placed into locations |first| through |last-1| of the
1967 |buffer| array, and echoed on the transcript file if appropriate.
1968
1969 This procedure is never called when |interaction<mp_scroll_mode|.
1970
1971 @d prompt_input(A) do { 
1972     wake_up_terminal; mp_print(mp, (A)); mp_term_input(mp);
1973   } while (0) /* prints a string and gets a line of input */
1974
1975 @c 
1976 void mp_term_input (MP mp) { /* gets a line from the terminal */
1977   size_t k; /* index into |buffer| */
1978   update_terminal; /* Now the user sees the prompt for sure */
1979   if (!mp_input_ln(mp, mp->term_in )) 
1980     mp_fatal_error(mp, "End of file on the terminal!");
1981 @.End of file on the terminal@>
1982   mp->term_offset=0; /* the user's line ended with \<\rm return> */
1983   decr(mp->selector); /* prepare to echo the input */
1984   if ( mp->last!=mp->first ) {
1985     for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) {
1986       mp_print_char(mp, mp->buffer[k]);
1987     }
1988   }
1989   mp_print_ln(mp); 
1990   mp->buffer[mp->last]='%'; 
1991   incr(mp->selector); /* restore previous status */
1992 };
1993
1994 @* \[6] Reporting errors.
1995 When something anomalous is detected, \MP\ typically does something like this:
1996 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
1997 |print_err("Something anomalous has been detected");|\cr
1998 |help3("This is the first line of my offer to help.")|\cr
1999 |("This is the second line. I'm trying to")|\cr
2000 |("explain the best way for you to proceed.");|\cr
2001 |error;|\cr}}$$
2002 A two-line help message would be given using |help2|, etc.; these informal
2003 helps should use simple vocabulary that complements the words used in the
2004 official error message that was printed. (Outside the U.S.A., the help
2005 messages should preferably be translated into the local vernacular. Each
2006 line of help is at most 60 characters long, in the present implementation,
2007 so that |max_print_line| will not be exceeded.)
2008
2009 The |print_err| procedure supplies a `\.!' before the official message,
2010 and makes sure that the terminal is awake if a stop is going to occur.
2011 The |error| procedure supplies a `\..' after the official message, then it
2012 shows the location of the error; and if |interaction=error_stop_mode|,
2013 it also enters into a dialog with the user, during which time the help
2014 message may be printed.
2015 @^system dependencies@>
2016
2017 @ The global variable |interaction| has four settings, representing increasing
2018 amounts of user interaction:
2019
2020 @<Exported types@>=
2021 enum mp_interaction_mode { 
2022  mp_unspecified_mode=0, /* extra value for command-line switch */
2023  mp_batch_mode, /* omits all stops and omits terminal output */
2024  mp_nonstop_mode, /* omits all stops */
2025  mp_scroll_mode, /* omits error stops */
2026  mp_error_stop_mode, /* stops at every opportunity to interact */
2027 };
2028
2029 @ @<Glob...@>=
2030 int interaction; /* current level of interaction */
2031
2032 @ @<Option variables@>=
2033 int interaction; /* current level of interaction */
2034
2035 @ Set it here so it can be overwritten by the commandline
2036
2037 @<Allocate or initialize ...@>=
2038 mp->interaction=opt->interaction;
2039 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode || mp->interaction>mp_error_stop_mode) 
2040   mp->interaction=mp_error_stop_mode;
2041 if (mp->interaction<mp_unspecified_mode) 
2042   mp->interaction=mp_batch_mode;
2043
2044
2045
2046 @d print_err(A) mp_print_err(mp,(A))
2047
2048 @<Internal ...@>=
2049 void mp_print_err(MP mp, char * A);
2050
2051 @ @c
2052 void mp_print_err(MP mp, char * A) { 
2053   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) 
2054     wake_up_terminal;
2055   mp_print_nl(mp, "! "); 
2056   mp_print(mp, A);
2057 @.!\relax@>
2058 }
2059
2060
2061 @ \MP\ is careful not to call |error| when the print |selector| setting
2062 might be unusual. The only possible values of |selector| at the time of
2063 error messages are
2064
2065 \yskip\hang|no_print| (when |interaction=mp_batch_mode|
2066   and |log_file| not yet open);
2067
2068 \hang|term_only| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| not yet open);
2069
2070 \hang|log_only| (when |interaction=mp_batch_mode| and |log_file| is open);
2071
2072 \hang|term_and_log| (when |interaction>mp_batch_mode| and |log_file| is open).
2073
2074 @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>=
2075 if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) mp->selector=no_print; else mp->selector=term_only
2076
2077 @ A global variable |deletions_allowed| is set |false| if the |get_next|
2078 routine is active when |error| is called; this ensures that |get_next|
2079 will never be called recursively.
2080 @^recursion@>
2081
2082 The global variable |history| records the worst level of error that
2083 has been detected. It has four possible values: |spotless|, |warning_issued|,
2084 |error_message_issued|, and |fatal_error_stop|.
2085
2086 Another global variable, |error_count|, is increased by one when an
2087 |error| occurs without an interactive dialog, and it is reset to zero at
2088 the end of every statement.  If |error_count| reaches 100, \MP\ decides
2089 that there is no point in continuing further.
2090
2091 @<Types...@>=
2092 enum mp_history_states {
2093   mp_spotless=0, /* |history| value when nothing has been amiss yet */
2094   mp_warning_issued, /* |history| value when |begin_diagnostic| has been called */
2095   mp_error_message_issued, /* |history| value when |error| has been called */
2096   mp_fatal_error_stop, /* |history| value when termination was premature */
2097 };
2098
2099 @ @<Glob...@>=
2100 boolean deletions_allowed; /* is it safe for |error| to call |get_next|? */
2101 int history; /* has the source input been clean so far? */
2102 int error_count; /* the number of scrolled errors since the last statement ended */
2103
2104 @ The value of |history| is initially |fatal_error_stop|, but it will
2105 be changed to |spotless| if \MP\ survives the initialization process.
2106
2107 @<Allocate or ...@>=
2108 mp->deletions_allowed=true; mp->error_count=0; /* |history| is initialized elsewhere */
2109
2110 @ Since errors can be detected almost anywhere in \MP, we want to declare the
2111 error procedures near the beginning of the program. But the error procedures
2112 in turn use some other procedures, which need to be declared |forward|
2113 before we get to |error| itself.
2114
2115 It is possible for |error| to be called recursively if some error arises
2116 when |get_next| is being used to delete a token, and/or if some fatal error
2117 occurs while \MP\ is trying to fix a non-fatal one. But such recursion
2118 @^recursion@>
2119 is never more than two levels deep.
2120
2121 @<Declarations@>=
2122 void mp_get_next (MP mp);
2123 void mp_term_input (MP mp);
2124 void mp_show_context (MP mp);
2125 void mp_begin_file_reading (MP mp);
2126 void mp_open_log_file (MP mp);
2127 void mp_clear_for_error_prompt (MP mp);
2128 void mp_debug_help (MP mp);
2129 @<Declare the procedure called |flush_string|@>
2130
2131 @ @<Internal ...@>=
2132 void mp_normalize_selector (MP mp);
2133
2134 @ Individual lines of help are recorded in the array |help_line|, which
2135 contains entries in positions |0..(help_ptr-1)|. They should be printed
2136 in reverse order, i.e., with |help_line[0]| appearing last.
2137
2138 @d hlp1(A) mp->help_line[0]=(A); }
2139 @d hlp2(A) mp->help_line[1]=(A); hlp1
2140 @d hlp3(A) mp->help_line[2]=(A); hlp2
2141 @d hlp4(A) mp->help_line[3]=(A); hlp3
2142 @d hlp5(A) mp->help_line[4]=(A); hlp4
2143 @d hlp6(A) mp->help_line[5]=(A); hlp5
2144 @d help0 mp->help_ptr=0 /* sometimes there might be no help */
2145 @d help1  { mp->help_ptr=1; hlp1 /* use this with one help line */
2146 @d help2  { mp->help_ptr=2; hlp2 /* use this with two help lines */
2147 @d help3  { mp->help_ptr=3; hlp3 /* use this with three help lines */
2148 @d help4  { mp->help_ptr=4; hlp4 /* use this with four help lines */
2149 @d help5  { mp->help_ptr=5; hlp5 /* use this with five help lines */
2150 @d help6  { mp->help_ptr=6; hlp6 /* use this with six help lines */
2151
2152 @<Glob...@>=
2153 char * help_line[6]; /* helps for the next |error| */
2154 unsigned int help_ptr; /* the number of help lines present */
2155 boolean use_err_help; /* should the |err_help| string be shown? */
2156 str_number err_help; /* a string set up by \&{errhelp} */
2157 str_number filename_template; /* a string set up by \&{filenametemplate} */
2158
2159 @ @<Allocate or ...@>=
2160 mp->help_ptr=0; mp->use_err_help=false; mp->err_help=0; mp->filename_template=0;
2161
2162 @ The |jump_out| procedure just cuts across all active procedure levels and
2163 goes to |end_of_MP|. This is the only nonlocal |goto| statement in the
2164 whole program. It is used when there is no recovery from a particular error.
2165
2166 The program uses a |jump_buf| to handle this, this is initialized at three
2167 spots: the start of |mp_new|, the start of |mp_initialize|, and the start 
2168 of |mp_run|. Those are the only library enty points.
2169
2170 @^system dependencies@>
2171
2172 @<Glob...@>=
2173 jmp_buf jump_buf;
2174
2175 @ @<Install and test the non-local jump buffer@>=
2176 if (setjmp(mp->jump_buf) != 0) return mp->history;
2177
2178 @ @<Setup the non-local jump buffer in |mp_new|@>=
2179 if (setjmp(mp->jump_buf) != 0) return NULL;
2180
2181 @ If |mp->internal| is zero, then a crash occured during initialization,
2182 and it is not safe to run |mp_close_files_and_terminate|.
2183
2184 @<Error hand...@>=
2185 void mp_jump_out (MP mp) { 
2186   if(mp->internal!=NULL)
2187     mp_close_files_and_terminate(mp);
2188   longjmp(mp->jump_buf,1);
2189 }
2190
2191 @ Here now is the general |error| routine.
2192
2193 @<Error hand...@>=
2194 void mp_error (MP mp) { /* completes the job of error reporting */
2195   ASCII_code c; /* what the user types */
2196   integer s1,s2,s3; /* used to save global variables when deleting tokens */
2197   pool_pointer j; /* character position being printed */
2198   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) mp->history=mp_error_message_issued;
2199   mp_print_char(mp, '.'); mp_show_context(mp);
2200   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) {
2201     @<Get user's advice and |return|@>;
2202   }
2203   incr(mp->error_count);
2204   if ( mp->error_count==100 ) { 
2205     mp_print_nl(mp,"(That makes 100 errors; please try again.)");
2206 @.That makes 100 errors...@>
2207     mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp);
2208   }
2209   @<Put help message on the transcript file@>;
2210 }
2211 void mp_warn (MP mp, char *msg) {
2212   int saved_selector = mp->selector;
2213   mp_normalize_selector(mp);
2214   mp_print_nl(mp,"Warning: ");
2215   mp_print(mp,msg);
2216   mp->selector = saved_selector;
2217 }
2218
2219 @ @<Exported function ...@>=
2220 void mp_error (MP mp);
2221 void mp_warn (MP mp, char *msg);
2222
2223
2224 @ @<Get user's advice...@>=
2225 while (1) { 
2226 CONTINUE:
2227   mp_clear_for_error_prompt(mp); prompt_input("? ");
2228 @.?\relax@>
2229   if ( mp->last==mp->first ) return;
2230   c=mp->buffer[mp->first];
2231   if ( c>='a' ) c=c+'A'-'a'; /* convert to uppercase */
2232   @<Interpret code |c| and |return| if done@>;
2233 }
2234
2235 @ It is desirable to provide an `\.E' option here that gives the user
2236 an easy way to return from \MP\ to the system editor, with the offending
2237 line ready to be edited. But such an extension requires some system
2238 wizardry, so the present implementation simply types out the name of the
2239 file that should be
2240 edited and the relevant line number.
2241 @^system dependencies@>
2242
2243 @<Exported types@>=
2244 typedef void (*mp_run_editor_command)(MP, char *, int);
2245
2246 @ @<Glob...@>=
2247 mp_run_editor_command run_editor;
2248
2249 @ @<Option variables@>=
2250 mp_run_editor_command run_editor;
2251
2252 @ @<Allocate or initialize ...@>=
2253 set_callback_option(run_editor);
2254
2255 @ @<Declarations@>=
2256 void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline);
2257
2258 @ @c void mp_run_editor (MP mp, char *fname, int fline) {
2259     mp_print_nl(mp, "You want to edit file ");
2260 @.You want to edit file x@>
2261     mp_print(mp, fname);
2262     mp_print(mp, " at line "); 
2263     mp_print_int(mp, fline);
2264     mp->interaction=mp_scroll_mode; 
2265     mp_jump_out(mp);
2266 }
2267
2268
2269 There is a secret `\.D' option available when the debugging routines haven't
2270 been commented~out.
2271 @^debugging@>
2272
2273 @<Interpret code |c| and |return| if done@>=
2274 switch (c) {
2275 case '0': case '1': case '2': case '3': case '4':
2276 case '5': case '6': case '7': case '8': case '9': 
2277   if ( mp->deletions_allowed ) {
2278     @<Delete |c-"0"| tokens and |continue|@>;
2279   }
2280   break;
2281 #ifdef DEBUG
2282 case 'D': 
2283   mp_debug_help(mp); continue; 
2284   break;
2285 #endif
2286 case 'E': 
2287   if ( mp->file_ptr>0 ){ 
2288     (mp->run_editor)(mp, 
2289                      str(mp->input_stack[mp->file_ptr].name_field), 
2290                      mp_true_line(mp));
2291   }
2292   break;
2293 case 'H': 
2294   @<Print the help information and |continue|@>;
2295   break;
2296 case 'I':
2297   @<Introduce new material from the terminal and |return|@>;
2298   break;
2299 case 'Q': case 'R': case 'S':
2300   @<Change the interaction level and |return|@>;
2301   break;
2302 case 'X':
2303   mp->interaction=mp_scroll_mode; mp_jump_out(mp);
2304   break;
2305 default:
2306   break;
2307 }
2308 @<Print the menu of available options@>
2309
2310 @ @<Print the menu...@>=
2311
2312   mp_print(mp, "Type <return> to proceed, S to scroll future error messages,");
2313 @.Type <return> to proceed...@>
2314   mp_print_nl(mp, "R to run without stopping, Q to run quietly,");
2315   mp_print_nl(mp, "I to insert something, ");
2316   if ( mp->file_ptr>0 ) 
2317     mp_print(mp, "E to edit your file,");
2318   if ( mp->deletions_allowed )
2319     mp_print_nl(mp, "1 or ... or 9 to ignore the next 1 to 9 tokens of input,");
2320   mp_print_nl(mp, "H for help, X to quit.");
2321 }
2322
2323 @ Here the author of \MP\ apologizes for making use of the numerical
2324 relation between |"Q"|, |"R"|, |"S"|, and the desired interaction settings
2325 |mp_batch_mode|, |mp_nonstop_mode|, |mp_scroll_mode|.
2326 @^Knuth, Donald Ervin@>
2327
2328 @<Change the interaction...@>=
2329
2330   mp->error_count=0; mp->interaction=mp_batch_mode+c-'Q';
2331   mp_print(mp, "OK, entering ");
2332   switch (c) {
2333   case 'Q': mp_print(mp, "batchmode"); decr(mp->selector); break;
2334   case 'R': mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
2335   case 'S': mp_print(mp, "scrollmode"); break;
2336   } /* there are no other cases */
2337   mp_print(mp, "..."); mp_print_ln(mp); update_terminal; return;
2338 }
2339
2340 @ When the following code is executed, |buffer[(first+1)..(last-1)]| may
2341 contain the material inserted by the user; otherwise another prompt will
2342 be given. In order to understand this part of the program fully, you need
2343 to be familiar with \MP's input stacks.
2344
2345 @<Introduce new material...@>=
2346
2347   mp_begin_file_reading(mp); /* enter a new syntactic level for terminal input */
2348   if ( mp->last>mp->first+1 ) { 
2349     loc=mp->first+1; mp->buffer[mp->first]=' ';
2350   } else { 
2351    prompt_input("insert>"); loc=mp->first;
2352 @.insert>@>
2353   };
2354   mp->first=mp->last+1; mp->cur_input.limit_field=mp->last; return;
2355 }
2356
2357 @ We allow deletion of up to 99 tokens at a time.
2358
2359 @<Delete |c-"0"| tokens...@>=
2360
2361   s1=mp->cur_cmd; s2=mp->cur_mod; s3=mp->cur_sym; mp->OK_to_interrupt=false;
2362   if ( (mp->last>mp->first+1) && (mp->buffer[mp->first+1]>='0')&&(mp->buffer[mp->first+1]<='9') )
2363     c=c*10+mp->buffer[mp->first+1]-'0'*11;
2364   else 
2365     c=c-'0';
2366   while ( c>0 ) { 
2367     mp_get_next(mp); /* one-level recursive call of |error| is possible */
2368     @<Decrease the string reference count, if the current token is a string@>;
2369     decr(c);
2370   };
2371   mp->cur_cmd=s1; mp->cur_mod=s2; mp->cur_sym=s3; mp->OK_to_interrupt=true;
2372   help2("I have just deleted some text, as you asked.")
2373        ("You can now delete more, or insert, or whatever.");
2374   mp_show_context(mp); 
2375   goto CONTINUE;
2376 }
2377
2378 @ @<Print the help info...@>=
2379
2380   if ( mp->use_err_help ) { 
2381     @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2382     mp->use_err_help=false;
2383   } else { 
2384     if ( mp->help_ptr==0 ) {
2385       help2("Sorry, I don't know how to help in this situation.")
2386            ("Maybe you should try asking a human?");
2387      }
2388     do { 
2389       decr(mp->help_ptr); mp_print(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]); mp_print_ln(mp);
2390     } while (mp->help_ptr!=0);
2391   };
2392   help4("Sorry, I already gave what help I could...")
2393        ("Maybe you should try asking a human?")
2394        ("An error might have occurred before I noticed any problems.")
2395        ("``If all else fails, read the instructions.''");
2396   goto CONTINUE;
2397 }
2398
2399 @ @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>=
2400 j=mp->str_start[mp->err_help];
2401 while ( j<str_stop(mp->err_help) ) { 
2402   if ( mp->str_pool[j]!='%' ) mp_print_str(mp, mp->str_pool[j]);
2403   else if ( j+1==str_stop(mp->err_help) ) mp_print_ln(mp);
2404   else if ( mp->str_pool[j+1]!='%' ) mp_print_ln(mp);
2405   else  { incr(j); mp_print_char(mp, '%'); };
2406   incr(j);
2407 }
2408
2409 @ @<Put help message on the transcript file@>=
2410 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) decr(mp->selector); /* avoid terminal output */
2411 if ( mp->use_err_help ) { 
2412   mp_print_nl(mp, "");
2413   @<Print the string |err_help|, possibly on several lines@>;
2414 } else { 
2415   while ( mp->help_ptr>0 ){ 
2416     decr(mp->help_ptr); mp_print_nl(mp, mp->help_line[mp->help_ptr]);
2417   };
2418 }
2419 mp_print_ln(mp);
2420 if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) incr(mp->selector); /* re-enable terminal output */
2421 mp_print_ln(mp)
2422
2423 @ In anomalous cases, the print selector might be in an unknown state;
2424 the following subroutine is called to fix things just enough to keep
2425 running a bit longer.
2426
2427 @c 
2428 void mp_normalize_selector (MP mp) { 
2429   if ( mp->log_opened ) mp->selector=term_and_log;
2430   else mp->selector=term_only;
2431   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
2432   if ( mp->interaction==mp_batch_mode ) decr(mp->selector);
2433 }
2434
2435 @ The following procedure prints \MP's last words before dying.
2436
2437 @d succumb { if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode )
2438     mp->interaction=mp_scroll_mode; /* no more interaction */
2439   if ( mp->log_opened ) mp_error(mp);
2440   /* if ( mp->interaction>mp_batch_mode ) mp_debug_help(mp); */
2441   mp->history=mp_fatal_error_stop; mp_jump_out(mp); /* irrecoverable error */
2442   }
2443
2444 @<Error hand...@>=
2445 void mp_fatal_error (MP mp, char *s) { /* prints |s|, and that's it */
2446   mp_normalize_selector(mp);
2447   print_err("Emergency stop"); help1(s); succumb;
2448 @.Emergency stop@>
2449 }
2450
2451 @ @<Exported function ...@>=
2452 void mp_fatal_error (MP mp, char *s);
2453
2454
2455 @ Here is the most dreaded error message.
2456
2457 @<Error hand...@>=
2458 void mp_overflow (MP mp, char *s, integer n) { /* stop due to finiteness */
2459   mp_normalize_selector(mp);
2460   print_err("MetaPost capacity exceeded, sorry [");
2461 @.MetaPost capacity exceeded ...@>
2462   mp_print(mp, s); mp_print_char(mp, '='); mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, ']');
2463   help2("If you really absolutely need more capacity,")
2464        ("you can ask a wizard to enlarge me.");
2465   succumb;
2466 }
2467
2468 @ @<Internal library declarations@>=
2469 void mp_overflow (MP mp, char *s, integer n);
2470
2471 @ The program might sometime run completely amok, at which point there is
2472 no choice but to stop. If no previous error has been detected, that's bad
2473 news; a message is printed that is really intended for the \MP\
2474 maintenance person instead of the user (unless the user has been
2475 particularly diabolical).  The index entries for `this can't happen' may
2476 help to pinpoint the problem.
2477 @^dry rot@>
2478
2479 @<Internal library ...@>=
2480 void mp_confusion (MP mp,char *s);
2481
2482 @ @<Error hand...@>=
2483 void mp_confusion (MP mp,char *s) {
2484   /* consistency check violated; |s| tells where */
2485   mp_normalize_selector(mp);
2486   if ( mp->history<mp_error_message_issued ) { 
2487     print_err("This can't happen ("); mp_print(mp, s); mp_print_char(mp, ')');
2488 @.This can't happen@>
2489     help1("I'm broken. Please show this to someone who can fix can fix");
2490   } else { 
2491     print_err("I can\'t go on meeting you like this");
2492 @.I can't go on...@>
2493     help2("One of your faux pas seems to have wounded me deeply...")
2494          ("in fact, I'm barely conscious. Please fix it and try again.");
2495   }
2496   succumb;
2497 }
2498
2499 @ Users occasionally want to interrupt \MP\ while it's running.
2500 If the \PASCAL\ runtime system allows this, one can implement
2501 a routine that sets the global variable |interrupt| to some nonzero value
2502 when such an interrupt is signaled. Otherwise there is probably at least
2503 a way to make |interrupt| nonzero using the \PASCAL\ debugger.
2504 @^system dependencies@>
2505 @^debugging@>
2506
2507 @d check_interrupt { if ( mp->interrupt!=0 )
2508    mp_pause_for_instructions(mp); }
2509
2510 @<Global...@>=
2511 integer interrupt; /* should \MP\ pause for instructions? */
2512 boolean OK_to_interrupt; /* should interrupts be observed? */
2513
2514 @ @<Allocate or ...@>=
2515 mp->interrupt=0; mp->OK_to_interrupt=true;
2516
2517 @ When an interrupt has been detected, the program goes into its
2518 highest interaction level and lets the user have the full flexibility of
2519 the |error| routine.  \MP\ checks for interrupts only at times when it is
2520 safe to do this.
2521
2522 @c 
2523 void mp_pause_for_instructions (MP mp) { 
2524   if ( mp->OK_to_interrupt ) { 
2525     mp->interaction=mp_error_stop_mode;
2526     if ( (mp->selector==log_only)||(mp->selector==no_print) )
2527       incr(mp->selector);
2528     print_err("Interruption");
2529 @.Interruption@>
2530     help3("You rang?")
2531          ("Try to insert some instructions for me (e.g.,`I show x'),")
2532          ("unless you just want to quit by typing `X'.");
2533     mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
2534     mp->interrupt=0;
2535   }
2536 }
2537
2538 @ Many of \MP's error messages state that a missing token has been
2539 inserted behind the scenes. We can save string space and program space
2540 by putting this common code into a subroutine.
2541
2542 @c 
2543 void mp_missing_err (MP mp, char *s) { 
2544   print_err("Missing `"); mp_print(mp, s); mp_print(mp, "' has been inserted");
2545 @.Missing...inserted@>
2546 }
2547
2548 @* \[7] Arithmetic with scaled numbers.
2549 The principal computations performed by \MP\ are done entirely in terms of
2550 integers less than $2^{31}$ in magnitude; thus, the arithmetic specified in this
2551 program can be carried out in exactly the same way on a wide variety of
2552 computers, including some small ones.
2553 @^small computers@>
2554
2555 But \PASCAL\ does not define the |div|
2556 operation in the case of negative dividends; for example, the result of
2557 |(-2*n-1) div 2| is |-(n+1)| on some computers and |-n| on others.
2558 There are two principal types of arithmetic: ``translation-preserving,''
2559 in which the identity |(a+q*b)div b=(a div b)+q| is valid; and
2560 ``negation-preserving,'' in which |(-a)div b=-(a div b)|. This leads to
2561 two \MP s, which can produce different results, although the differences
2562 should be negligible when the language is being used properly.
2563 The \TeX\ processor has been defined carefully so that both varieties
2564 of arithmetic will produce identical output, but it would be too
2565 inefficient to constrain \MP\ in a similar way.
2566
2567 @d el_gordo   017777777777 /* $2^{31}-1$, the largest value that \MP\ likes */
2568
2569 @ One of \MP's most common operations is the calculation of
2570 $\lfloor{a+b\over2}\rfloor$,
2571 the midpoint of two given integers |a| and~|b|. The only decent way to do
2572 this in \PASCAL\ is to write `|(a+b) div 2|'; but on most machines it is
2573 far more efficient to calculate `|(a+b)| right shifted one bit'.
2574
2575 Therefore the midpoint operation will always be denoted by `|half(a+b)|'
2576 in this program. If \MP\ is being implemented with languages that permit
2577 binary shifting, the |half| macro should be changed to make this operation
2578 as efficient as possible.  Since some languages have shift operators that can
2579 only be trusted to work on positive numbers, there is also a macro |halfp|
2580 that is used only when the quantity being halved is known to be positive
2581 or zero.
2582
2583 @d half(A) ((A) / 2)
2584 @d halfp(A) ((A) / 2)
2585
2586 @ A single computation might use several subroutine calls, and it is
2587 desirable to avoid producing multiple error messages in case of arithmetic
2588 overflow. So the routines below set the global variable |arith_error| to |true|
2589 instead of reporting errors directly to the user.
2590
2591 @<Glob...@>=
2592 boolean arith_error; /* has arithmetic overflow occurred recently? */
2593
2594 @ @<Allocate or ...@>=
2595 mp->arith_error=false;
2596
2597 @ At crucial points the program will say |check_arith|, to test if
2598 an arithmetic error has been detected.
2599
2600 @d check_arith { if ( mp->arith_error ) mp_clear_arith(mp); }
2601
2602 @c 
2603 void mp_clear_arith (MP mp) { 
2604   print_err("Arithmetic overflow");
2605 @.Arithmetic overflow@>
2606   help4("Uh, oh. A little while ago one of the quantities that I was")
2607        ("computing got too large, so I'm afraid your answers will be")
2608        ("somewhat askew. You'll probably have to adopt different")
2609        ("tactics next time. But I shall try to carry on anyway.");
2610   mp_error(mp); 
2611   mp->arith_error=false;
2612 }
2613
2614 @ Addition is not always checked to make sure that it doesn't overflow,
2615 but in places where overflow isn't too unlikely the |slow_add| routine
2616 is used.
2617
2618 @c integer mp_slow_add (MP mp,integer x, integer y) { 
2619   if ( x>=0 )  {
2620     if ( y<=el_gordo-x ) { 
2621       return x+y;
2622     } else  { 
2623       mp->arith_error=true; 
2624           return el_gordo;
2625     }
2626   } else  if ( -y<=el_gordo+x ) {
2627     return x+y;
2628   } else { 
2629     mp->arith_error=true; 
2630         return -el_gordo;
2631   }
2632 }
2633
2634 @ Fixed-point arithmetic is done on {\sl scaled integers\/} that are multiples
2635 of $2^{-16}$. In other words, a binary point is assumed to be sixteen bit
2636 positions from the right end of a binary computer word.
2637
2638 @d quarter_unit   040000 /* $2^{14}$, represents 0.250000 */
2639 @d half_unit   0100000 /* $2^{15}$, represents 0.50000 */
2640 @d three_quarter_unit   0140000 /* $3\cdot2^{14}$, represents 0.75000 */
2641 @d unity   0200000 /* $2^{16}$, represents 1.00000 */
2642 @d two   0400000 /* $2^{17}$, represents 2.00000 */
2643 @d three   0600000 /* $2^{17}+2^{16}$, represents 3.00000 */
2644
2645 @<Types...@>=
2646 typedef integer scaled; /* this type is used for scaled integers */
2647 typedef unsigned char small_number; /* this type is self-explanatory */
2648
2649 @ The following function is used to create a scaled integer from a given decimal
2650 fraction $(.d_0d_1\ldots d_{k-1})$, where |0<=k<=17|. The digit $d_i$ is
2651 given in |dig[i]|, and the calculation produces a correctly rounded result.
2652
2653 @c 
2654 scaled mp_round_decimals (MP mp,small_number k) {
2655   /* converts a decimal fraction */
2656  integer a = 0; /* the accumulator */
2657  while ( k-->0 ) { 
2658     a=(a+mp->dig[k]*two) / 10;
2659   }
2660   return halfp(a+1);
2661 }
2662
2663 @ Conversely, here is a procedure analogous to |print_int|. If the output
2664 of this procedure is subsequently read by \MP\ and converted by the
2665 |round_decimals| routine above, it turns out that the original value will
2666 be reproduced exactly. A decimal point is printed only if the value is
2667 not an integer. If there is more than one way to print the result with
2668 the optimum number of digits following the decimal point, the closest
2669 possible value is given.
2670
2671 The invariant relation in the \&{repeat} loop is that a sequence of
2672 decimal digits yet to be printed will yield the original number if and only if
2673 they form a fraction~$f$ in the range $s-\delta\L10\cdot2^{16}f<s$.
2674 We can stop if and only if $f=0$ satisfies this condition; the loop will
2675 terminate before $s$ can possibly become zero.
2676
2677 @<Basic printing...@>=
2678 void mp_print_scaled (MP mp,scaled s) { /* prints scaled real, rounded to five  digits */
2679   scaled delta; /* amount of allowable inaccuracy */
2680   if ( s<0 ) { 
2681         mp_print_char(mp, '-'); 
2682     negate(s); /* print the sign, if negative */
2683   }
2684   mp_print_int(mp, s / unity); /* print the integer part */
2685   s=10*(s % unity)+5;
2686   if ( s!=5 ) { 
2687     delta=10; 
2688     mp_print_char(mp, '.');
2689     do {  
2690       if ( delta>unity )
2691         s=s+0100000-(delta / 2); /* round the final digit */
2692       mp_print_char(mp, '0'+(s / unity)); 
2693       s=10*(s % unity); 
2694       delta=delta*10;
2695     } while (s>delta);
2696   }
2697 }
2698
2699 @ We often want to print two scaled quantities in parentheses,
2700 separated by a comma.
2701
2702 @<Basic printing...@>=
2703 void mp_print_two (MP mp,scaled x, scaled y) { /* prints `|(x,y)|' */
2704   mp_print_char(mp, '('); 
2705   mp_print_scaled(mp, x); 
2706   mp_print_char(mp, ','); 
2707   mp_print_scaled(mp, y);
2708   mp_print_char(mp, ')');
2709 }
2710
2711 @ The |scaled| quantities in \MP\ programs are generally supposed to be
2712 less than $2^{12}$ in absolute value, so \MP\ does much of its internal
2713 arithmetic with 28~significant bits of precision. A |fraction| denotes
2714 a scaled integer whose binary point is assumed to be 28 bit positions
2715 from the right.
2716
2717 @d fraction_half 01000000000 /* $2^{27}$, represents 0.50000000 */
2718 @d fraction_one 02000000000 /* $2^{28}$, represents 1.00000000 */
2719 @d fraction_two 04000000000 /* $2^{29}$, represents 2.00000000 */
2720 @d fraction_three 06000000000 /* $3\cdot2^{28}$, represents 3.00000000 */
2721 @d fraction_four 010000000000 /* $2^{30}$, represents 4.00000000 */
2722
2723 @<Types...@>=
2724 typedef integer fraction; /* this type is used for scaled fractions */
2725
2726 @ In fact, the two sorts of scaling discussed above aren't quite
2727 sufficient; \MP\ has yet another, used internally to keep track of angles
2728 in units of $2^{-20}$ degrees.
2729
2730 @d forty_five_deg 0264000000 /* $45\cdot2^{20}$, represents $45^\circ$ */
2731 @d ninety_deg 0550000000 /* $90\cdot2^{20}$, represents $90^\circ$ */
2732 @d one_eighty_deg 01320000000 /* $180\cdot2^{20}$, represents $180^\circ$ */
2733 @d three_sixty_deg 02640000000 /* $360\cdot2^{20}$, represents $360^\circ$ */
2734
2735 @<Types...@>=
2736 typedef integer angle; /* this type is used for scaled angles */
2737
2738 @ The |make_fraction| routine produces the |fraction| equivalent of
2739 |p/q|, given integers |p| and~|q|; it computes the integer
2740 $f=\lfloor2^{28}p/q+{1\over2}\rfloor$, when $p$ and $q$ are
2741 positive. If |p| and |q| are both of the same scaled type |t|,
2742 the ``type relation'' |make_fraction(t,t)=fraction| is valid;
2743 and it's also possible to use the subroutine ``backwards,'' using
2744 the relation |make_fraction(t,fraction)=t| between scaled types.
2745
2746 If the result would have magnitude $2^{31}$ or more, |make_fraction|
2747 sets |arith_error:=true|. Most of \MP's internal computations have
2748 been designed to avoid this sort of error.
2749
2750 If this subroutine were programmed in assembly language on a typical
2751 machine, we could simply compute |(@t$2^{28}$@>*p)div q|, since a
2752 double-precision product can often be input to a fixed-point division
2753 instruction. But when we are restricted to \PASCAL\ arithmetic it
2754 is necessary either to resort to multiple-precision maneuvering
2755 or to use a simple but slow iteration. The multiple-precision technique
2756 would be about three times faster than the code adopted here, but it
2757 would be comparatively long and tricky, involving about sixteen
2758 additional multiplications and divisions.
2759
2760 This operation is part of \MP's ``inner loop''; indeed, it will
2761 consume nearly 10\pct! of the running time (exclusive of input and output)
2762 if the code below is left unchanged. A machine-dependent recoding
2763 will therefore make \MP\ run faster. The present implementation
2764 is highly portable, but slow; it avoids multiplication and division
2765 except in the initial stage. System wizards should be careful to
2766 replace it with a routine that is guaranteed to produce identical
2767 results in all cases.
2768 @^system dependencies@>
2769
2770 As noted below, a few more routines should also be replaced by machine-dependent
2771 code, for efficiency. But when a procedure is not part of the ``inner loop,''
2772 such changes aren't advisable; simplicity and robustness are
2773 preferable to trickery, unless the cost is too high.
2774 @^inner loop@>
2775
2776 @<Internal ...@>=
2777 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q);
2778 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) ;
2779
2780 @ If FIXPT is not defined, we need these preprocessor values
2781
2782 @d ELGORDO  0x7fffffff
2783 @d TWEXP31  2147483648.0
2784 @d TWEXP28  268435456.0
2785 @d TWEXP16 65536.0
2786 @d TWEXP_16 (1.0/65536.0)
2787 @d TWEXP_28 (1.0/268435456.0)
2788
2789
2790 @c 
2791 fraction mp_make_fraction (MP mp,integer p, integer q) {
2792 #ifdef FIXPT
2793   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
2794   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
2795   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2796   boolean negative = false; /* should the result be negated? */
2797   if ( p<0 ) {
2798     negate(p); negative=true;
2799   }
2800   if ( q<=0 ) { 
2801 #ifdef DEBUG
2802     if ( q==0 ) mp_confusion(mp, '/');
2803 #endif
2804 @:this can't happen /}{\quad \./@>
2805     negate(q); negative = ! negative;
2806   };
2807   n=p / q; p=p % q;
2808   if ( n>=8 ){ 
2809     mp->arith_error=true;
2810     return ( negative ? -el_gordo : el_gordo);
2811   } else { 
2812     n=(n-1)*fraction_one;
2813     @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
2814     return (negative ? (-(f+n)) : (f+n));
2815   }
2816 #else /* FIXPT */
2817     register double d;
2818         register integer i;
2819 #ifdef DEBUG
2820         if (q==0) mp_confusion(mp,'/'); 
2821 #endif /* DEBUG */
2822         d = TWEXP28 * (double)p /(double)q;
2823         if ((p^q) >= 0) {
2824                 d += 0.5;
2825                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return ELGORDO;}
2826                 i = (integer) d;
2827                 if (d==i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
2828                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
2829         } else {
2830                 d -= 0.5;
2831                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -ELGORDO;}
2832                 i = (integer) d;
2833                 if (d==i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
2834                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
2835         }
2836         return i;
2837 #endif /* FIXPT */
2838 }
2839
2840 @ The |repeat| loop here preserves the following invariant relations
2841 between |f|, |p|, and~|q|:
2842 (i)~|0<=p<q|; (ii)~$fq+p=2^k(q+p_0)$, where $k$ is an integer and
2843 $p_0$ is the original value of~$p$.
2844
2845 Notice that the computation specifies
2846 |(p-q)+p| instead of |(p+p)-q|, because the latter could overflow.
2847 Let us hope that optimizing compilers do not miss this point; a
2848 special variable |be_careful| is used to emphasize the necessary
2849 order of computation. Optimizing compilers should keep |be_careful|
2850 in a register, not store it in memory.
2851 @^inner loop@>
2852
2853 @<Compute $f=\lfloor 2^{28}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
2854 {
2855   f=1;
2856   do {  
2857     be_careful=p-q; p=be_careful+p;
2858     if ( p>=0 ) { 
2859       f=f+f+1;
2860     } else  { 
2861       f+=f; p=p+q;
2862     }
2863   } while (f<fraction_one);
2864   be_careful=p-q;
2865   if ( be_careful+p>=0 ) incr(f);
2866 }
2867
2868 @ The dual of |make_fraction| is |take_fraction|, which multiplies a
2869 given integer~|q| by a fraction~|f|. When the operands are positive, it
2870 computes $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, a symmetric function
2871 of |q| and~|f|.
2872
2873 This routine is even more ``inner loopy'' than |make_fraction|;
2874 the present implementation consumes almost 20\pct! of \MP's computation
2875 time during typical jobs, so a machine-language substitute is advisable.
2876 @^inner loop@> @^system dependencies@>
2877
2878 @<Declarations@>=
2879 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) ;
2880
2881 @ @c 
2882 #ifdef FIXPT
2883 integer mp_take_fraction (MP mp,integer q, fraction f) {
2884   integer p; /* the fraction so far */
2885   boolean negative; /* should the result be negated? */
2886   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2887   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2888   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>;
2889   if ( f<fraction_one ) { 
2890     n=0;
2891   } else { 
2892     n=f / fraction_one; f=f % fraction_one;
2893     if ( q<=el_gordo / n ) { 
2894       n=n*q ; 
2895     } else { 
2896       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2897     }
2898   }
2899   f=f+fraction_one;
2900   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2901   be_careful=n-el_gordo;
2902   if ( be_careful+p>0 ){ 
2903     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
2904   }
2905   if ( negative ) 
2906         return (-(n+p));
2907   else 
2908     return (n+p);
2909 #else /* FIXPT */
2910 integer mp_take_fraction (MP mp,integer p, fraction q) {
2911     register double d;
2912         register integer i;
2913         d = (double)p * (double)q * TWEXP_28;
2914         if ((p^q) >= 0) {
2915                 d += 0.5;
2916                 if (d>=TWEXP31) {
2917                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2918                                 mp->arith_error = true;
2919                         return ELGORDO;
2920                 }
2921                 i = (integer) d;
2922                 if (d==i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
2923         } else {
2924                 d -= 0.5;
2925                 if (d<= -TWEXP31) {
2926                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
2927                                 mp->arith_error = true;
2928                         return -ELGORDO;
2929                 }
2930                 i = (integer) d;
2931                 if (d==i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
2932         }
2933         return i;
2934 #endif /* FIXPT */
2935 }
2936
2937 @ @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>=
2938 if ( f>=0 ) {
2939   negative=false;
2940 } else { 
2941   negate( f); negative=true;
2942 }
2943 if ( q<0 ) { 
2944   negate(q); negative=! negative;
2945 }
2946
2947 @ The invariant relations in this case are (i)~$\lfloor(qf+p)/2^k\rfloor
2948 =\lfloor qf_0/2^{28}+{1\over2}\rfloor$, where $k$ is an integer and
2949 $f_0$ is the original value of~$f$; (ii)~$2^k\L f<2^{k+1}$.
2950 @^inner loop@>
2951
2952 @<Compute $p=\lfloor qf/2^{28}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
2953 p=fraction_half; /* that's $2^{27}$; the invariants hold now with $k=28$ */
2954 if ( q<fraction_four ) {
2955   do {  
2956     if ( odd(f) ) p=halfp(p+q); else p=halfp(p);
2957     f=halfp(f);
2958   } while (f!=1);
2959 } else  {
2960   do {  
2961     if ( odd(f) ) p=p+halfp(q-p); else p=halfp(p);
2962     f=halfp(f);
2963   } while (f!=1);
2964 }
2965
2966
2967 @ When we want to multiply something by a |scaled| quantity, we use a scheme
2968 analogous to |take_fraction| but with a different scaling.
2969 Given positive operands, |take_scaled|
2970 computes the quantity $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor$.
2971
2972 Once again it is a good idea to use a machine-language replacement if
2973 possible; otherwise |take_scaled| will use more than 2\pct! of the running time
2974 when the Computer Modern fonts are being generated.
2975 @^inner loop@>
2976
2977 @c 
2978 #ifdef FIXPT
2979 integer mp_take_scaled (MP mp,integer q, scaled f) {
2980   integer p; /* the fraction so far */
2981   boolean negative; /* should the result be negated? */
2982   integer n; /* additional multiple of $q$ */
2983   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
2984   @<Reduce to the case that |f>=0| and |q>0|@>;
2985   if ( f<unity ) { 
2986     n=0;
2987   } else  { 
2988     n=f / unity; f=f % unity;
2989     if ( q<=el_gordo / n ) {
2990       n=n*q;
2991     } else  { 
2992       mp->arith_error=true; n=el_gordo;
2993     }
2994   }
2995   f=f+unity;
2996   @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>;
2997   be_careful=n-el_gordo;
2998   if ( be_careful+p>0 ) { 
2999     mp->arith_error=true; n=el_gordo-p;
3000   }
3001   return ( negative ?(-(n+p)) :(n+p));
3002 #else /* FIXPT */
3003 integer mp_take_scaled (MP mp,integer p, scaled q) {
3004     register double d;
3005         register integer i;
3006         d = (double)p * (double)q * TWEXP_16;
3007         if ((p^q) >= 0) {
3008                 d += 0.5;
3009                 if (d>=TWEXP31) {
3010                         if (d!=TWEXP31 || (((p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
3011                                 mp->arith_error = true;
3012                         return ELGORDO;
3013                 }
3014                 i = (integer) d;
3015                 if (d==i && (((p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) --i;
3016         } else {
3017                 d -= 0.5;
3018                 if (d<= -TWEXP31) {
3019                         if (d!= -TWEXP31 || ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)==0)
3020                                 mp->arith_error = true;
3021                         return -ELGORDO;
3022                 }
3023                 i = (integer) d;
3024                 if (d==i && ((-(p&077777)*(q&077777))&040000)!=0) ++i;
3025         }
3026         return i;
3027 #endif /* FIXPT */
3028 }
3029
3030 @ @<Compute $p=\lfloor qf/2^{16}+{1\over2}\rfloor-q$@>=
3031 p=half_unit; /* that's $2^{15}$; the invariants hold now with $k=16$ */
3032 @^inner loop@>
3033 if ( q<fraction_four ) {
3034   do {  
3035     p = (odd(f) ? halfp(p+q) : halfp(p));
3036     f=halfp(f);
3037   } while (f!=1);
3038 } else {
3039   do {  
3040     p = (odd(f) ? p+halfp(q-p) : halfp(p));
3041     f=halfp(f);
3042   } while (f!=1);
3043 }
3044
3045 @ For completeness, there's also |make_scaled|, which computes a
3046 quotient as a |scaled| number instead of as a |fraction|.
3047 In other words, the result is $\lfloor2^{16}p/q+{1\over2}\rfloor$, if the
3048 operands are positive. \ (This procedure is not used especially often,
3049 so it is not part of \MP's inner loop.)
3050
3051 @<Internal library ...@>=
3052 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) ;
3053
3054 @ @c 
3055 scaled mp_make_scaled (MP mp,integer p, integer q) {
3056 #ifdef FIXPT 
3057   integer f; /* the fraction bits, with a leading 1 bit */
3058   integer n; /* the integer part of $\vert p/q\vert$ */
3059   boolean negative; /* should the result be negated? */
3060   integer be_careful; /* disables certain compiler optimizations */
3061   if ( p>=0 ) negative=false;
3062   else  { negate(p); negative=true; };
3063   if ( q<=0 ) { 
3064 #ifdef DEBUG 
3065     if ( q==0 ) mp_confusion(mp, "/");
3066 @:this can't happen /}{\quad \./@>
3067 #endif
3068     negate(q); negative=! negative;
3069   }
3070   n=p / q; p=p % q;
3071   if ( n>=0100000 ) { 
3072     mp->arith_error=true;
3073     return (negative ? (-el_gordo) : el_gordo);
3074   } else  { 
3075     n=(n-1)*unity;
3076     @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>;
3077     return ( negative ? (-(f+n)) :(f+n));
3078   }
3079 #else /* FIXPT */
3080     register double d;
3081         register integer i;
3082 #ifdef DEBUG
3083         if (q==0) mp_confusion(mp,"/"); 
3084 #endif /* DEBUG */
3085         d = TWEXP16 * (double)p /(double)q;
3086         if ((p^q) >= 0) {
3087                 d += 0.5;
3088                 if (d>=TWEXP31) {mp->arith_error=true; return ELGORDO;}
3089                 i = (integer) d;
3090                 if (d==i && ( ((q>0 ? -q : q)&077777)
3091                                 * (((i&037777)<<1)-1) & 04000)!=0) --i;
3092         } else {
3093                 d -= 0.5;
3094                 if (d<= -TWEXP31) {mp->arith_error=true; return -ELGORDO;}
3095                 i = (integer) d;
3096                 if (d==i && ( ((q>0 ? q : -q)&077777)
3097                                 * (((i&037777)<<1)+1) & 04000)!=0) ++i;
3098         }
3099         return i;
3100 #endif /* FIXPT */
3101 }
3102
3103 @ @<Compute $f=\lfloor 2^{16}(1+p/q)+{1\over2}\rfloor$@>=
3104 f=1;
3105 do {  
3106   be_careful=p-q; p=be_careful+p;
3107   if ( p>=0 ) f=f+f+1;
3108   else  { f+=f; p=p+q; };
3109 } while (f<unity);
3110 be_careful=p-q;
3111 if ( be_careful+p>=0 ) incr(f)
3112
3113 @ Here is a typical example of how the routines above can be used.
3114 It computes the function
3115 $${1\over3\tau}f(\theta,\phi)=
3116 {\tau^{-1}\bigl(2+\sqrt2\,(\sin\theta-{1\over16}\sin\phi)
3117  (\sin\phi-{1\over16}\sin\theta)(\cos\theta-\cos\phi)\bigr)\over
3118 3\,\bigl(1+{1\over2}(\sqrt5-1)\cos\theta+{1\over2}(3-\sqrt5\,)\cos\phi\bigr)},$$
3119 where $\tau$ is a |scaled| ``tension'' parameter. This is \MP's magic
3120 fudge factor for placing the first control point of a curve that starts
3121 at an angle $\theta$ and ends at an angle $\phi$ from the straight path.
3122 (Actually, if the stated quantity exceeds 4, \MP\ reduces it to~4.)
3123
3124 The trigonometric quantity to be multiplied by $\sqrt2$ is less than $\sqrt2$.
3125 (It's a sum of eight terms whose absolute values can be bounded using
3126 relations such as $\sin\theta\cos\theta\L{1\over2}$.) Thus the numerator
3127 is positive; and since the tension $\tau$ is constrained to be at least
3128 $3\over4$, the numerator is less than $16\over3$. The denominator is
3129 nonnegative and at most~6.  Hence the fixed-point calculations below
3130 are guaranteed to stay within the bounds of a 32-bit computer word.
3131
3132 The angles $\theta$ and $\phi$ are given implicitly in terms of |fraction|
3133 arguments |st|, |ct|, |sf|, and |cf|, representing $\sin\theta$, $\cos\theta$,
3134 $\sin\phi$, and $\cos\phi$, respectively.
3135
3136 @c 
3137 fraction mp_velocity (MP mp,fraction st, fraction ct, fraction sf,
3138                       fraction cf, scaled t) {
3139   integer acc,num,denom; /* registers for intermediate calculations */
3140   acc=mp_take_fraction(mp, st-(sf / 16), sf-(st / 16));
3141   acc=mp_take_fraction(mp, acc,ct-cf);
3142   num=fraction_two+mp_take_fraction(mp, acc,379625062);
3143                    /* $2^{28}\sqrt2\approx379625062.497$ */
3144   denom=fraction_three+mp_take_fraction(mp, ct,497706707)+mp_take_fraction(mp, cf,307599661);
3145                       /* $3\cdot2^{27}\cdot(\sqrt5-1)\approx497706706.78$ and
3146                          $3\cdot2^{27}\cdot(3-\sqrt5\,)\approx307599661.22$ */
3147   if ( t!=unity ) num=mp_make_scaled(mp, num,t);
3148   /* |make_scaled(fraction,scaled)=fraction| */
3149   if ( num / 4>=denom ) 
3150     return fraction_four;
3151   else 
3152     return mp_make_fraction(mp, num, denom);
3153 }
3154
3155 @ The following somewhat different subroutine tests rigorously if $ab$ is
3156 greater than, equal to, or less than~$cd$,
3157 given integers $(a,b,c,d)$. In most cases a quick decision is reached.
3158 The result is $+1$, 0, or~$-1$ in the three respective cases.
3159
3160 @d mp_ab_vs_cd(M,A,B,C,D) mp_do_ab_vs_cd(A,B,C,D)
3161
3162 @c 
3163 integer mp_do_ab_vs_cd (integer a,integer b, integer c, integer d) {
3164   integer q,r; /* temporary registers */
3165   @<Reduce to the case that |a,c>=0|, |b,d>0|@>;
3166   while (1) { 
3167     q = a / d; r = c / b;
3168     if ( q!=r )
3169       return ( q>r ? 1 : -1);
3170     q = a % d; r = c % b;
3171     if ( r==0 )
3172       return (q ? 1 : 0);
3173     if ( q==0 ) return -1;
3174     a=b; b=q; c=d; d=r;
3175   } /* now |a>d>0| and |c>b>0| */
3176 }
3177
3178 @ @<Reduce to the case that |a...@>=
3179 if ( a<0 ) { negate(a); negate(b);  };
3180 if ( c<0 ) { negate(c); negate(d);  };
3181 if ( d<=0 ) { 
3182   if ( b>=0 ) {
3183     if ( (a==0||b==0)&&(c==0||d==0) ) return 0;
3184     else return 1;
3185   }
3186   if ( d==0 )
3187     return ( a==0 ? 0 : -1);
3188   q=a; a=c; c=q; q=-b; b=-d; d=q;
3189 } else if ( b<=0 ) { 
3190   if ( b<0 ) if ( a>0 ) return -1;
3191   return (c==0 ? 0 : -1);
3192 }
3193
3194 @ We conclude this set of elementary routines with some simple rounding
3195 and truncation operations.
3196
3197 @<Internal library declarations@>=
3198 #define mp_floor_scaled(M,i) ((i)&(-65536))
3199 #define mp_round_unscaled(M,i) (((i>>15)+1)>>1)
3200 #define mp_round_fraction(M,i) (((i>>11)+1)>>1)
3201
3202
3203 @* \[8] Algebraic and transcendental functions.
3204 \MP\ computes all of the necessary special functions from scratch, without
3205 relying on |real| arithmetic or system subroutines for sines, cosines, etc.
3206
3207 @ To get the square root of a |scaled| number |x|, we want to calculate
3208 $s=\lfloor 2^8\!\sqrt x +{1\over2}\rfloor$. If $x>0$, this is the unique
3209 integer such that $2^{16}x-s\L s^2<2^{16}x+s$. The following subroutine
3210 determines $s$ by an iterative method that maintains the invariant
3211 relations $x=2^{46-2k}x_0\bmod 2^{30}$, $0<y=\lfloor 2^{16-2k}x_0\rfloor
3212 -s^2+s\L q=2s$, where $x_0$ is the initial value of $x$. The value of~$y$
3213 might, however, be zero at the start of the first iteration.
3214
3215 @<Declarations@>=
3216 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) ;
3217
3218 @ @c 
3219 scaled mp_square_rt (MP mp,scaled x) {
3220   small_number k; /* iteration control counter */
3221   integer y,q; /* registers for intermediate calculations */
3222   if ( x<=0 ) { 
3223     @<Handle square root of zero or negative argument@>;
3224   } else { 
3225     k=23; q=2;
3226     while ( x<fraction_two ) { /* i.e., |while x<@t$2^{29}$@>|\unskip */
3227       decr(k); x=x+x+x+x;
3228     }
3229     if ( x<fraction_four ) y=0;
3230     else  { x=x-fraction_four; y=1; };
3231     do {  
3232       @<Decrease |k| by 1, maintaining the invariant
3233       relations between |x|, |y|, and~|q|@>;
3234     } while (k!=0);
3235     return (halfp(q));
3236   }
3237 }
3238
3239 @ @<Handle square root of zero...@>=
3240
3241   if ( x<0 ) { 
3242     print_err("Square root of ");
3243 @.Square root...replaced by 0@>
3244     mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3245     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,")
3246          ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3247     mp_error(mp);
3248   };
3249   return 0;
3250 }
3251
3252 @ @<Decrease |k| by 1, maintaining...@>=
3253 x+=x; y+=y;
3254 if ( x>=fraction_four ) { /* note that |fraction_four=@t$2^{30}$@>| */
3255   x=x-fraction_four; incr(y);
3256 };
3257 x+=x; y=y+y-q; q+=q;
3258 if ( x>=fraction_four ) { x=x-fraction_four; incr(y); };
3259 if ( y>q ){ y=y-q; q=q+2; }
3260 else if ( y<=0 )  { q=q-2; y=y+q;  };
3261 decr(k)
3262
3263 @ Pythagorean addition $\psqrt{a^2+b^2}$ is implemented by an elegant
3264 iterative scheme due to Cleve Moler and Donald Morrison [{\sl IBM Journal
3265 @^Moler, Cleve Barry@>
3266 @^Morrison, Donald Ross@>
3267 of Research and Development\/ \bf27} (1983), 577--581]. It modifies |a| and~|b|
3268 in such a way that their Pythagorean sum remains invariant, while the
3269 smaller argument decreases.
3270
3271 @<Internal library ...@>=
3272 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b);
3273
3274
3275 @ @c 
3276 integer mp_pyth_add (MP mp,integer a, integer b) {
3277   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3278   boolean big; /* is the result dangerously near $2^{31}$? */
3279   a=abs(a); b=abs(b);
3280   if ( a<b ) { r=b; b=a; a=r; }; /* now |0<=b<=a| */
3281   if ( b>0 ) {
3282     if ( a<fraction_two ) {
3283       big=false;
3284     } else { 
3285       a=a / 4; b=b / 4; big=true;
3286     }; /* we reduced the precision to avoid arithmetic overflow */
3287     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>;
3288     if ( big ) {
3289       if ( a<fraction_two ) {
3290         a=a+a+a+a;
3291       } else  { 
3292         mp->arith_error=true; a=el_gordo;
3293       };
3294     }
3295   }
3296   return a;
3297 }
3298
3299 @ The key idea here is to reflect the vector $(a,b)$ about the
3300 line through $(a,b/2)$.
3301
3302 @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2+b^2}$@>=
3303 while (1) {  
3304   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3305   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3306   if ( r==0 ) break;
3307   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four+r);
3308   a=a+mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3309 }
3310
3311
3312 @ Here is a similar algorithm for $\psqrt{a^2-b^2}$.
3313 It converges slowly when $b$ is near $a$, but otherwise it works fine.
3314
3315 @c 
3316 integer mp_pyth_sub (MP mp,integer a, integer b) {
3317   fraction r; /* register used to transform |a| and |b| */
3318   boolean big; /* is the input dangerously near $2^{31}$? */
3319   a=abs(a); b=abs(b);
3320   if ( a<=b ) {
3321     @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>;
3322   } else { 
3323     if ( a<fraction_four ) {
3324       big=false;
3325     } else  { 
3326       a=halfp(a); b=halfp(b); big=true;
3327     }
3328     @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>;
3329     if ( big ) double(a);
3330   }
3331   return a;
3332 }
3333
3334 @ @<Replace |a| by an approximation to $\psqrt{a^2-b^2}$@>=
3335 while (1) { 
3336   r=mp_make_fraction(mp, b,a);
3337   r=mp_take_fraction(mp, r,r); /* now $r\approx b^2/a^2$ */
3338   if ( r==0 ) break;
3339   r=mp_make_fraction(mp, r,fraction_four-r);
3340   a=a-mp_take_fraction(mp, a+a,r); b=mp_take_fraction(mp, b,r);
3341 }
3342
3343 @ @<Handle erroneous |pyth_sub| and set |a:=0|@>=
3344
3345   if ( a<b ){ 
3346     print_err("Pythagorean subtraction "); mp_print_scaled(mp, a);
3347     mp_print(mp, "+-+"); mp_print_scaled(mp, b); 
3348     mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3349 @.Pythagorean...@>
3350     help2("Since I don't take square roots of negative numbers,")
3351          ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3352     mp_error(mp);
3353   }
3354   a=0;
3355 }
3356
3357 @ The subroutines for logarithm and exponential involve two tables.
3358 The first is simple: |two_to_the[k]| equals $2^k$. The second involves
3359 a bit more calculation, which the author claims to have done correctly:
3360 |spec_log[k]| is $2^{27}$ times $\ln\bigl(1/(1-2^{-k})\bigr)=
3361 2^{-k}+{1\over2}2^{-2k}+{1\over3}2^{-3k}+\cdots\,$, rounded to the
3362 nearest integer.
3363
3364 @d two_to_the(A) (1<<(A))
3365
3366 @<Constants ...@>=
3367 static const integer spec_log[29] = { 0, /* special logarithms */
3368 93032640, 38612034, 17922280, 8662214, 4261238, 2113709,
3369 1052693, 525315, 262400, 131136, 65552, 32772, 16385,
3370 8192, 4096, 2048, 1024, 512, 256, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 1 };
3371
3372 @ @<Local variables for initialization@>=
3373 integer k; /* all-purpose loop index */
3374
3375
3376 @ Here is the routine that calculates $2^8$ times the natural logarithm
3377 of a |scaled| quantity; it is an integer approximation to $2^{24}\ln(x/2^{16})$,
3378 when |x| is a given positive integer.
3379
3380 The method is based on exercise 1.2.2--25 in {\sl The Art of Computer
3381 Programming\/}: During the main iteration we have $1\L 2^{-30}x<1/(1-2^{1-k})$,
3382 and the logarithm of $2^{30}x$ remains to be added to an accumulator
3383 register called~$y$. Three auxiliary bits of accuracy are retained in~$y$
3384 during the calculation, and sixteen auxiliary bits to extend |y| are
3385 kept in~|z| during the initial argument reduction. (We add
3386 $100\cdot2^{16}=6553600$ to~|z| and subtract 100 from~|y| so that |z| will
3387 not become negative; also, the actual amount subtracted from~|y| is~96,
3388 not~100, because we want to add~4 for rounding before the final division by~8.)
3389
3390 @c 
3391 scaled mp_m_log (MP mp,scaled x) {
3392   integer y,z; /* auxiliary registers */
3393   integer k; /* iteration counter */
3394   if ( x<=0 ) {
3395      @<Handle non-positive logarithm@>;
3396   } else  { 
3397     y=1302456956+4-100; /* $14\times2^{27}\ln2\approx1302456956.421063$ */
3398     z=27595+6553600; /* and $2^{16}\times .421063\approx 27595$ */
3399     while ( x<fraction_four ) {
3400        double(x); y-=93032639; z-=48782;
3401     } /* $2^{27}\ln2\approx 93032639.74436163$ and $2^{16}\times.74436163\approx 48782$ */
3402     y=y+(z / unity); k=2;
3403     while ( x>fraction_four+4 ) {
3404       @<Increase |k| until |x| can be multiplied by a
3405         factor of $2^{-k}$, and adjust $y$ accordingly@>;
3406     }
3407     return (y / 8);
3408   }
3409 }
3410
3411 @ @<Increase |k| until |x| can...@>=
3412
3413   z=((x-1) / two_to_the(k))+1; /* $z=\lceil x/2^k\rceil$ */
3414   while ( x<fraction_four+z ) { z=halfp(z+1); incr(k); };
3415   y+=spec_log[k]; x-=z;
3416 }
3417
3418 @ @<Handle non-positive logarithm@>=
3419
3420   print_err("Logarithm of ");
3421 @.Logarithm...replaced by 0@>
3422   mp_print_scaled(mp, x); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
3423   help2("Since I don't take logs of non-positive numbers,")
3424        ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3425   mp_error(mp); 
3426   return 0;
3427 }
3428
3429 @ Conversely, the exponential routine calculates $\exp(x/2^8)$,
3430 when |x| is |scaled|. The result is an integer approximation to
3431 $2^{16}\exp(x/2^{24})$, when |x| is regarded as an integer.
3432
3433 @c 
3434 scaled mp_m_exp (MP mp,scaled x) {
3435   small_number k; /* loop control index */
3436   integer y,z; /* auxiliary registers */
3437   if ( x>174436200 ) {
3438     /* $2^{24}\ln((2^{31}-1)/2^{16})\approx 174436199.51$ */
3439     mp->arith_error=true; 
3440     return el_gordo;
3441   } else if ( x<-197694359 ) {
3442         /* $2^{24}\ln(2^{-1}/2^{16})\approx-197694359.45$ */
3443     return 0;
3444   } else { 
3445     if ( x<=0 ) { 
3446        z=-8*x; y=04000000; /* $y=2^{20}$ */
3447     } else { 
3448       if ( x<=127919879 ) { 
3449         z=1023359037-8*x;
3450         /* $2^{27}\ln((2^{31}-1)/2^{20})\approx 1023359037.125$ */
3451       } else {
3452        z=8*(174436200-x); /* |z| is always nonnegative */
3453       }
3454       y=el_gordo;
3455     };
3456     @<Multiply |y| by $\exp(-z/2^{27})$@>;
3457     if ( x<=127919879 ) 
3458        return ((y+8) / 16);
3459      else 
3460        return y;
3461   }
3462 }
3463
3464 @ The idea here is that subtracting |spec_log[k]| from |z| corresponds
3465 to multiplying |y| by $1-2^{-k}$.
3466
3467 A subtle point (which had to be checked) was that if $x=127919879$, the
3468 value of~|y| will decrease so that |y+8| doesn't overflow. In fact,
3469 $z$ will be 5 in this case, and |y| will decrease by~64 when |k=25|
3470 and by~16 when |k=27|.
3471
3472 @<Multiply |y| by...@>=
3473 k=1;
3474 while ( z>0 ) { 
3475   while ( z>=spec_log[k] ) { 
3476     z-=spec_log[k];
3477     y=y-1-((y-two_to_the(k-1)) / two_to_the(k));
3478   }
3479   incr(k);
3480 }
3481
3482 @ The trigonometric subroutines use an auxiliary table such that
3483 |spec_atan[k]| contains an approximation to the |angle| whose tangent
3484 is~$1/2^k$. $\arctan2^{-k}$ times $2^{20}\cdot180/\pi$ 
3485
3486 @<Constants ...@>=
3487 static const angle spec_atan[27] = { 0, 27855475, 14718068, 7471121, 3750058, 
3488 1876857, 938658, 469357, 234682, 117342, 58671, 29335, 14668, 7334, 3667, 
3489 1833, 917, 458, 229, 115, 57, 29, 14, 7, 4, 2, 1 };
3490
3491 @ Given integers |x| and |y|, not both zero, the |n_arg| function
3492 returns the |angle| whose tangent points in the direction $(x,y)$.
3493 This subroutine first determines the correct octant, then solves the
3494 problem for |0<=y<=x|, then converts the result appropriately to
3495 return an answer in the range |-one_eighty_deg<=@t$\theta$@><=one_eighty_deg|.
3496 (The answer is |+one_eighty_deg| if |y=0| and |x<0|, but an answer of
3497 |-one_eighty_deg| is possible if, for example, |y=-1| and $x=-2^{30}$.)
3498
3499 The octants are represented in a ``Gray code,'' since that turns out
3500 to be computationally simplest.
3501
3502 @d negate_x 1
3503 @d negate_y 2
3504 @d switch_x_and_y 4
3505 @d first_octant 1
3506 @d second_octant (first_octant+switch_x_and_y)
3507 @d third_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x)
3508 @d fourth_octant (first_octant+negate_x)
3509 @d fifth_octant (first_octant+negate_x+negate_y)
3510 @d sixth_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_x+negate_y)
3511 @d seventh_octant (first_octant+switch_x_and_y+negate_y)
3512 @d eighth_octant (first_octant+negate_y)
3513
3514 @c 
3515 angle mp_n_arg (MP mp,integer x, integer y) {
3516   angle z; /* auxiliary register */
3517   integer t; /* temporary storage */
3518   small_number k; /* loop counter */
3519   int octant; /* octant code */
3520   if ( x>=0 ) {
3521     octant=first_octant;
3522   } else { 
3523     negate(x); octant=first_octant+negate_x;
3524   }
3525   if ( y<0 ) { 
3526     negate(y); octant=octant+negate_y;
3527   }
3528   if ( x<y ) { 
3529     t=y; y=x; x=t; octant=octant+switch_x_and_y;
3530   }
3531   if ( x==0 ) { 
3532     @<Handle undefined arg@>; 
3533   } else { 
3534     @<Set variable |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3535     @<Return an appropriate answer based on |z| and |octant|@>;
3536   }
3537 }
3538
3539 @ @<Handle undefined arg@>=
3540
3541   print_err("angle(0,0) is taken as zero");
3542 @.angle(0,0)...zero@>
3543   help2("The `angle' between two identical points is undefined.")
3544        ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
3545   mp_error(mp); 
3546   return 0;
3547 }
3548
3549 @ @<Return an appropriate answer...@>=
3550 switch (octant) {
3551 case first_octant: return z;
3552 case second_octant: return (ninety_deg-z);
3553 case third_octant: return (ninety_deg+z);
3554 case fourth_octant: return (one_eighty_deg-z);
3555 case fifth_octant: return (z-one_eighty_deg);
3556 case sixth_octant: return (-z-ninety_deg);
3557 case seventh_octant: return (z-ninety_deg);
3558 case eighth_octant: return (-z);
3559 }; /* there are no other cases */
3560 return 0
3561
3562 @ At this point we have |x>=y>=0|, and |x>0|. The numbers are scaled up
3563 or down until $2^{28}\L x<2^{29}$, so that accurate fixed-point calculations
3564 will be made.
3565
3566 @<Set variable |z| to the arg...@>=
3567 while ( x>=fraction_two ) { 
3568   x=halfp(x); y=halfp(y);
3569 }
3570 z=0;
3571 if ( y>0 ) { 
3572  while ( x<fraction_one ) { 
3573     x+=x; y+=y; 
3574  };
3575  @<Increase |z| to the arg of $(x,y)$@>;
3576 }
3577
3578 @ During the calculations of this section, variables |x| and~|y|
3579 represent actual coordinates $(x,2^{-k}y)$. We will maintain the
3580 condition |x>=y|, so that the tangent will be at most $2^{-k}$.
3581 If $x<2y$, the tangent is greater than $2^{-k-1}$. The transformation
3582 $(a,b)\mapsto(a+b\tan\phi,b-a\tan\phi)$ replaces $(a,b)$ by
3583 coordinates whose angle has decreased by~$\phi$; in the special case
3584 $a=x$, $b=2^{-k}y$, and $\tan\phi=2^{-k-1}$, this operation reduces
3585 to the particularly simple iteration shown here. [Cf.~John E. Meggitt,
3586 @^Meggitt, John E.@>
3587 {\sl IBM Journal of Research and Development\/ \bf6} (1962), 210--226.]
3588
3589 The initial value of |x| will be multiplied by at most
3590 $(1+{1\over2})(1+{1\over8})(1+{1\over32})\cdots\approx 1.7584$; hence
3591 there is no chance of integer overflow.
3592
3593 @<Increase |z|...@>=
3594 k=0;
3595 do {  
3596   y+=y; incr(k);
3597   if ( y>x ){ 
3598     z=z+spec_atan[k]; t=x; x=x+(y / two_to_the(k+k)); y=y-t;
3599   };
3600 } while (k!=15);
3601 do {  
3602   y+=y; incr(k);
3603   if ( y>x ) { z=z+spec_atan[k]; y=y-x; };
3604 } while (k!=26)
3605
3606 @ Conversely, the |n_sin_cos| routine takes an |angle| and produces the sine
3607 and cosine of that angle. The results of this routine are
3608 stored in global integer variables |n_sin| and |n_cos|.
3609
3610 @<Glob...@>=
3611 fraction n_sin;fraction n_cos; /* results computed by |n_sin_cos| */
3612
3613 @ Given an integer |z| that is $2^{20}$ times an angle $\theta$ in degrees,
3614 the purpose of |n_sin_cos(z)| is to set
3615 |x=@t$r\cos\theta$@>| and |y=@t$r\sin\theta$@>| (approximately),
3616 for some rather large number~|r|. The maximum of |x| and |y|
3617 will be between $2^{28}$ and $2^{30}$, so that there will be hardly
3618 any loss of accuracy. Then |x| and~|y| are divided by~|r|.
3619
3620 @c 
3621 void mp_n_sin_cos (MP mp,angle z) { /* computes a multiple of the sine
3622                                        and cosine */ 
3623   small_number k; /* loop control variable */
3624   int q; /* specifies the quadrant */
3625   fraction r; /* magnitude of |(x,y)| */
3626   integer x,y,t; /* temporary registers */
3627   while ( z<0 ) z=z+three_sixty_deg;
3628   z=z % three_sixty_deg; /* now |0<=z<three_sixty_deg| */
3629   q=z / forty_five_deg; z=z % forty_five_deg;
3630   x=fraction_one; y=x;
3631   if ( ! odd(q) ) z=forty_five_deg-z;
3632   @<Subtract angle |z| from |(x,y)|@>;
3633   @<Convert |(x,y)| to the octant determined by~|q|@>;
3634   r=mp_pyth_add(mp, x,y); 
3635   mp->n_cos=mp_make_fraction(mp, x,r); 
3636   mp->n_sin=mp_make_fraction(mp, y,r);
3637 }
3638
3639 @ In this case the octants are numbered sequentially.
3640
3641 @<Convert |(x,...@>=
3642 switch (q) {
3643 case 0: break;
3644 case 1: t=x; x=y; y=t; break;
3645 case 2: t=x; x=-y; y=t; break;
3646 case 3: negate(x); break;
3647 case 4: negate(x); negate(y); break;
3648 case 5: t=x; x=-y; y=-t; break;
3649 case 6: t=x; x=y; y=-t; break;
3650 case 7: negate(y); break;
3651 } /* there are no other cases */
3652
3653 @ The main iteration of |n_sin_cos| is similar to that of |n_arg| but
3654 applied in reverse. The values of |spec_atan[k]| decrease slowly enough
3655 that this loop is guaranteed to terminate before the (nonexistent) value
3656 |spec_atan[27]| would be required.
3657
3658 @<Subtract angle |z|...@>=
3659 k=1;
3660 while ( z>0 ){ 
3661   if ( z>=spec_atan[k] ) { 
3662     z=z-spec_atan[k]; t=x;
3663     x=t+y / two_to_the(k);
3664     y=y-t / two_to_the(k);
3665   }
3666   incr(k);
3667 }
3668 if ( y<0 ) y=0 /* this precaution may never be needed */
3669
3670 @ And now let's complete our collection of numeric utility routines
3671 by considering random number generation.
3672 \MP\ generates pseudo-random numbers with the additive scheme recommended
3673 in Section 3.6 of {\sl The Art of Computer Programming}; however, the
3674 results are random fractions between 0 and |fraction_one-1|, inclusive.
3675
3676 There's an auxiliary array |randoms| that contains 55 pseudo-random
3677 fractions. Using the recurrence $x_n=(x_{n-55}-x_{n-31})\bmod 2^{28}$,
3678 we generate batches of 55 new $x_n$'s at a time by calling |new_randoms|.
3679 The global variable |j_random| tells which element has most recently
3680 been consumed.
3681 The global variable |random_seed| was introduced in version 0.9,
3682 for the sole reason of stressing the fact that the initial value of the
3683 random seed is system-dependant. The initialization code below will initialize
3684 this variable to |(internal[mp_time] div unity)+internal[mp_day]|, but this 
3685 is not good enough on modern fast machines that are capable of running
3686 multiple MetaPost processes within the same second.
3687 @^system dependencies@>
3688
3689 @<Glob...@>=
3690 fraction randoms[55]; /* the last 55 random values generated */
3691 int j_random; /* the number of unused |randoms| */
3692 scaled random_seed; /* the default random seed */
3693
3694 @ @<Option variables@>=
3695 int random_seed;
3696
3697 @ @<Allocate or initialize ...@>=
3698 mp->random_seed = (scaled)opt->random_seed;
3699
3700 @ To consume a random fraction, the program below will say `|next_random|'
3701 and then it will fetch |randoms[j_random]|.
3702
3703 @d next_random { if ( mp->j_random==0 ) mp_new_randoms(mp);
3704   else decr(mp->j_random); }
3705
3706 @c 
3707 void mp_new_randoms (MP mp) {
3708   int k; /* index into |randoms| */
3709   fraction x; /* accumulator */
3710   for (k=0;k<=23;k++) { 
3711    x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k+31];
3712     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3713     mp->randoms[k]=x;
3714   }
3715   for (k=24;k<= 54;k++){ 
3716     x=mp->randoms[k]-mp->randoms[k-24];
3717     if ( x<0 ) x=x+fraction_one;
3718     mp->randoms[k]=x;
3719   }
3720   mp->j_random=54;
3721 }
3722
3723 @ @<Declarations@>=
3724 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed);
3725
3726 @ To initialize the |randoms| table, we call the following routine.
3727
3728 @c 
3729 void mp_init_randoms (MP mp,scaled seed) {
3730   fraction j,jj,k; /* more or less random integers */
3731   int i; /* index into |randoms| */
3732   j=abs(seed);
3733   while ( j>=fraction_one ) j=halfp(j);
3734   k=1;
3735   for (i=0;i<=54;i++ ){ 
3736     jj=k; k=j-k; j=jj;
3737     if ( k<0 ) k=k+fraction_one;
3738     mp->randoms[(i*21)% 55]=j;
3739   }
3740   mp_new_randoms(mp); 
3741   mp_new_randoms(mp); 
3742   mp_new_randoms(mp); /* ``warm up'' the array */
3743 }
3744
3745 @ To produce a uniform random number in the range |0<=u<x| or |0>=u>x|
3746 or |0=u=x|, given a |scaled| value~|x|, we proceed as shown here.
3747
3748 Note that the call of |take_fraction| will produce the values 0 and~|x|
3749 with about half the probability that it will produce any other particular
3750 values between 0 and~|x|, because it rounds its answers.
3751
3752 @c 
3753 scaled mp_unif_rand (MP mp,scaled x) {
3754   scaled y; /* trial value */
3755   next_random; y=mp_take_fraction(mp, abs(x),mp->randoms[mp->j_random]);
3756   if ( y==abs(x) ) return 0;
3757   else if ( x>0 ) return y;
3758   else return (-y);
3759 }
3760
3761 @ Finally, a normal deviate with mean zero and unit standard deviation
3762 can readily be obtained with the ratio method (Algorithm 3.4.1R in
3763 {\sl The Art of Computer Programming\/}).
3764
3765 @c 
3766 scaled mp_norm_rand (MP mp) {
3767   integer x,u,l; /* what the book would call $2^{16}X$, $2^{28}U$, and $-2^{24}\ln U$ */
3768   do { 
3769     do {  
3770       next_random;
3771       x=mp_take_fraction(mp, 112429,mp->randoms[mp->j_random]-fraction_half);
3772       /* $2^{16}\sqrt{8/e}\approx 112428.82793$ */
3773       next_random; u=mp->randoms[mp->j_random];
3774     } while (abs(x)>=u);
3775     x=mp_make_fraction(mp, x,u);
3776     l=139548960-mp_m_log(mp, u); /* $2^{24}\cdot12\ln2\approx139548959.6165$ */
3777   } while (mp_ab_vs_cd(mp, 1024,l,x,x)<0);
3778   return x;
3779 }
3780
3781 @* \[9] Packed data.
3782 In order to make efficient use of storage space, \MP\ bases its major data
3783 structures on a |memory_word|, which contains either a (signed) integer,
3784 possibly scaled, or a small number of fields that are one half or one
3785 quarter of the size used for storing integers.
3786
3787 If |x| is a variable of type |memory_word|, it contains up to four
3788 fields that can be referred to as follows:
3789 $$\vbox{\halign{\hfil#&#\hfil&#\hfil\cr
3790 |x|&.|int|&(an |integer|)\cr
3791 |x|&.|sc|\qquad&(a |scaled| integer)\cr
3792 |x.hh.lh|, |x.hh|&.|rh|&(two halfword fields)\cr
3793 |x.hh.b0|, |x.hh.b1|, |x.hh|&.|rh|&(two quarterword fields, one halfword
3794   field)\cr
3795 |x.qqqq.b0|, |x.qqqq.b1|, |x.qqqq|&.|b2|, |x.qqqq.b3|\hskip-100pt
3796   &\qquad\qquad\qquad(four quarterword fields)\cr}}$$
3797 This is somewhat cumbersome to write, and not very readable either, but
3798 macros will be used to make the notation shorter and more transparent.
3799 The code below gives a formal definition of |memory_word| and
3800 its subsidiary types, using packed variant records. \MP\ makes no
3801 assumptions about the relative positions of the fields within a word.
3802
3803 @d max_quarterword 0x3FFF /* largest allowable value in a |quarterword| */
3804 @d max_halfword 0xFFFFFFF /* largest allowable value in a |halfword| */
3805
3806 @ Here are the inequalities that the quarterword and halfword values
3807 must satisfy (or rather, the inequalities that they mustn't satisfy):
3808
3809 @<Check the ``constant''...@>=
3810 if (mp->ini_version) {
3811   if ( mp->mem_max!=mp->mem_top ) mp->bad=8;
3812 } else {
3813   if ( mp->mem_max<mp->mem_top ) mp->bad=8;
3814 }
3815 if ( max_quarterword<255 ) mp->bad=9;
3816 if ( max_halfword<65535 ) mp->bad=10;
3817 if ( max_quarterword>max_halfword ) mp->bad=11;
3818 if ( mp->mem_max>=max_halfword ) mp->bad=12;
3819 if ( mp->max_strings>max_halfword ) mp->bad=13;
3820
3821 @ The macros |qi| and |qo| are used for input to and output 
3822 from quarterwords. These are legacy macros.
3823 @^system dependencies@>
3824
3825 @d qo(A) (A) /* to read eight bits from a quarterword */
3826 @d qi(A) (A) /* to store eight bits in a quarterword */
3827
3828 @ The reader should study the following definitions closely:
3829 @^system dependencies@>
3830
3831 @d sc cint /* |scaled| data is equivalent to |integer| */
3832
3833 @<Types...@>=
3834 typedef short quarterword; /* 1/4 of a word */
3835 typedef int halfword; /* 1/2 of a word */
3836 typedef union {
3837   struct {
3838     halfword RH, LH;
3839   } v;
3840   struct { /* Make B0,B1 overlap the most significant bytes of LH.  */
3841     halfword junk;
3842     quarterword B0, B1;
3843   } u;
3844 } two_halves;
3845 typedef struct {
3846   struct {
3847     quarterword B2, B3, B0, B1;
3848   } u;
3849 } four_quarters;
3850 typedef union {
3851   two_halves hh;
3852   integer cint;
3853   four_quarters qqqq;
3854 } memory_word;
3855 #define b0 u.B0
3856 #define b1 u.B1
3857 #define b2 u.B2
3858 #define b3 u.B3
3859 #define rh v.RH
3860 #define lh v.LH
3861
3862 @ When debugging, we may want to print a |memory_word| without knowing
3863 what type it is; so we print it in all modes.
3864 @^dirty \PASCAL@>@^debugging@>
3865
3866 @c 
3867 void mp_print_word (MP mp,memory_word w) {
3868   /* prints |w| in all ways */
3869   mp_print_int(mp, w.cint); mp_print_char(mp, ' ');
3870   mp_print_scaled(mp, w.sc); mp_print_char(mp, ' '); 
3871   mp_print_scaled(mp, w.sc / 010000); mp_print_ln(mp);
3872   mp_print_int(mp, w.hh.lh); mp_print_char(mp, '='); 
3873   mp_print_int(mp, w.hh.b0); mp_print_char(mp, ':');
3874   mp_print_int(mp, w.hh.b1); mp_print_char(mp, ';'); 
3875   mp_print_int(mp, w.hh.rh); mp_print_char(mp, ' ');
3876   mp_print_int(mp, w.qqqq.b0); mp_print_char(mp, ':'); 
3877   mp_print_int(mp, w.qqqq.b1); mp_print_char(mp, ':');
3878   mp_print_int(mp, w.qqqq.b2); mp_print_char(mp, ':'); 
3879   mp_print_int(mp, w.qqqq.b3);
3880 }
3881
3882
3883 @* \[10] Dynamic memory allocation.
3884
3885 The \MP\ system does nearly all of its own memory allocation, so that it
3886 can readily be transported into environments that do not have automatic
3887 facilities for strings, garbage collection, etc., and so that it can be in
3888 control of what error messages the user receives. The dynamic storage
3889 requirements of \MP\ are handled by providing a large array |mem| in
3890 which consecutive blocks of words are used as nodes by the \MP\ routines.
3891
3892 Pointer variables are indices into this array, or into another array
3893 called |eqtb| that will be explained later. A pointer variable might
3894 also be a special flag that lies outside the bounds of |mem|, so we
3895 allow pointers to assume any |halfword| value. The minimum memory
3896 index represents a null pointer.
3897
3898 @d null 0 /* the null pointer */
3899 @d mp_void (null+1) /* a null pointer different from |null| */
3900
3901
3902 @<Types...@>=
3903 typedef halfword pointer; /* a flag or a location in |mem| or |eqtb| */
3904
3905 @ The |mem| array is divided into two regions that are allocated separately,
3906 but the dividing line between these two regions is not fixed; they grow
3907 together until finding their ``natural'' size in a particular job.
3908 Locations less than or equal to |lo_mem_max| are used for storing
3909 variable-length records consisting of two or more words each. This region
3910 is maintained using an algorithm similar to the one described in exercise
3911 2.5--19 of {\sl The Art of Computer Programming}. However, no size field
3912 appears in the allocated nodes; the program is responsible for knowing the
3913 relevant size when a node is freed. Locations greater than or equal to
3914 |hi_mem_min| are used for storing one-word records; a conventional
3915 \.{AVAIL} stack is used for allocation in this region.
3916
3917 Locations of |mem| between |0| and |mem_top| may be dumped as part
3918 of preloaded format files, by the \.{INIMP} preprocessor.
3919 @.INIMP@>
3920 Production versions of \MP\ may extend the memory at the top end in order to
3921 provide more space; these locations, between |mem_top| and |mem_max|,
3922 are always used for single-word nodes.
3923
3924 The key pointers that govern |mem| allocation have a prescribed order:
3925 $$\hbox{|null=0<lo_mem_max<hi_mem_min<mem_top<=mem_end<=mem_max|.}$$
3926
3927 @<Glob...@>=
3928 memory_word *mem; /* the big dynamic storage area */
3929 pointer lo_mem_max; /* the largest location of variable-size memory in use */
3930 pointer hi_mem_min; /* the smallest location of one-word memory in use */
3931
3932
3933
3934 @d xfree(A) do { mp_xfree(A); A=NULL; } while (0)
3935 @d xrealloc(P,A,B) mp_xrealloc(mp,P,A,B)
3936 @d xmalloc(A,B)  mp_xmalloc(mp,A,B)
3937 @d xstrdup(A)  mp_xstrdup(mp,A)
3938 @d XREALLOC(a,b,c) a = xrealloc(a,(b+1),sizeof(c));
3939
3940 @<Declare helpers@>=
3941 void mp_xfree (void *x);
3942 void *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) ;
3943 void *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) ;
3944 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s);
3945
3946 @ The |max_size_test| guards against overflow, on the assumption that
3947 |size_t| is at least 31bits wide.
3948
3949 @d max_size_test 0x7FFFFFFF
3950
3951 @c
3952 void mp_xfree (void *x) {
3953   if (x!=NULL) free(x);
3954 }
3955 void  *mp_xrealloc (MP mp, void *p, size_t nmem, size_t size) {
3956   void *w ; 
3957   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3958     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3959     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3960   }
3961   w = realloc (p,(nmem*size));
3962   if (w==NULL) {
3963     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3964     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3965   }
3966   return w;
3967 }
3968 void  *mp_xmalloc (MP mp, size_t nmem, size_t size) {
3969   void *w;
3970   if ((max_size_test/size)<nmem) {
3971     do_fprintf(mp->err_out,"Memory size overflow!\n");
3972     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3973   }
3974   w = malloc (nmem*size);
3975   if (w==NULL) {
3976     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3977     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3978   }
3979   return w;
3980 }
3981 char *mp_xstrdup(MP mp, const char *s) {
3982   char *w; 
3983   if (s==NULL)
3984     return NULL;
3985   w = strdup(s);
3986   if (w==NULL) {
3987     do_fprintf(mp->err_out,"Out of memory!\n");
3988     mp->history =mp_fatal_error_stop;    mp_jump_out(mp);
3989   }
3990   return w;
3991 }
3992
3993
3994
3995 @<Allocate or initialize ...@>=
3996 mp->mem = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (memory_word));
3997 memset(mp->mem,0,(mp->mem_max+1)*sizeof (memory_word));
3998
3999 @ @<Dealloc variables@>=
4000 xfree(mp->mem);
4001
4002 @ Users who wish to study the memory requirements of particular applications can
4003 can use optional special features that keep track of current and
4004 maximum memory usage. When code between the delimiters |stat| $\ldots$
4005 |tats| is not ``commented out,'' \MP\ will run a bit slower but it will
4006 report these statistics when |mp_tracing_stats| is positive.
4007
4008 @<Glob...@>=
4009 integer var_used; integer dyn_used; /* how much memory is in use */
4010
4011 @ Let's consider the one-word memory region first, since it's the
4012 simplest. The pointer variable |mem_end| holds the highest-numbered location
4013 of |mem| that has ever been used. The free locations of |mem| that
4014 occur between |hi_mem_min| and |mem_end|, inclusive, are of type
4015 |two_halves|, and we write |info(p)| and |link(p)| for the |lh|
4016 and |rh| fields of |mem[p]| when it is of this type. The single-word
4017 free locations form a linked list
4018 $$|avail|,\;\hbox{|link(avail)|},\;\hbox{|link(link(avail))|},\;\ldots$$
4019 terminated by |null|.
4020
4021 @d link(A)   mp->mem[(A)].hh.rh /* the |link| field of a memory word */
4022 @d info(A)   mp->mem[(A)].hh.lh /* the |info| field of a memory word */
4023
4024 @<Glob...@>=
4025 pointer avail; /* head of the list of available one-word nodes */
4026 pointer mem_end; /* the last one-word node used in |mem| */
4027
4028 @ If one-word memory is exhausted, it might mean that the user has forgotten
4029 a token like `\&{enddef}' or `\&{endfor}'. We will define some procedures
4030 later that try to help pinpoint the trouble.
4031
4032 @c 
4033 @<Declare the procedure called |show_token_list|@>;
4034 @<Declare the procedure called |runaway|@>
4035
4036 @ The function |get_avail| returns a pointer to a new one-word node whose
4037 |link| field is null. However, \MP\ will halt if there is no more room left.
4038 @^inner loop@>
4039
4040 @c 
4041 pointer mp_get_avail (MP mp) { /* single-word node allocation */
4042   pointer p; /* the new node being got */
4043   p=mp->avail; /* get top location in the |avail| stack */
4044   if ( p!=null ) {
4045     mp->avail=link(mp->avail); /* and pop it off */
4046   } else if ( mp->mem_end<mp->mem_max ) { /* or go into virgin territory */
4047     incr(mp->mem_end); p=mp->mem_end;
4048   } else { 
4049     decr(mp->hi_mem_min); p=mp->hi_mem_min;
4050     if ( mp->hi_mem_min<=mp->lo_mem_max ) { 
4051       mp_runaway(mp); /* if memory is exhausted, display possible runaway text */
4052       mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4053       /* quit; all one-word nodes are busy */
4054 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4055     }
4056   }
4057   link(p)=null; /* provide an oft-desired initialization of the new node */
4058   incr(mp->dyn_used);/* maintain statistics */
4059   return p;
4060 };
4061
4062 @ Conversely, a one-word node is recycled by calling |free_avail|.
4063
4064 @d free_avail(A)  /* single-word node liberation */
4065   { link((A))=mp->avail; mp->avail=(A); decr(mp->dyn_used);  }
4066
4067 @ There's also a |fast_get_avail| routine, which saves the procedure-call
4068 overhead at the expense of extra programming. This macro is used in
4069 the places that would otherwise account for the most calls of |get_avail|.
4070 @^inner loop@>
4071
4072 @d fast_get_avail(A) { 
4073   (A)=mp->avail; /* avoid |get_avail| if possible, to save time */
4074   if ( (A)==null ) { (A)=mp_get_avail(mp); } 
4075   else { mp->avail=link((A)); link((A))=null;  incr(mp->dyn_used); }
4076   }
4077
4078 @ The available-space list that keeps track of the variable-size portion
4079 of |mem| is a nonempty, doubly-linked circular list of empty nodes,
4080 pointed to by the roving pointer |rover|.
4081
4082 Each empty node has size 2 or more; the first word contains the special
4083 value |max_halfword| in its |link| field and the size in its |info| field;
4084 the second word contains the two pointers for double linking.
4085
4086 Each nonempty node also has size 2 or more. Its first word is of type
4087 |two_halves|\kern-1pt, and its |link| field is never equal to |max_halfword|.
4088 Otherwise there is complete flexibility with respect to the contents
4089 of its other fields and its other words.
4090
4091 (We require |mem_max<max_halfword| because terrible things can happen
4092 when |max_halfword| appears in the |link| field of a nonempty node.)
4093
4094 @d empty_flag   max_halfword /* the |link| of an empty variable-size node */
4095 @d is_empty(A)   (link((A))==empty_flag) /* tests for empty node */
4096 @d node_size   info /* the size field in empty variable-size nodes */
4097 @d llink(A)   info((A)+1) /* left link in doubly-linked list of empty nodes */
4098 @d rlink(A)   link((A)+1) /* right link in doubly-linked list of empty nodes */
4099
4100 @<Glob...@>=
4101 pointer rover; /* points to some node in the list of empties */
4102
4103 @ A call to |get_node| with argument |s| returns a pointer to a new node
4104 of size~|s|, which must be 2~or more. The |link| field of the first word
4105 of this new node is set to null. An overflow stop occurs if no suitable
4106 space exists.
4107
4108 If |get_node| is called with $s=2^{30}$, it simply merges adjacent free
4109 areas and returns the value |max_halfword|.
4110
4111 @<Internal library declarations@>=
4112 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) ;
4113
4114 @ @c 
4115 pointer mp_get_node (MP mp,integer s) { /* variable-size node allocation */
4116   pointer p; /* the node currently under inspection */
4117   pointer q;  /* the node physically after node |p| */
4118   integer r; /* the newly allocated node, or a candidate for this honor */
4119   integer t,tt; /* temporary registers */
4120 @^inner loop@>
4121  RESTART: 
4122   p=mp->rover; /* start at some free node in the ring */
4123   do {  
4124     @<Try to allocate within node |p| and its physical successors,
4125      and |goto found| if allocation was possible@>;
4126     if (rlink(p)==null || rlink(p)==p) {
4127       print_err("Free list garbled");
4128       help3("I found an entry in the list of free nodes that links")
4129        ("badly. I will try to ignore the broken link, but something")
4130        ("is seriously amiss. It is wise to warn the maintainers.")
4131           mp_error(mp);
4132       rlink(p)=mp->rover;
4133     }
4134         p=rlink(p); /* move to the next node in the ring */
4135   } while (p!=mp->rover); /* repeat until the whole list has been traversed */
4136   if ( s==010000000000 ) { 
4137     return max_halfword;
4138   };
4139   if ( mp->lo_mem_max+2<mp->hi_mem_min ) {
4140     if ( mp->lo_mem_max+2<=max_halfword ) {
4141       @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>;
4142     }
4143   }
4144   mp_overflow(mp, "main memory size",mp->mem_max);
4145   /* sorry, nothing satisfactory is left */
4146 @:MetaPost capacity exceeded main memory size}{\quad main memory size@>
4147 FOUND: 
4148   link(r)=null; /* this node is now nonempty */
4149   mp->var_used+=s; /* maintain usage statistics */
4150   return r;
4151 }
4152
4153 @ The lower part of |mem| grows by 1000 words at a time, unless
4154 we are very close to going under. When it grows, we simply link
4155 a new node into the available-space list. This method of controlled
4156 growth helps to keep the |mem| usage consecutive when \MP\ is
4157 implemented on ``virtual memory'' systems.
4158 @^virtual memory@>
4159
4160 @<Grow more variable-size memory and |goto restart|@>=
4161
4162   if ( mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max>=1998 ) {
4163     t=mp->lo_mem_max+1000;
4164   } else {
4165     t=mp->lo_mem_max+1+(mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max) / 2; 
4166     /* |lo_mem_max+2<=t<hi_mem_min| */
4167   }
4168   if ( t>max_halfword ) t=max_halfword;
4169   p=llink(mp->rover); q=mp->lo_mem_max; rlink(p)=q; llink(mp->rover)=q;
4170   rlink(q)=mp->rover; llink(q)=p; link(q)=empty_flag; 
4171   node_size(q)=t-mp->lo_mem_max;
4172   mp->lo_mem_max=t; link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4173   mp->rover=q; 
4174   goto RESTART;
4175 }
4176
4177 @ @<Try to allocate...@>=
4178 q=p+node_size(p); /* find the physical successor */
4179 while ( is_empty(q) ) { /* merge node |p| with node |q| */
4180   t=rlink(q); tt=llink(q);
4181 @^inner loop@>
4182   if ( q==mp->rover ) mp->rover=t;
4183   llink(t)=tt; rlink(tt)=t;
4184   q=q+node_size(q);
4185 }
4186 r=q-s;
4187 if ( r>p+1 ) {
4188   @<Allocate from the top of node |p| and |goto found|@>;
4189 }
4190 if ( r==p ) { 
4191   if ( rlink(p)!=p ) {
4192     @<Allocate entire node |p| and |goto found|@>;
4193   }
4194 }
4195 node_size(p)=q-p /* reset the size in case it grew */
4196
4197 @ @<Allocate from the top...@>=
4198
4199   node_size(p)=r-p; /* store the remaining size */
4200   mp->rover=p; /* start searching here next time */
4201   goto FOUND;
4202 }
4203
4204 @ Here we delete node |p| from the ring, and let |rover| rove around.
4205
4206 @<Allocate entire...@>=
4207
4208   mp->rover=rlink(p); t=llink(p);
4209   llink(mp->rover)=t; rlink(t)=mp->rover;
4210   goto FOUND;
4211 }
4212
4213 @ Conversely, when some variable-size node |p| of size |s| is no longer needed,
4214 the operation |free_node(p,s)| will make its words available, by inserting
4215 |p| as a new empty node just before where |rover| now points.
4216
4217 @<Internal library declarations@>=
4218 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) ;
4219
4220 @ @c 
4221 void mp_free_node (MP mp, pointer p, halfword s) { /* variable-size node
4222   liberation */
4223   pointer q; /* |llink(rover)| */
4224   node_size(p)=s; link(p)=empty_flag;
4225 @^inner loop@>
4226   q=llink(mp->rover); llink(p)=q; rlink(p)=mp->rover; /* set both links */
4227   llink(mp->rover)=p; rlink(q)=p; /* insert |p| into the ring */
4228   mp->var_used-=s; /* maintain statistics */
4229 }
4230
4231 @ Just before \.{INIMP} writes out the memory, it sorts the doubly linked
4232 available space list. The list is probably very short at such times, so a
4233 simple insertion sort is used. The smallest available location will be
4234 pointed to by |rover|, the next-smallest by |rlink(rover)|, etc.
4235
4236 @c 
4237 void mp_sort_avail (MP mp) { /* sorts the available variable-size nodes
4238   by location */
4239   pointer p,q,r; /* indices into |mem| */
4240   pointer old_rover; /* initial |rover| setting */
4241   p=mp_get_node(mp, 010000000000); /* merge adjacent free areas */
4242   p=rlink(mp->rover); rlink(mp->rover)=max_halfword; old_rover=mp->rover;
4243   while ( p!=old_rover ) {
4244     @<Sort |p| into the list starting at |rover|
4245      and advance |p| to |rlink(p)|@>;
4246   }
4247   p=mp->rover;
4248   while ( rlink(p)!=max_halfword ) { 
4249     llink(rlink(p))=p; p=rlink(p);
4250   };
4251   rlink(p)=mp->rover; llink(mp->rover)=p;
4252 }
4253
4254 @ The following |while| loop is guaranteed to
4255 terminate, since the list that starts at
4256 |rover| ends with |max_halfword| during the sorting procedure.
4257
4258 @<Sort |p|...@>=
4259 if ( p<mp->rover ) { 
4260   q=p; p=rlink(q); rlink(q)=mp->rover; mp->rover=q;
4261 } else  { 
4262   q=mp->rover;
4263   while ( rlink(q)<p ) q=rlink(q);
4264   r=rlink(p); rlink(p)=rlink(q); rlink(q)=p; p=r;
4265 }
4266
4267 @* \[11] Memory layout.
4268 Some areas of |mem| are dedicated to fixed usage, since static allocation is
4269 more efficient than dynamic allocation when we can get away with it. For
4270 example, locations |0| to |1| are always used to store a
4271 two-word dummy token whose second word is zero.
4272 The following macro definitions accomplish the static allocation by giving
4273 symbolic names to the fixed positions. Static variable-size nodes appear
4274 in locations |0| through |lo_mem_stat_max|, and static single-word nodes
4275 appear in locations |hi_mem_stat_min| through |mem_top|, inclusive.
4276
4277 @d null_dash (2) /* the first two words are reserved for a null value */
4278 @d dep_head (null_dash+3) /* we will define |dash_node_size=3| */
4279 @d zero_val (dep_head+2) /* two words for a permanently zero value */
4280 @d temp_val (zero_val+2) /* two words for a temporary value node */
4281 @d end_attr temp_val /* we use |end_attr+2| only */
4282 @d inf_val (end_attr+2) /* and |inf_val+1| only */
4283 @d test_pen (inf_val+2)
4284   /* nine words for a pen used when testing the turning number */
4285 @d bad_vardef (test_pen+9) /* two words for \&{vardef} error recovery */
4286 @d lo_mem_stat_max (bad_vardef+1)  /* largest statically
4287   allocated word in the variable-size |mem| */
4288 @#
4289 @d sentinel mp->mem_top /* end of sorted lists */
4290 @d temp_head (mp->mem_top-1) /* head of a temporary list of some kind */
4291 @d hold_head (mp->mem_top-2) /* head of a temporary list of another kind */
4292 @d spec_head (mp->mem_top-3) /* head of a list of unprocessed \&{special} items */
4293 @d hi_mem_stat_min (mp->mem_top-3) /* smallest statically allocated word in
4294   the one-word |mem| */
4295
4296 @ The following code gets the dynamic part of |mem| off to a good start,
4297 when \MP\ is initializing itself the slow way.
4298
4299 @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
4300 @^data structure assumptions@>
4301 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; /* initialize the dynamic memory */
4302 link(mp->rover)=empty_flag;
4303 node_size(mp->rover)=1000; /* which is a 1000-word available node */
4304 llink(mp->rover)=mp->rover; rlink(mp->rover)=mp->rover;
4305 mp->lo_mem_max=mp->rover+1000; 
4306 link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null;
4307 for (k=hi_mem_stat_min;k<=(int)mp->mem_top;k++) {
4308   mp->mem[k]=mp->mem[mp->lo_mem_max]; /* clear list heads */
4309 }
4310 mp->avail=null; mp->mem_end=mp->mem_top;
4311 mp->hi_mem_min=hi_mem_stat_min; /* initialize the one-word memory */
4312 mp->var_used=lo_mem_stat_max+1; 
4313 mp->dyn_used=mp->mem_top+1-(hi_mem_stat_min);  /* initialize statistics */
4314 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>;
4315
4316 @ The procedure |flush_list(p)| frees an entire linked list of one-word
4317 nodes that starts at a given position, until coming to |sentinel| or a
4318 pointer that is not in the one-word region. Another procedure,
4319 |flush_node_list|, frees an entire linked list of one-word and two-word
4320 nodes, until coming to a |null| pointer.
4321 @^inner loop@>
4322
4323 @c 
4324 void mp_flush_list (MP mp,pointer p) { /* makes list of single-word nodes  available */
4325   pointer q,r; /* list traversers */
4326   if ( p>=mp->hi_mem_min ) if ( p!=sentinel ) { 
4327     r=p;
4328     do {  
4329       q=r; r=link(r); 
4330       decr(mp->dyn_used);
4331       if ( r<mp->hi_mem_min ) break;
4332     } while (r!=sentinel);
4333   /* now |q| is the last node on the list */
4334     link(q)=mp->avail; mp->avail=p;
4335   }
4336 }
4337 @#
4338 void mp_flush_node_list (MP mp,pointer p) {
4339   pointer q; /* the node being recycled */
4340   while ( p!=null ){ 
4341     q=p; p=link(p);
4342     if ( q<mp->hi_mem_min ) 
4343       mp_free_node(mp, q,2);
4344     else 
4345       free_avail(q);
4346   }
4347 }
4348
4349 @ If \MP\ is extended improperly, the |mem| array might get screwed up.
4350 For example, some pointers might be wrong, or some ``dead'' nodes might not
4351 have been freed when the last reference to them disappeared. Procedures
4352 |check_mem| and |search_mem| are available to help diagnose such
4353 problems. These procedures make use of two arrays called |free| and
4354 |was_free| that are present only if \MP's debugging routines have
4355 been included. (You may want to decrease the size of |mem| while you
4356 @^debugging@>
4357 are debugging.)
4358
4359 Because |boolean|s are typedef-d as ints, it is better to use
4360 unsigned chars here.
4361
4362 @<Glob...@>=
4363 unsigned char *free; /* free cells */
4364 unsigned char *was_free; /* previously free cells */
4365 pointer was_mem_end; pointer was_lo_max; pointer was_hi_min;
4366   /* previous |mem_end|, |lo_mem_max|,and |hi_mem_min| */
4367 boolean panicking; /* do we want to check memory constantly? */
4368
4369 @ @<Allocate or initialize ...@>=
4370 mp->free = xmalloc ((mp->mem_max+1),sizeof (unsigned char));
4371 mp->was_free = xmalloc ((mp->mem_max+1), sizeof (unsigned char));
4372
4373 @ @<Dealloc variables@>=
4374 xfree(mp->free);
4375 xfree(mp->was_free);
4376
4377 @ @<Allocate or ...@>=
4378 mp->was_mem_end=0; /* indicate that everything was previously free */
4379 mp->was_lo_max=0; mp->was_hi_min=mp->mem_max;
4380 mp->panicking=false;
4381
4382 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
4383 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) ;
4384
4385 @ @c
4386 void mp_reallocate_memory(MP mp, int l) {
4387    XREALLOC(mp->free,     l, unsigned char);
4388    XREALLOC(mp->was_free, l, unsigned char);
4389    if (mp->mem) {
4390          int newarea = l-mp->mem_max;
4391      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4392      memset (mp->mem+(mp->mem_max+1),0,sizeof(memory_word)*(newarea));
4393    } else {
4394      XREALLOC(mp->mem,      l, memory_word);
4395      memset(mp->mem,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
4396    }
4397    mp->mem_max = l;
4398    if (mp->ini_version) 
4399      mp->mem_top = l;
4400 }
4401
4402
4403
4404 @ Procedure |check_mem| makes sure that the available space lists of
4405 |mem| are well formed, and it optionally prints out all locations
4406 that are reserved now but were free the last time this procedure was called.
4407
4408 @c 
4409 void mp_check_mem (MP mp,boolean print_locs ) {
4410   pointer p,q,r; /* current locations of interest in |mem| */
4411   boolean clobbered; /* is something amiss? */
4412   for (p=0;p<=mp->lo_mem_max;p++) {
4413     mp->free[p]=false; /* you can probably do this faster */
4414   }
4415   for (p=mp->hi_mem_min;p<= mp->mem_end;p++) {
4416     mp->free[p]=false; /* ditto */
4417   }
4418   @<Check single-word |avail| list@>;
4419   @<Check variable-size |avail| list@>;
4420   @<Check flags of unavailable nodes@>;
4421   @<Check the list of linear dependencies@>;
4422   if ( print_locs ) {
4423     @<Print newly busy locations@>;
4424   }
4425   memcpy(mp->was_free,mp->free, sizeof(char)*(mp->mem_end+1));
4426   mp->was_mem_end=mp->mem_end; 
4427   mp->was_lo_max=mp->lo_mem_max; 
4428   mp->was_hi_min=mp->hi_mem_min;
4429 }
4430
4431 @ @<Check single-word...@>=
4432 p=mp->avail; q=null; clobbered=false;
4433 while ( p!=null ) { 
4434   if ( (p>mp->mem_end)||(p<mp->hi_mem_min) ) clobbered=true;
4435   else if ( mp->free[p] ) clobbered=true;
4436   if ( clobbered ) { 
4437     mp_print_nl(mp, "AVAIL list clobbered at ");
4438 @.AVAIL list clobbered...@>
4439     mp_print_int(mp, q); break;
4440   }
4441   mp->free[p]=true; q=p; p=link(q);
4442 }
4443
4444 @ @<Check variable-size...@>=
4445 p=mp->rover; q=null; clobbered=false;
4446 do {  
4447   if ( (p>=mp->lo_mem_max)||(p<0) ) clobbered=true;
4448   else if ( (rlink(p)>=mp->lo_mem_max)||(rlink(p)<0) ) clobbered=true;
4449   else if (  !(is_empty(p))||(node_size(p)<2)||
4450    (p+node_size(p)>mp->lo_mem_max)|| (llink(rlink(p))!=p) ) clobbered=true;
4451   if ( clobbered ) { 
4452     mp_print_nl(mp, "Double-AVAIL list clobbered at ");
4453 @.Double-AVAIL list clobbered...@>
4454     mp_print_int(mp, q); break;
4455   }
4456   for (q=p;q<=p+node_size(p)-1;q++) { /* mark all locations free */
4457     if ( mp->free[q] ) { 
4458       mp_print_nl(mp, "Doubly free location at ");
4459 @.Doubly free location...@>
4460       mp_print_int(mp, q); break;
4461     }
4462     mp->free[q]=true;
4463   }
4464   q=p; p=rlink(p);
4465 } while (p!=mp->rover)
4466
4467
4468 @ @<Check flags...@>=
4469 p=0;
4470 while ( p<=mp->lo_mem_max ) { /* node |p| should not be empty */
4471   if ( is_empty(p) ) {
4472     mp_print_nl(mp, "Bad flag at "); mp_print_int(mp, p);
4473 @.Bad flag...@>
4474   }
4475   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && ! mp->free[p] ) incr(p);
4476   while ( (p<=mp->lo_mem_max) && mp->free[p] ) incr(p);
4477 }
4478
4479 @ @<Print newly busy...@>=
4480
4481   @<Do intialization required before printing new busy locations@>;
4482   mp_print_nl(mp, "New busy locs:");
4483 @.New busy locs@>
4484   for (p=0;p<= mp->lo_mem_max;p++ ) {
4485     if ( ! mp->free[p] && ((p>mp->was_lo_max) || mp->was_free[p]) ) {
4486       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4487     }
4488   }
4489   for (p=mp->hi_mem_min;p<=mp->mem_end;p++ ) {
4490     if ( ! mp->free[p] &&
4491         ((p<mp->was_hi_min) || (p>mp->was_mem_end) || mp->was_free[p]) ) {
4492       @<Indicate that |p| is a new busy location@>;
4493     }
4494   }
4495   @<Finish printing new busy locations@>;
4496 }
4497
4498 @ There might be many new busy locations so we are careful to print contiguous
4499 blocks compactly.  During this operation |q| is the last new busy location and
4500 |r| is the start of the block containing |q|.
4501
4502 @<Indicate that |p| is a new busy location@>=
4503
4504   if ( p>q+1 ) { 
4505     if ( q>r ) { 
4506       mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4507     }
4508     mp_print_char(mp, ' '); mp_print_int(mp, p);
4509     r=p;
4510   }
4511   q=p;
4512 }
4513
4514 @ @<Do intialization required before printing new busy locations@>=
4515 q=mp->mem_max; r=mp->mem_max
4516
4517 @ @<Finish printing new busy locations@>=
4518 if ( q>r ) { 
4519   mp_print(mp, ".."); mp_print_int(mp, q);
4520 }
4521
4522 @ The |search_mem| procedure attempts to answer the question ``Who points
4523 to node~|p|?'' In doing so, it fetches |link| and |info| fields of |mem|
4524 that might not be of type |two_halves|. Strictly speaking, this is
4525 @^dirty \PASCAL@>
4526 undefined in \PASCAL, and it can lead to ``false drops'' (words that seem to
4527 point to |p| purely by coincidence). But for debugging purposes, we want
4528 to rule out the places that do {\sl not\/} point to |p|, so a few false
4529 drops are tolerable.
4530
4531 @c
4532 void mp_search_mem (MP mp, pointer p) { /* look for pointers to |p| */
4533   integer q; /* current position being searched */
4534   for (q=0;q<=mp->lo_mem_max;q++) { 
4535     if ( link(q)==p ){ 
4536       mp_print_nl(mp, "LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4537     }
4538     if ( info(q)==p ) { 
4539       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4540     }
4541   }
4542   for (q=mp->hi_mem_min;q<=mp->mem_end;q++) {
4543     if ( link(q)==p ) {
4544       mp_print_nl(mp, "LINK("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4545     }
4546     if ( info(q)==p ) {
4547       mp_print_nl(mp, "INFO("); mp_print_int(mp, q); mp_print_char(mp, ')');
4548     }
4549   }
4550   @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>;
4551 }
4552
4553 @* \[12] The command codes.
4554 Before we can go much further, we need to define symbolic names for the internal
4555 code numbers that represent the various commands obeyed by \MP. These codes
4556 are somewhat arbitrary, but not completely so. For example,
4557 some codes have been made adjacent so that |case| statements in the
4558 program need not consider cases that are widely spaced, or so that |case|
4559 statements can be replaced by |if| statements. A command can begin an
4560 expression if and only if its code lies between |min_primary_command| and
4561 |max_primary_command|, inclusive. The first token of a statement that doesn't
4562 begin with an expression has a command code between |min_command| and
4563 |max_statement_command|, inclusive. Anything less than |min_command| is
4564 eliminated during macro expansions, and anything no more than |max_pre_command|
4565 is eliminated when expanding \TeX\ material.  Ranges such as
4566 |min_secondary_command..max_secondary_command| are used when parsing
4567 expressions, but the relative ordering within such a range is generally not
4568 critical.
4569
4570 The ordering of the highest-numbered commands
4571 (|comma<semicolon<end_group<stop|) is crucial for the parsing and
4572 error-recovery methods of this program as is the ordering |if_test<fi_or_else|
4573 for the smallest two commands.  The ordering is also important in the ranges
4574 |numeric_token..plus_or_minus| and |left_brace..ampersand|.
4575
4576 At any rate, here is the list, for future reference.
4577
4578 @d start_tex 1 /* begin \TeX\ material (\&{btex}, \&{verbatimtex}) */
4579 @d etex_marker 2 /* end \TeX\ material (\&{etex}) */
4580 @d mpx_break 3 /* stop reading an \.{MPX} file (\&{mpxbreak}) */
4581 @d max_pre_command mpx_break
4582 @d if_test 4 /* conditional text (\&{if}) */
4583 @d fi_or_else 5 /* delimiters for conditionals (\&{elseif}, \&{else}, \&{fi} */
4584 @d input 6 /* input a source file (\&{input}, \&{endinput}) */
4585 @d iteration 7 /* iterate (\&{for}, \&{forsuffixes}, \&{forever}, \&{endfor}) */
4586 @d repeat_loop 8 /* special command substituted for \&{endfor} */
4587 @d exit_test 9 /* premature exit from a loop (\&{exitif}) */
4588 @d relax 10 /* do nothing (\.{\char`\\}) */
4589 @d scan_tokens 11 /* put a string into the input buffer */
4590 @d expand_after 12 /* look ahead one token */
4591 @d defined_macro 13 /* a macro defined by the user */
4592 @d min_command (defined_macro+1)
4593 @d save_command 14 /* save a list of tokens (\&{save}) */
4594 @d interim_command 15 /* save an internal quantity (\&{interim}) */
4595 @d let_command 16 /* redefine a symbolic token (\&{let}) */
4596 @d new_internal 17 /* define a new internal quantity (\&{newinternal}) */
4597 @d macro_def 18 /* define a macro (\&{def}, \&{vardef}, etc.) */
4598 @d ship_out_command 19 /* output a character (\&{shipout}) */
4599 @d add_to_command 20 /* add to edges (\&{addto}) */
4600 @d bounds_command 21  /* add bounding path to edges (\&{setbounds}, \&{clip}) */
4601 @d tfm_command 22 /* command for font metric info (\&{ligtable}, etc.) */
4602 @d protection_command 23 /* set protection flag (\&{outer}, \&{inner}) */
4603 @d show_command 24 /* diagnostic output (\&{show}, \&{showvariable}, etc.) */
4604 @d mode_command 25 /* set interaction level (\&{batchmode}, etc.) */
4605 @d mp_random_seed 26 /* initialize random number generator (\&{randomseed}) */
4606 @d message_command 27 /* communicate to user (\&{message}, \&{errmessage}) */
4607 @d every_job_command 28 /* designate a starting token (\&{everyjob}) */
4608 @d delimiters 29 /* define a pair of delimiters (\&{delimiters}) */
4609 @d special_command 30 /* output special info (\&{special})
4610                        or font map info (\&{fontmapfile}, \&{fontmapline}) */
4611 @d write_command 31 /* write text to a file (\&{write}) */
4612 @d type_name 32 /* declare a type (\&{numeric}, \&{pair}, etc. */
4613 @d max_statement_command type_name
4614 @d min_primary_command type_name
4615 @d left_delimiter 33 /* the left delimiter of a matching pair */
4616 @d begin_group 34 /* beginning of a group (\&{begingroup}) */
4617 @d nullary 35 /* an operator without arguments (e.g., \&{normaldeviate}) */
4618 @d unary 36 /* an operator with one argument (e.g., \&{sqrt}) */
4619 @d str_op 37 /* convert a suffix to a string (\&{str}) */
4620 @d cycle 38 /* close a cyclic path (\&{cycle}) */
4621 @d primary_binary 39 /* binary operation taking `\&{of}' (e.g., \&{point}) */
4622 @d capsule_token 40 /* a value that has been put into a token list */
4623 @d string_token 41 /* a string constant (e.g., |"hello"|) */
4624 @d internal_quantity 42 /* internal numeric parameter (e.g., \&{pausing}) */
4625 @d min_suffix_token internal_quantity
4626 @d tag_token 43 /* a symbolic token without a primitive meaning */
4627 @d numeric_token 44 /* a numeric constant (e.g., \.{3.14159}) */
4628 @d max_suffix_token numeric_token
4629 @d plus_or_minus 45 /* either `\.+' or `\.-' */
4630 @d max_primary_command plus_or_minus /* should also be |numeric_token+1| */
4631 @d min_tertiary_command plus_or_minus
4632 @d tertiary_secondary_macro 46 /* a macro defined by \&{secondarydef} */
4633 @d tertiary_binary 47 /* an operator at the tertiary level (e.g., `\.{++}') */
4634 @d max_tertiary_command tertiary_binary
4635 @d left_brace 48 /* the operator `\.{\char`\{}' */
4636 @d min_expression_command left_brace
4637 @d path_join 49 /* the operator `\.{..}' */
4638 @d ampersand 50 /* the operator `\.\&' */
4639 @d expression_tertiary_macro 51 /* a macro defined by \&{tertiarydef} */
4640 @d expression_binary 52 /* an operator at the expression level (e.g., `\.<') */
4641 @d equals 53 /* the operator `\.=' */
4642 @d max_expression_command equals
4643 @d and_command 54 /* the operator `\&{and}' */
4644 @d min_secondary_command and_command
4645 @d secondary_primary_macro 55 /* a macro defined by \&{primarydef} */
4646 @d slash 56 /* the operator `\./' */
4647 @d secondary_binary 57 /* an operator at the binary level (e.g., \&{shifted}) */
4648 @d max_secondary_command secondary_binary
4649 @d param_type 58 /* type of parameter (\&{primary}, \&{expr}, \&{suffix}, etc.) */
4650 @d controls 59 /* specify control points explicitly (\&{controls}) */
4651 @d tension 60 /* specify tension between knots (\&{tension}) */
4652 @d at_least 61 /* bounded tension value (\&{atleast}) */
4653 @d curl_command 62 /* specify curl at an end knot (\&{curl}) */
4654 @d macro_special 63 /* special macro operators (\&{quote}, \.{\#\AT!}, etc.) */
4655 @d right_delimiter 64 /* the right delimiter of a matching pair */
4656 @d left_bracket 65 /* the operator `\.[' */
4657 @d right_bracket 66 /* the operator `\.]' */
4658 @d right_brace 67 /* the operator `\.{\char`\}}' */
4659 @d with_option 68 /* option for filling (\&{withpen}, \&{withweight}, etc.) */
4660 @d thing_to_add 69
4661   /* variant of \&{addto} (\&{contour}, \&{doublepath}, \&{also}) */
4662 @d of_token 70 /* the operator `\&{of}' */
4663 @d to_token 71 /* the operator `\&{to}' */
4664 @d step_token 72 /* the operator `\&{step}' */
4665 @d until_token 73 /* the operator `\&{until}' */
4666 @d within_token 74 /* the operator `\&{within}' */
4667 @d lig_kern_token 75
4668   /* the operators `\&{kern}' and `\.{=:}' and `\.{=:\char'174}, etc. */
4669 @d assignment 76 /* the operator `\.{:=}' */
4670 @d skip_to 77 /* the operation `\&{skipto}' */
4671 @d bchar_label 78 /* the operator `\.{\char'174\char'174:}' */
4672 @d double_colon 79 /* the operator `\.{::}' */
4673 @d colon 80 /* the operator `\.:' */
4674 @#
4675 @d comma 81 /* the operator `\.,', must be |colon+1| */
4676 @d end_of_statement (mp->cur_cmd>comma)
4677 @d semicolon 82 /* the operator `\.;', must be |comma+1| */
4678 @d end_group 83 /* end a group (\&{endgroup}), must be |semicolon+1| */
4679 @d stop 84 /* end a job (\&{end}, \&{dump}), must be |end_group+1| */
4680 @d max_command_code stop
4681 @d outer_tag (max_command_code+1) /* protection code added to command code */
4682
4683 @<Types...@>=
4684 typedef int command_code;
4685
4686 @ Variables and capsules in \MP\ have a variety of ``types,''
4687 distinguished by the code numbers defined here. These numbers are also
4688 not completely arbitrary.  Things that get expanded must have types
4689 |>mp_independent|; a type remaining after expansion is numeric if and only if
4690 its code number is at least |numeric_type|; objects containing numeric
4691 parts must have types between |transform_type| and |pair_type|;
4692 all other types must be smaller than |transform_type|; and among the types
4693 that are not unknown or vacuous, the smallest two must be |boolean_type|
4694 and |string_type| in that order.
4695  
4696 @d undefined 0 /* no type has been declared */
4697 @d unknown_tag 1 /* this constant is added to certain type codes below */
4698 @d unknown_types mp_unknown_boolean: case mp_unknown_string:
4699   case mp_unknown_pen: case mp_unknown_picture: case mp_unknown_path
4700
4701 @<Types...@>=
4702 enum mp_variable_type {
4703 mp_vacuous=1, /* no expression was present */
4704 mp_boolean_type, /* \&{boolean} with a known value */
4705 mp_unknown_boolean,
4706 mp_string_type, /* \&{string} with a known value */
4707 mp_unknown_string,
4708 mp_pen_type, /* \&{pen} with a known value */
4709 mp_unknown_pen,
4710 mp_path_type, /* \&{path} with a known value */
4711 mp_unknown_path,
4712 mp_picture_type, /* \&{picture} with a known value */
4713 mp_unknown_picture,
4714 mp_transform_type, /* \&{transform} variable or capsule */
4715 mp_color_type, /* \&{color} variable or capsule */
4716 mp_cmykcolor_type, /* \&{cmykcolor} variable or capsule */
4717 mp_pair_type, /* \&{pair} variable or capsule */
4718 mp_numeric_type, /* variable that has been declared \&{numeric} but not used */
4719 mp_known, /* \&{numeric} with a known value */
4720 mp_dependent, /* a linear combination with |fraction| coefficients */
4721 mp_proto_dependent, /* a linear combination with |scaled| coefficients */
4722 mp_independent, /* \&{numeric} with unknown value */
4723 mp_token_list, /* variable name or suffix argument or text argument */
4724 mp_structured, /* variable with subscripts and attributes */
4725 mp_unsuffixed_macro, /* variable defined with \&{vardef} but no \.{\AT!\#} */
4726 mp_suffixed_macro /* variable defined with \&{vardef} and \.{\AT!\#} */
4727 } ;
4728
4729 @ @<Declarations@>=
4730 void mp_print_type (MP mp,small_number t) ;
4731
4732 @ @<Basic printing procedures@>=
4733 void mp_print_type (MP mp,small_number t) { 
4734   switch (t) {
4735   case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
4736   case mp_boolean_type:mp_print(mp, "boolean"); break;
4737   case mp_unknown_boolean:mp_print(mp, "unknown boolean"); break;
4738   case mp_string_type:mp_print(mp, "string"); break;
4739   case mp_unknown_string:mp_print(mp, "unknown string"); break;
4740   case mp_pen_type:mp_print(mp, "pen"); break;
4741   case mp_unknown_pen:mp_print(mp, "unknown pen"); break;
4742   case mp_path_type:mp_print(mp, "path"); break;
4743   case mp_unknown_path:mp_print(mp, "unknown path"); break;
4744   case mp_picture_type:mp_print(mp, "picture"); break;
4745   case mp_unknown_picture:mp_print(mp, "unknown picture"); break;
4746   case mp_transform_type:mp_print(mp, "transform"); break;
4747   case mp_color_type:mp_print(mp, "color"); break;
4748   case mp_cmykcolor_type:mp_print(mp, "cmykcolor"); break;
4749   case mp_pair_type:mp_print(mp, "pair"); break;
4750   case mp_known:mp_print(mp, "known numeric"); break;
4751   case mp_dependent:mp_print(mp, "dependent"); break;
4752   case mp_proto_dependent:mp_print(mp, "proto-dependent"); break;
4753   case mp_numeric_type:mp_print(mp, "numeric"); break;
4754   case mp_independent:mp_print(mp, "independent"); break;
4755   case mp_token_list:mp_print(mp, "token list"); break;
4756   case mp_structured:mp_print(mp, "mp_structured"); break;
4757   case mp_unsuffixed_macro:mp_print(mp, "unsuffixed macro"); break;
4758   case mp_suffixed_macro:mp_print(mp, "suffixed macro"); break;
4759   default: mp_print(mp, "undefined"); break;
4760   }
4761 }
4762
4763 @ Values inside \MP\ are stored in two-word nodes that have a |name_type|
4764 as well as a |type|. The possibilities for |name_type| are defined
4765 here; they will be explained in more detail later.
4766
4767 @<Types...@>=
4768 enum mp_name_type {
4769  mp_root=0, /* |name_type| at the top level of a variable */
4770  mp_saved_root, /* same, when the variable has been saved */
4771  mp_structured_root, /* |name_type| where a |mp_structured| branch occurs */
4772  mp_subscr, /* |name_type| in a subscript node */
4773  mp_attr, /* |name_type| in an attribute node */
4774  mp_x_part_sector, /* |name_type| in the \&{xpart} of a node */
4775  mp_y_part_sector, /* |name_type| in the \&{ypart} of a node */
4776  mp_xx_part_sector, /* |name_type| in the \&{xxpart} of a node */
4777  mp_xy_part_sector, /* |name_type| in the \&{xypart} of a node */
4778  mp_yx_part_sector, /* |name_type| in the \&{yxpart} of a node */
4779  mp_yy_part_sector, /* |name_type| in the \&{yypart} of a node */
4780  mp_red_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4781  mp_green_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4782  mp_blue_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4783  mp_cyan_part_sector, /* |name_type| in the \&{redpart} of a node */
4784  mp_magenta_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4785  mp_yellow_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4786  mp_black_part_sector, /* |name_type| in the \&{greenpart} of a node */
4787  mp_grey_part_sector, /* |name_type| in the \&{bluepart} of a node */
4788  mp_capsule, /* |name_type| in stashed-away subexpressions */
4789  mp_token  /* |name_type| in a numeric token or string token */
4790 };
4791
4792 @ Primitive operations that produce values have a secondary identification
4793 code in addition to their command code; it's something like genera and species.
4794 For example, `\.*' has the command code |primary_binary|, and its
4795 secondary identification is |times|. The secondary codes start at 30 so that
4796 they don't overlap with the type codes; some type codes (e.g., |mp_string_type|)
4797 are used as operators as well as type identifications.  The relative values
4798 are not critical, except for |true_code..false_code|, |or_op..and_op|,
4799 and |filled_op..bounded_op|.  The restrictions are that
4800 |and_op-false_code=or_op-true_code|, that the ordering of
4801 |x_part...blue_part| must match that of |x_part_sector..mp_blue_part_sector|,
4802 and the ordering of |filled_op..bounded_op| must match that of the code
4803 values they test for.
4804
4805 @d true_code 30 /* operation code for \.{true} */
4806 @d false_code 31 /* operation code for \.{false} */
4807 @d null_picture_code 32 /* operation code for \.{nullpicture} */
4808 @d null_pen_code 33 /* operation code for \.{nullpen} */
4809 @d job_name_op 34 /* operation code for \.{jobname} */
4810 @d read_string_op 35 /* operation code for \.{readstring} */
4811 @d pen_circle 36 /* operation code for \.{pencircle} */
4812 @d normal_deviate 37 /* operation code for \.{normaldeviate} */
4813 @d read_from_op 38 /* operation code for \.{readfrom} */
4814 @d close_from_op 39 /* operation code for \.{closefrom} */
4815 @d odd_op 40 /* operation code for \.{odd} */
4816 @d known_op 41 /* operation code for \.{known} */
4817 @d unknown_op 42 /* operation code for \.{unknown} */
4818 @d not_op 43 /* operation code for \.{not} */
4819 @d decimal 44 /* operation code for \.{decimal} */
4820 @d reverse 45 /* operation code for \.{reverse} */
4821 @d make_path_op 46 /* operation code for \.{makepath} */
4822 @d make_pen_op 47 /* operation code for \.{makepen} */
4823 @d oct_op 48 /* operation code for \.{oct} */
4824 @d hex_op 49 /* operation code for \.{hex} */
4825 @d ASCII_op 50 /* operation code for \.{ASCII} */
4826 @d char_op 51 /* operation code for \.{char} */
4827 @d length_op 52 /* operation code for \.{length} */
4828 @d turning_op 53 /* operation code for \.{turningnumber} */
4829 @d color_model_part 54 /* operation code for \.{colormodel} */
4830 @d x_part 55 /* operation code for \.{xpart} */
4831 @d y_part 56 /* operation code for \.{ypart} */
4832 @d xx_part 57 /* operation code for \.{xxpart} */
4833 @d xy_part 58 /* operation code for \.{xypart} */
4834 @d yx_part 59 /* operation code for \.{yxpart} */
4835 @d yy_part 60 /* operation code for \.{yypart} */
4836 @d red_part 61 /* operation code for \.{redpart} */
4837 @d green_part 62 /* operation code for \.{greenpart} */
4838 @d blue_part 63 /* operation code for \.{bluepart} */
4839 @d cyan_part 64 /* operation code for \.{cyanpart} */
4840 @d magenta_part 65 /* operation code for \.{magentapart} */
4841 @d yellow_part 66 /* operation code for \.{yellowpart} */
4842 @d black_part 67 /* operation code for \.{blackpart} */
4843 @d grey_part 68 /* operation code for \.{greypart} */
4844 @d font_part 69 /* operation code for \.{fontpart} */
4845 @d text_part 70 /* operation code for \.{textpart} */
4846 @d path_part 71 /* operation code for \.{pathpart} */
4847 @d pen_part 72 /* operation code for \.{penpart} */
4848 @d dash_part 73 /* operation code for \.{dashpart} */
4849 @d sqrt_op 74 /* operation code for \.{sqrt} */
4850 @d m_exp_op 75 /* operation code for \.{mexp} */
4851 @d m_log_op 76 /* operation code for \.{mlog} */
4852 @d sin_d_op 77 /* operation code for \.{sind} */
4853 @d cos_d_op 78 /* operation code for \.{cosd} */
4854 @d floor_op 79 /* operation code for \.{floor} */
4855 @d uniform_deviate 80 /* operation code for \.{uniformdeviate} */
4856 @d char_exists_op 81 /* operation code for \.{charexists} */
4857 @d font_size 82 /* operation code for \.{fontsize} */
4858 @d ll_corner_op 83 /* operation code for \.{llcorner} */
4859 @d lr_corner_op 84 /* operation code for \.{lrcorner} */
4860 @d ul_corner_op 85 /* operation code for \.{ulcorner} */
4861 @d ur_corner_op 86 /* operation code for \.{urcorner} */
4862 @d arc_length 87 /* operation code for \.{arclength} */
4863 @d angle_op 88 /* operation code for \.{angle} */
4864 @d cycle_op 89 /* operation code for \.{cycle} */
4865 @d filled_op 90 /* operation code for \.{filled} */
4866 @d stroked_op 91 /* operation code for \.{stroked} */
4867 @d textual_op 92 /* operation code for \.{textual} */
4868 @d clipped_op 93 /* operation code for \.{clipped} */
4869 @d bounded_op 94 /* operation code for \.{bounded} */
4870 @d plus 95 /* operation code for \.+ */
4871 @d minus 96 /* operation code for \.- */
4872 @d times 97 /* operation code for \.* */
4873 @d over 98 /* operation code for \./ */
4874 @d pythag_add 99 /* operation code for \.{++} */
4875 @d pythag_sub 100 /* operation code for \.{+-+} */
4876 @d or_op 101 /* operation code for \.{or} */
4877 @d and_op 102 /* operation code for \.{and} */
4878 @d less_than 103 /* operation code for \.< */
4879 @d less_or_equal 104 /* operation code for \.{<=} */
4880 @d greater_than 105 /* operation code for \.> */
4881 @d greater_or_equal 106 /* operation code for \.{>=} */
4882 @d equal_to 107 /* operation code for \.= */
4883 @d unequal_to 108 /* operation code for \.{<>} */
4884 @d concatenate 109 /* operation code for \.\& */
4885 @d rotated_by 110 /* operation code for \.{rotated} */
4886 @d slanted_by 111 /* operation code for \.{slanted} */
4887 @d scaled_by 112 /* operation code for \.{scaled} */
4888 @d shifted_by 113 /* operation code for \.{shifted} */
4889 @d transformed_by 114 /* operation code for \.{transformed} */
4890 @d x_scaled 115 /* operation code for \.{xscaled} */
4891 @d y_scaled 116 /* operation code for \.{yscaled} */
4892 @d z_scaled 117 /* operation code for \.{zscaled} */
4893 @d in_font 118 /* operation code for \.{infont} */
4894 @d intersect 119 /* operation code for \.{intersectiontimes} */
4895 @d double_dot 120 /* operation code for improper \.{..} */
4896 @d substring_of 121 /* operation code for \.{substring} */
4897 @d min_of substring_of
4898 @d subpath_of 122 /* operation code for \.{subpath} */
4899 @d direction_time_of 123 /* operation code for \.{directiontime} */
4900 @d point_of 124 /* operation code for \.{point} */
4901 @d precontrol_of 125 /* operation code for \.{precontrol} */
4902 @d postcontrol_of 126 /* operation code for \.{postcontrol} */
4903 @d pen_offset_of 127 /* operation code for \.{penoffset} */
4904 @d arc_time_of 128 /* operation code for \.{arctime} */
4905 @d mp_version 129 /* operation code for \.{mpversion} */
4906 @d envelope_of 130 /* operation code for \{.envelope} */
4907
4908 @c void mp_print_op (MP mp,quarterword c) { 
4909   if (c<=mp_numeric_type ) {
4910     mp_print_type(mp, c);
4911   } else {
4912     switch (c) {
4913     case true_code:mp_print(mp, "true"); break;
4914     case false_code:mp_print(mp, "false"); break;
4915     case null_picture_code:mp_print(mp, "nullpicture"); break;
4916     case null_pen_code:mp_print(mp, "nullpen"); break;
4917     case job_name_op:mp_print(mp, "jobname"); break;
4918     case read_string_op:mp_print(mp, "readstring"); break;
4919     case pen_circle:mp_print(mp, "pencircle"); break;
4920     case normal_deviate:mp_print(mp, "normaldeviate"); break;
4921     case read_from_op:mp_print(mp, "readfrom"); break;
4922     case close_from_op:mp_print(mp, "closefrom"); break;
4923     case odd_op:mp_print(mp, "odd"); break;
4924     case known_op:mp_print(mp, "known"); break;
4925     case unknown_op:mp_print(mp, "unknown"); break;
4926     case not_op:mp_print(mp, "not"); break;
4927     case decimal:mp_print(mp, "decimal"); break;
4928     case reverse:mp_print(mp, "reverse"); break;
4929     case make_path_op:mp_print(mp, "makepath"); break;
4930     case make_pen_op:mp_print(mp, "makepen"); break;
4931     case oct_op:mp_print(mp, "oct"); break;
4932     case hex_op:mp_print(mp, "hex"); break;
4933     case ASCII_op:mp_print(mp, "ASCII"); break;
4934     case char_op:mp_print(mp, "char"); break;
4935     case length_op:mp_print(mp, "length"); break;
4936     case turning_op:mp_print(mp, "turningnumber"); break;
4937     case x_part:mp_print(mp, "xpart"); break;
4938     case y_part:mp_print(mp, "ypart"); break;
4939     case xx_part:mp_print(mp, "xxpart"); break;
4940     case xy_part:mp_print(mp, "xypart"); break;
4941     case yx_part:mp_print(mp, "yxpart"); break;
4942     case yy_part:mp_print(mp, "yypart"); break;
4943     case red_part:mp_print(mp, "redpart"); break;
4944     case green_part:mp_print(mp, "greenpart"); break;
4945     case blue_part:mp_print(mp, "bluepart"); break;
4946     case cyan_part:mp_print(mp, "cyanpart"); break;
4947     case magenta_part:mp_print(mp, "magentapart"); break;
4948     case yellow_part:mp_print(mp, "yellowpart"); break;
4949     case black_part:mp_print(mp, "blackpart"); break;
4950     case grey_part:mp_print(mp, "greypart"); break;
4951     case color_model_part:mp_print(mp, "colormodel"); break;
4952     case font_part:mp_print(mp, "fontpart"); break;
4953     case text_part:mp_print(mp, "textpart"); break;
4954     case path_part:mp_print(mp, "pathpart"); break;
4955     case pen_part:mp_print(mp, "penpart"); break;
4956     case dash_part:mp_print(mp, "dashpart"); break;
4957     case sqrt_op:mp_print(mp, "sqrt"); break;
4958     case m_exp_op:mp_print(mp, "mexp"); break;
4959     case m_log_op:mp_print(mp, "mlog"); break;
4960     case sin_d_op:mp_print(mp, "sind"); break;
4961     case cos_d_op:mp_print(mp, "cosd"); break;
4962     case floor_op:mp_print(mp, "floor"); break;
4963     case uniform_deviate:mp_print(mp, "uniformdeviate"); break;
4964     case char_exists_op:mp_print(mp, "charexists"); break;
4965     case font_size:mp_print(mp, "fontsize"); break;
4966     case ll_corner_op:mp_print(mp, "llcorner"); break;
4967     case lr_corner_op:mp_print(mp, "lrcorner"); break;
4968     case ul_corner_op:mp_print(mp, "ulcorner"); break;
4969     case ur_corner_op:mp_print(mp, "urcorner"); break;
4970     case arc_length:mp_print(mp, "arclength"); break;
4971     case angle_op:mp_print(mp, "angle"); break;
4972     case cycle_op:mp_print(mp, "cycle"); break;
4973     case filled_op:mp_print(mp, "filled"); break;
4974     case stroked_op:mp_print(mp, "stroked"); break;
4975     case textual_op:mp_print(mp, "textual"); break;
4976     case clipped_op:mp_print(mp, "clipped"); break;
4977     case bounded_op:mp_print(mp, "bounded"); break;
4978     case plus:mp_print_char(mp, '+'); break;
4979     case minus:mp_print_char(mp, '-'); break;
4980     case times:mp_print_char(mp, '*'); break;
4981     case over:mp_print_char(mp, '/'); break;
4982     case pythag_add:mp_print(mp, "++"); break;
4983     case pythag_sub:mp_print(mp, "+-+"); break;
4984     case or_op:mp_print(mp, "or"); break;
4985     case and_op:mp_print(mp, "and"); break;
4986     case less_than:mp_print_char(mp, '<'); break;
4987     case less_or_equal:mp_print(mp, "<="); break;
4988     case greater_than:mp_print_char(mp, '>'); break;
4989     case greater_or_equal:mp_print(mp, ">="); break;
4990     case equal_to:mp_print_char(mp, '='); break;
4991     case unequal_to:mp_print(mp, "<>"); break;
4992     case concatenate:mp_print(mp, "&"); break;
4993     case rotated_by:mp_print(mp, "rotated"); break;
4994     case slanted_by:mp_print(mp, "slanted"); break;
4995     case scaled_by:mp_print(mp, "scaled"); break;
4996     case shifted_by:mp_print(mp, "shifted"); break;
4997     case transformed_by:mp_print(mp, "transformed"); break;
4998     case x_scaled:mp_print(mp, "xscaled"); break;
4999     case y_scaled:mp_print(mp, "yscaled"); break;
5000     case z_scaled:mp_print(mp, "zscaled"); break;
5001     case in_font:mp_print(mp, "infont"); break;
5002     case intersect:mp_print(mp, "intersectiontimes"); break;
5003     case substring_of:mp_print(mp, "substring"); break;
5004     case subpath_of:mp_print(mp, "subpath"); break;
5005     case direction_time_of:mp_print(mp, "directiontime"); break;
5006     case point_of:mp_print(mp, "point"); break;
5007     case precontrol_of:mp_print(mp, "precontrol"); break;
5008     case postcontrol_of:mp_print(mp, "postcontrol"); break;
5009     case pen_offset_of:mp_print(mp, "penoffset"); break;
5010     case arc_time_of:mp_print(mp, "arctime"); break;
5011     case mp_version:mp_print(mp, "mpversion"); break;
5012     case envelope_of:mp_print(mp, "envelope"); break;
5013     default: mp_print(mp, ".."); break;
5014     }
5015   }
5016 }
5017
5018 @ \MP\ also has a bunch of internal parameters that a user might want to
5019 fuss with. Every such parameter has an identifying code number, defined here.
5020
5021 @<Types...@>=
5022 enum mp_given_internal {
5023   mp_tracing_titles=1, /* show titles online when they appear */
5024   mp_tracing_equations, /* show each variable when it becomes known */
5025   mp_tracing_capsules, /* show capsules too */
5026   mp_tracing_choices, /* show the control points chosen for paths */
5027   mp_tracing_specs, /* show path subdivision prior to filling with polygonal a pen */
5028   mp_tracing_commands, /* show commands and operations before they are performed */
5029   mp_tracing_restores, /* show when a variable or internal is restored */
5030   mp_tracing_macros, /* show macros before they are expanded */
5031   mp_tracing_output, /* show digitized edges as they are output */
5032   mp_tracing_stats, /* show memory usage at end of job */
5033   mp_tracing_lost_chars, /* show characters that aren't \&{infont} */
5034   mp_tracing_online, /* show long diagnostics on terminal and in the log file */
5035   mp_year, /* the current year (e.g., 1984) */
5036   mp_month, /* the current month (e.g, 3 $\equiv$ March) */
5037   mp_day, /* the current day of the month */
5038   mp_time, /* the number of minutes past midnight when this job started */
5039   mp_char_code, /* the number of the next character to be output */
5040   mp_char_ext, /* the extension code of the next character to be output */
5041   mp_char_wd, /* the width of the next character to be output */
5042   mp_char_ht, /* the height of the next character to be output */
5043   mp_char_dp, /* the depth of the next character to be output */
5044   mp_char_ic, /* the italic correction of the next character to be output */
5045   mp_design_size, /* the unit of measure used for |mp_char_wd..mp_char_ic|, in points */
5046   mp_pausing, /* positive to display lines on the terminal before they are read */
5047   mp_showstopping, /* positive to stop after each \&{show} command */
5048   mp_fontmaking, /* positive if font metric output is to be produced */
5049   mp_linejoin, /* as in \ps: 0 for mitered, 1 for round, 2 for beveled */
5050   mp_linecap, /* as in \ps: 0 for butt, 1 for round, 2 for square */
5051   mp_miterlimit, /* controls miter length as in \ps */
5052   mp_warning_check, /* controls error message when variable value is large */
5053   mp_boundary_char, /* the right boundary character for ligatures */
5054   mp_prologues, /* positive to output conforming PostScript using built-in fonts */
5055   mp_true_corners, /* positive to make \&{llcorner} etc. ignore \&{setbounds} */
5056   mp_default_color_model, /* the default color model for unspecified items */
5057   mp_restore_clip_color,
5058   mp_procset, /* wether or not create PostScript command shortcuts */
5059   mp_gtroffmode,  /* whether the user specified |-troff| on the command line */
5060 };
5061
5062 @
5063
5064 @d max_given_internal mp_gtroffmode
5065
5066 @<Glob...@>=
5067 scaled *internal;  /* the values of internal quantities */
5068 char **int_name;  /* their names */
5069 int int_ptr;  /* the maximum internal quantity defined so far */
5070 int max_internal; /* current maximum number of internal quantities */
5071 boolean troff_mode; 
5072
5073 @ @<Option variables@>=
5074 int troff_mode; 
5075
5076 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5077 mp->max_internal=2*max_given_internal;
5078 mp->internal = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(scaled));
5079 mp->int_name = xmalloc ((mp->max_internal+1), sizeof(char *));
5080 mp->troff_mode=(opt->troff_mode>0 ? true : false);
5081
5082 @ @<Exported function ...@>=
5083 int mp_troff_mode(MP mp);
5084
5085 @ @c
5086 int mp_troff_mode(MP mp) { return mp->troff_mode; }
5087
5088 @ @<Set initial ...@>=
5089 for (k=0;k<= mp->max_internal; k++ ) { 
5090    mp->internal[k]=0; 
5091    mp->int_name[k]=NULL; 
5092 }
5093 mp->int_ptr=max_given_internal;
5094
5095 @ The symbolic names for internal quantities are put into \MP's hash table
5096 by using a routine called |primitive|, which will be defined later. Let us
5097 enter them now, so that we don't have to list all those names again
5098 anywhere else.
5099
5100 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5101 mp_primitive(mp, "tracingtitles",internal_quantity,mp_tracing_titles);
5102 @:tracingtitles_}{\&{tracingtitles} primitive@>
5103 mp_primitive(mp, "tracingequations",internal_quantity,mp_tracing_equations);
5104 @:mp_tracing_equations_}{\&{tracingequations} primitive@>
5105 mp_primitive(mp, "tracingcapsules",internal_quantity,mp_tracing_capsules);
5106 @:mp_tracing_capsules_}{\&{tracingcapsules} primitive@>
5107 mp_primitive(mp, "tracingchoices",internal_quantity,mp_tracing_choices);
5108 @:mp_tracing_choices_}{\&{tracingchoices} primitive@>
5109 mp_primitive(mp, "tracingspecs",internal_quantity,mp_tracing_specs);
5110 @:mp_tracing_specs_}{\&{tracingspecs} primitive@>
5111 mp_primitive(mp, "tracingcommands",internal_quantity,mp_tracing_commands);
5112 @:mp_tracing_commands_}{\&{tracingcommands} primitive@>
5113 mp_primitive(mp, "tracingrestores",internal_quantity,mp_tracing_restores);
5114 @:mp_tracing_restores_}{\&{tracingrestores} primitive@>
5115 mp_primitive(mp, "tracingmacros",internal_quantity,mp_tracing_macros);
5116 @:mp_tracing_macros_}{\&{tracingmacros} primitive@>
5117 mp_primitive(mp, "tracingoutput",internal_quantity,mp_tracing_output);
5118 @:mp_tracing_output_}{\&{tracingoutput} primitive@>
5119 mp_primitive(mp, "tracingstats",internal_quantity,mp_tracing_stats);
5120 @:mp_tracing_stats_}{\&{tracingstats} primitive@>
5121 mp_primitive(mp, "tracinglostchars",internal_quantity,mp_tracing_lost_chars);
5122 @:mp_tracing_lost_chars_}{\&{tracinglostchars} primitive@>
5123 mp_primitive(mp, "tracingonline",internal_quantity,mp_tracing_online);
5124 @:mp_tracing_online_}{\&{tracingonline} primitive@>
5125 mp_primitive(mp, "year",internal_quantity,mp_year);
5126 @:mp_year_}{\&{year} primitive@>
5127 mp_primitive(mp, "month",internal_quantity,mp_month);
5128 @:mp_month_}{\&{month} primitive@>
5129 mp_primitive(mp, "day",internal_quantity,mp_day);
5130 @:mp_day_}{\&{day} primitive@>
5131 mp_primitive(mp, "time",internal_quantity,mp_time);
5132 @:time_}{\&{time} primitive@>
5133 mp_primitive(mp, "charcode",internal_quantity,mp_char_code);
5134 @:mp_char_code_}{\&{charcode} primitive@>
5135 mp_primitive(mp, "charext",internal_quantity,mp_char_ext);
5136 @:mp_char_ext_}{\&{charext} primitive@>
5137 mp_primitive(mp, "charwd",internal_quantity,mp_char_wd);
5138 @:mp_char_wd_}{\&{charwd} primitive@>
5139 mp_primitive(mp, "charht",internal_quantity,mp_char_ht);
5140 @:mp_char_ht_}{\&{charht} primitive@>
5141 mp_primitive(mp, "chardp",internal_quantity,mp_char_dp);
5142 @:mp_char_dp_}{\&{chardp} primitive@>
5143 mp_primitive(mp, "charic",internal_quantity,mp_char_ic);
5144 @:mp_char_ic_}{\&{charic} primitive@>
5145 mp_primitive(mp, "designsize",internal_quantity,mp_design_size);
5146 @:mp_design_size_}{\&{designsize} primitive@>
5147 mp_primitive(mp, "pausing",internal_quantity,mp_pausing);
5148 @:mp_pausing_}{\&{pausing} primitive@>
5149 mp_primitive(mp, "showstopping",internal_quantity,mp_showstopping);
5150 @:mp_showstopping_}{\&{showstopping} primitive@>
5151 mp_primitive(mp, "fontmaking",internal_quantity,mp_fontmaking);
5152 @:mp_fontmaking_}{\&{fontmaking} primitive@>
5153 mp_primitive(mp, "linejoin",internal_quantity,mp_linejoin);
5154 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
5155 mp_primitive(mp, "linecap",internal_quantity,mp_linecap);
5156 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
5157 mp_primitive(mp, "miterlimit",internal_quantity,mp_miterlimit);
5158 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
5159 mp_primitive(mp, "warningcheck",internal_quantity,mp_warning_check);
5160 @:mp_warning_check_}{\&{warningcheck} primitive@>
5161 mp_primitive(mp, "boundarychar",internal_quantity,mp_boundary_char);
5162 @:mp_boundary_char_}{\&{boundarychar} primitive@>
5163 mp_primitive(mp, "prologues",internal_quantity,mp_prologues);
5164 @:mp_prologues_}{\&{prologues} primitive@>
5165 mp_primitive(mp, "truecorners",internal_quantity,mp_true_corners);
5166 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
5167 mp_primitive(mp, "mpprocset",internal_quantity,mp_procset);
5168 @:mp_procset_}{\&{mpprocset} primitive@>
5169 mp_primitive(mp, "troffmode",internal_quantity,mp_gtroffmode);
5170 @:troffmode_}{\&{troffmode} primitive@>
5171 mp_primitive(mp, "defaultcolormodel",internal_quantity,mp_default_color_model);
5172 @:mp_default_color_model_}{\&{defaultcolormodel} primitive@>
5173 mp_primitive(mp, "restoreclipcolor",internal_quantity,mp_restore_clip_color);
5174 @:mp_restore_clip_color_}{\&{restoreclipcolor} primitive@>
5175
5176 @ Colors can be specified in four color models. In the special
5177 case of |no_model|, MetaPost does not output any color operator to
5178 the postscript output.
5179
5180 Note: these values are passed directly on to |with_option|. This only
5181 works because the other possible values passed to |with_option| are
5182 8 and 10 respectively (from |with_pen| and |with_picture|).
5183
5184 There is a first state, that is only used for |gs_colormodel|. It flags
5185 the fact that there has not been any kind of color specification by
5186 the user so far in the game.
5187
5188 @<Types...@>=
5189 enum mp_color_model {
5190   mp_no_model=1,
5191   mp_grey_model=3,
5192   mp_rgb_model=5,
5193   mp_cmyk_model=7,
5194   mp_uninitialized_model=9,
5195 };
5196
5197
5198 @ @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>=
5199 mp->internal[mp_default_color_model]=(mp_rgb_model*unity);
5200 mp->internal[mp_restore_clip_color]=unity;
5201
5202 @ Well, we do have to list the names one more time, for use in symbolic
5203 printouts.
5204
5205 @<Initialize table...@>=
5206 mp->int_name[mp_tracing_titles]=xstrdup("tracingtitles");
5207 mp->int_name[mp_tracing_equations]=xstrdup("tracingequations");
5208 mp->int_name[mp_tracing_capsules]=xstrdup("tracingcapsules");
5209 mp->int_name[mp_tracing_choices]=xstrdup("tracingchoices");
5210 mp->int_name[mp_tracing_specs]=xstrdup("tracingspecs");
5211 mp->int_name[mp_tracing_commands]=xstrdup("tracingcommands");
5212 mp->int_name[mp_tracing_restores]=xstrdup("tracingrestores");
5213 mp->int_name[mp_tracing_macros]=xstrdup("tracingmacros");
5214 mp->int_name[mp_tracing_output]=xstrdup("tracingoutput");
5215 mp->int_name[mp_tracing_stats]=xstrdup("tracingstats");
5216 mp->int_name[mp_tracing_lost_chars]=xstrdup("tracinglostchars");
5217 mp->int_name[mp_tracing_online]=xstrdup("tracingonline");
5218 mp->int_name[mp_year]=xstrdup("year");
5219 mp->int_name[mp_month]=xstrdup("month");
5220 mp->int_name[mp_day]=xstrdup("day");
5221 mp->int_name[mp_time]=xstrdup("time");
5222 mp->int_name[mp_char_code]=xstrdup("charcode");
5223 mp->int_name[mp_char_ext]=xstrdup("charext");
5224 mp->int_name[mp_char_wd]=xstrdup("charwd");
5225 mp->int_name[mp_char_ht]=xstrdup("charht");
5226 mp->int_name[mp_char_dp]=xstrdup("chardp");
5227 mp->int_name[mp_char_ic]=xstrdup("charic");
5228 mp->int_name[mp_design_size]=xstrdup("designsize");
5229 mp->int_name[mp_pausing]=xstrdup("pausing");
5230 mp->int_name[mp_showstopping]=xstrdup("showstopping");
5231 mp->int_name[mp_fontmaking]=xstrdup("fontmaking");
5232 mp->int_name[mp_linejoin]=xstrdup("linejoin");
5233 mp->int_name[mp_linecap]=xstrdup("linecap");
5234 mp->int_name[mp_miterlimit]=xstrdup("miterlimit");
5235 mp->int_name[mp_warning_check]=xstrdup("warningcheck");
5236 mp->int_name[mp_boundary_char]=xstrdup("boundarychar");
5237 mp->int_name[mp_prologues]=xstrdup("prologues");
5238 mp->int_name[mp_true_corners]=xstrdup("truecorners");
5239 mp->int_name[mp_default_color_model]=xstrdup("defaultcolormodel");
5240 mp->int_name[mp_procset]=xstrdup("mpprocset");
5241 mp->int_name[mp_gtroffmode]=xstrdup("troffmode");
5242 mp->int_name[mp_restore_clip_color]=xstrdup("restoreclipcolor");
5243
5244 @ The following procedure, which is called just before \MP\ initializes its
5245 input and output, establishes the initial values of the date and time.
5246 @^system dependencies@>
5247
5248 Note that the values are |scaled| integers. Hence \MP\ can no longer
5249 be used after the year 32767.
5250
5251 @c 
5252 void mp_fix_date_and_time (MP mp) { 
5253   time_t clock = time ((time_t *) 0);
5254   struct tm *tmptr = localtime (&clock);
5255   mp->internal[mp_time]=
5256       (tmptr->tm_hour*60+tmptr->tm_min)*unity; /* minutes since midnight */
5257   mp->internal[mp_day]=(tmptr->tm_mday)*unity; /* fourth day of the month */
5258   mp->internal[mp_month]=(tmptr->tm_mon+1)*unity; /* seventh month of the year */
5259   mp->internal[mp_year]=(tmptr->tm_year+1900)*unity; /* Anno Domini */
5260 }
5261
5262 @ @<Declarations@>=
5263 void mp_fix_date_and_time (MP mp) ;
5264
5265 @ \MP\ is occasionally supposed to print diagnostic information that
5266 goes only into the transcript file, unless |mp_tracing_online| is positive.
5267 Now that we have defined |mp_tracing_online| we can define
5268 two routines that adjust the destination of print commands:
5269
5270 @<Declarations@>=
5271 void mp_begin_diagnostic (MP mp) ;
5272 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line);
5273 void mp_print_diagnostic (MP mp, char *s, char *t, boolean nuline) ;
5274
5275 @ @<Basic printing...@>=
5276 @<Declare a function called |true_line|@>;
5277 void mp_begin_diagnostic (MP mp) { /* prepare to do some tracing */
5278   mp->old_setting=mp->selector;
5279   if ((mp->internal[mp_tracing_online]<=0)&&(mp->selector==term_and_log)){ 
5280     decr(mp->selector);
5281     if ( mp->history==mp_spotless ) mp->history=mp_warning_issued;
5282   }
5283 }
5284 @#
5285 void mp_end_diagnostic (MP mp,boolean blank_line) {
5286   /* restore proper conditions after tracing */
5287   mp_print_nl(mp, "");
5288   if ( blank_line ) mp_print_ln(mp);
5289   mp->selector=mp->old_setting;
5290 }
5291
5292
5293
5294 @<Glob...@>=
5295 unsigned int old_setting;
5296
5297 @ We will occasionally use |begin_diagnostic| in connection with line-number
5298 printing, as follows. (The parameter |s| is typically |"Path"| or
5299 |"Cycle spec"|, etc.)
5300
5301 @<Basic printing...@>=
5302 void mp_print_diagnostic (MP mp, char *s, char *t, boolean nuline) { 
5303   mp_begin_diagnostic(mp);
5304   if ( nuline ) mp_print_nl(mp, s); else mp_print(mp, s);
5305   mp_print(mp, " at line "); 
5306   mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
5307   mp_print(mp, t); mp_print_char(mp, ':');
5308 }
5309
5310 @ The 256 |ASCII_code| characters are grouped into classes by means of
5311 the |char_class| table. Individual class numbers have no semantic
5312 or syntactic significance, except in a few instances defined here.
5313 There's also |max_class|, which can be used as a basis for additional
5314 class numbers in nonstandard extensions of \MP.
5315
5316 @d digit_class 0 /* the class number of \.{0123456789} */
5317 @d period_class 1 /* the class number of `\..' */
5318 @d space_class 2 /* the class number of spaces and nonstandard characters */
5319 @d percent_class 3 /* the class number of `\.\%' */
5320 @d string_class 4 /* the class number of `\."' */
5321 @d right_paren_class 8 /* the class number of `\.)' */
5322 @d isolated_classes 5: case 6: case 7: case 8 /* characters that make length-one tokens only */
5323 @d letter_class 9 /* letters and the underline character */
5324 @d left_bracket_class 17 /* `\.[' */
5325 @d right_bracket_class 18 /* `\.]' */
5326 @d invalid_class 20 /* bad character in the input */
5327 @d max_class 20 /* the largest class number */
5328
5329 @<Glob...@>=
5330 int char_class[256]; /* the class numbers */
5331
5332 @ If changes are made to accommodate non-ASCII character sets, they should
5333 follow the guidelines in Appendix~C of {\sl The {\logos METAFONT\/}book}.
5334 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
5335 @^system dependencies@>
5336
5337 @<Set initial ...@>=
5338 for (k='0';k<='9';k++) 
5339   mp->char_class[k]=digit_class;
5340 mp->char_class['.']=period_class;
5341 mp->char_class[' ']=space_class;
5342 mp->char_class['%']=percent_class;
5343 mp->char_class['"']=string_class;
5344 mp->char_class[',']=5;
5345 mp->char_class[';']=6;
5346 mp->char_class['(']=7;
5347 mp->char_class[')']=right_paren_class;
5348 for (k='A';k<= 'Z';k++ )
5349   mp->char_class[k]=letter_class;
5350 for (k='a';k<='z';k++) 
5351   mp->char_class[k]=letter_class;
5352 mp->char_class['_']=letter_class;
5353 mp->char_class['<']=10;
5354 mp->char_class['=']=10;
5355 mp->char_class['>']=10;
5356 mp->char_class[':']=10;
5357 mp->char_class['|']=10;
5358 mp->char_class['`']=11;
5359 mp->char_class['\'']=11;
5360 mp->char_class['+']=12;
5361 mp->char_class['-']=12;
5362 mp->char_class['/']=13;
5363 mp->char_class['*']=13;
5364 mp->char_class['\\']=13;
5365 mp->char_class['!']=14;
5366 mp->char_class['?']=14;
5367 mp->char_class['#']=15;
5368 mp->char_class['&']=15;
5369 mp->char_class['@@']=15;
5370 mp->char_class['$']=15;
5371 mp->char_class['^']=16;
5372 mp->char_class['~']=16;
5373 mp->char_class['[']=left_bracket_class;
5374 mp->char_class[']']=right_bracket_class;
5375 mp->char_class['{']=19;
5376 mp->char_class['}']=19;
5377 for (k=0;k<' ';k++)
5378   mp->char_class[k]=invalid_class;
5379 mp->char_class['\t']=space_class;
5380 mp->char_class['\f']=space_class;
5381 for (k=127;k<=255;k++)
5382   mp->char_class[k]=invalid_class;
5383
5384 @* \[13] The hash table.
5385 Symbolic tokens are stored and retrieved by means of a fairly standard hash
5386 table algorithm called the method of ``coalescing lists'' (cf.\ Algorithm 6.4C
5387 in {\sl The Art of Computer Programming\/}). Once a symbolic token enters the
5388 table, it is never removed.
5389
5390 The actual sequence of characters forming a symbolic token is
5391 stored in the |str_pool| array together with all the other strings. An
5392 auxiliary array |hash| consists of items with two halfword fields per
5393 word. The first of these, called |next(p)|, points to the next identifier
5394 belonging to the same coalesced list as the identifier corresponding to~|p|;
5395 and the other, called |text(p)|, points to the |str_start| entry for
5396 |p|'s identifier. If position~|p| of the hash table is empty, we have
5397 |text(p)=0|; if position |p| is either empty or the end of a coalesced
5398 hash list, we have |next(p)=0|.
5399
5400 An auxiliary pointer variable called |hash_used| is maintained in such a
5401 way that all locations |p>=hash_used| are nonempty. The global variable
5402 |st_count| tells how many symbolic tokens have been defined, if statistics
5403 are being kept.
5404
5405 The first 256 locations of |hash| are reserved for symbols of length one.
5406
5407 There's a parallel array called |eqtb| that contains the current equivalent
5408 values of each symbolic token. The entries of this array consist of
5409 two halfwords called |eq_type| (a command code) and |equiv| (a secondary
5410 piece of information that qualifies the |eq_type|).
5411
5412 @d next(A)   mp->hash[(A)].lh /* link for coalesced lists */
5413 @d text(A)   mp->hash[(A)].rh /* string number for symbolic token name */
5414 @d eq_type(A)   mp->eqtb[(A)].lh /* the current ``meaning'' of a symbolic token */
5415 @d equiv(A)   mp->eqtb[(A)].rh /* parametric part of a token's meaning */
5416 @d hash_base 257 /* hashing actually starts here */
5417 @d hash_is_full   (mp->hash_used==hash_base) /* are all positions occupied? */
5418
5419 @<Glob...@>=
5420 pointer hash_used; /* allocation pointer for |hash| */
5421 integer st_count; /* total number of known identifiers */
5422
5423 @ Certain entries in the hash table are ``frozen'' and not redefinable,
5424 since they are used in error recovery.
5425
5426 @d hash_top (hash_base+mp->hash_size) /* the first location of the frozen area */
5427 @d frozen_inaccessible hash_top /* |hash| location to protect the frozen area */
5428 @d frozen_repeat_loop (hash_top+1) /* |hash| location of a loop-repeat token */
5429 @d frozen_right_delimiter (hash_top+2) /* |hash| location of a permanent `\.)' */
5430 @d frozen_left_bracket (hash_top+3) /* |hash| location of a permanent `\.[' */
5431 @d frozen_slash (hash_top+4) /* |hash| location of a permanent `\./' */
5432 @d frozen_colon (hash_top+5) /* |hash| location of a permanent `\.:' */
5433 @d frozen_semicolon (hash_top+6) /* |hash| location of a permanent `\.;' */
5434 @d frozen_end_for (hash_top+7) /* |hash| location of a permanent \&{endfor} */
5435 @d frozen_end_def (hash_top+8) /* |hash| location of a permanent \&{enddef} */
5436 @d frozen_fi (hash_top+9) /* |hash| location of a permanent \&{fi} */
5437 @d frozen_end_group (hash_top+10) /* |hash| location of a permanent `\.{endgroup}' */
5438 @d frozen_etex (hash_top+11) /* |hash| location of a permanent \&{etex} */
5439 @d frozen_mpx_break (hash_top+12) /* |hash| location of a permanent \&{mpxbreak} */
5440 @d frozen_bad_vardef (hash_top+13) /* |hash| location of `\.{a bad variable}' */
5441 @d frozen_undefined (hash_top+14) /* |hash| location that never gets defined */
5442 @d hash_end (hash_top+14) /* the actual size of the |hash| and |eqtb| arrays */
5443
5444 @<Glob...@>=
5445 two_halves *hash; /* the hash table */
5446 two_halves *eqtb; /* the equivalents */
5447
5448 @ @<Allocate or initialize ...@>=
5449 mp->hash = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5450 mp->eqtb = xmalloc((hash_end+1),sizeof(two_halves));
5451
5452 @ @<Dealloc variables@>=
5453 xfree(mp->hash);
5454 xfree(mp->eqtb);
5455
5456 @ @<Set init...@>=
5457 next(1)=0; text(1)=0; eq_type(1)=tag_token; equiv(1)=null;
5458 for (k=2;k<=hash_end;k++)  { 
5459   mp->hash[k]=mp->hash[1]; mp->eqtb[k]=mp->eqtb[1];
5460 }
5461
5462 @ @<Initialize table entries...@>=
5463 mp->hash_used=frozen_inaccessible; /* nothing is used */
5464 mp->st_count=0;
5465 text(frozen_bad_vardef)=intern("a bad variable");
5466 text(frozen_etex)=intern("etex");
5467 text(frozen_mpx_break)=intern("mpxbreak");
5468 text(frozen_fi)=intern("fi");
5469 text(frozen_end_group)=intern("endgroup");
5470 text(frozen_end_def)=intern("enddef");
5471 text(frozen_end_for)=intern("endfor");
5472 text(frozen_semicolon)=intern(";");
5473 text(frozen_colon)=intern(":");
5474 text(frozen_slash)=intern("/");
5475 text(frozen_left_bracket)=intern("[");
5476 text(frozen_right_delimiter)=intern(")");
5477 text(frozen_inaccessible)=intern(" INACCESSIBLE");
5478 eq_type(frozen_right_delimiter)=right_delimiter;
5479
5480 @ @<Check the ``constant'' values...@>=
5481 if ( hash_end+mp->max_internal>max_halfword ) mp->bad=17;
5482
5483 @ Here is the subroutine that searches the hash table for an identifier
5484 that matches a given string of length~|l| appearing in |buffer[j..
5485 (j+l-1)]|. If the identifier is not found, it is inserted; hence it
5486 will always be found, and the corresponding hash table address
5487 will be returned.
5488
5489 @c 
5490 pointer mp_id_lookup (MP mp,integer j, integer l) { /* search the hash table */
5491   integer h; /* hash code */
5492   pointer p; /* index in |hash| array */
5493   pointer k; /* index in |buffer| array */
5494   if (l==1) {
5495     @<Treat special case of length 1 and |break|@>;
5496   }
5497   @<Compute the hash code |h|@>;
5498   p=h+hash_base; /* we start searching here; note that |0<=h<hash_prime| */
5499   while (true)  { 
5500         if (text(p)>0 && length(text(p))==l && mp_str_eq_buf(mp, text(p),j)) 
5501       break;
5502     if ( next(p)==0 ) {
5503       @<Insert a new symbolic token after |p|, then
5504         make |p| point to it and |break|@>;
5505     }
5506     p=next(p);
5507   }
5508   return p;
5509 };
5510
5511 @ @<Treat special case of length 1...@>=
5512  p=mp->buffer[j]+1; text(p)=p-1; return p;
5513
5514
5515 @ @<Insert a new symbolic...@>=
5516 {
5517 if ( text(p)>0 ) { 
5518   do {  
5519     if ( hash_is_full )
5520       mp_overflow(mp, "hash size",mp->hash_size);
5521 @:MetaPost capacity exceeded hash size}{\quad hash size@>
5522     decr(mp->hash_used);
5523   } while (text(mp->hash_used)!=0); /* search for an empty location in |hash| */
5524   next(p)=mp->hash_used; 
5525   p=mp->hash_used;
5526 }
5527 str_room(l);
5528 for (k=j;k<=j+l-1;k++) {
5529   append_char(mp->buffer[k]);
5530 }
5531 text(p)=mp_make_string(mp); 
5532 mp->str_ref[text(p)]=max_str_ref;
5533 incr(mp->st_count);
5534 break;
5535 }
5536
5537
5538 @ The value of |hash_prime| should be roughly 85\pct! of |hash_size|, and it
5539 should be a prime number.  The theory of hashing tells us to expect fewer
5540 than two table probes, on the average, when the search is successful.
5541 [See J.~S. Vitter, {\sl Journal of the ACM\/ \bf30} (1983), 231--258.]
5542 @^Vitter, Jeffrey Scott@>
5543
5544 @<Compute the hash code |h|@>=
5545 h=mp->buffer[j];
5546 for (k=j+1;k<=j+l-1;k++){ 
5547   h=h+h+mp->buffer[k];
5548   while ( h>=mp->hash_prime ) h=h-mp->hash_prime;
5549 }
5550
5551 @ @<Search |eqtb| for equivalents equal to |p|@>=
5552 for (q=1;q<=hash_end;q++) { 
5553   if ( equiv(q)==p ) { 
5554     mp_print_nl(mp, "EQUIV("); 
5555     mp_print_int(mp, q); 
5556     mp_print_char(mp, ')');
5557   }
5558 }
5559
5560 @ We need to put \MP's ``primitive'' symbolic tokens into the hash
5561 table, together with their command code (which will be the |eq_type|)
5562 and an operand (which will be the |equiv|). The |primitive| procedure
5563 does this, in a way that no \MP\ user can. The global value |cur_sym|
5564 contains the new |eqtb| pointer after |primitive| has acted.
5565
5566 @c 
5567 void mp_primitive (MP mp, char *ss, halfword c, halfword o) {
5568   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
5569   small_number j; /* index into |buffer| */
5570   small_number l; /* length of the string */
5571   str_number s;
5572   s = intern(ss);
5573   k=mp->str_start[s]; l=str_stop(s)-k;
5574   /* we will move |s| into the (empty) |buffer| */
5575   for (j=0;j<=l-1;j++) {
5576     mp->buffer[j]=mp->str_pool[k+j];
5577   }
5578   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, 0,l);
5579   if ( s>=256 ) { /* we don't want to have the string twice */
5580     mp_flush_string(mp, text(mp->cur_sym)); text(mp->cur_sym)=s;
5581   };
5582   eq_type(mp->cur_sym)=c; 
5583   equiv(mp->cur_sym)=o;
5584 }
5585
5586
5587 @ Many of \MP's primitives need no |equiv|, since they are identifiable
5588 by their |eq_type| alone. These primitives are loaded into the hash table
5589 as follows:
5590
5591 @<Put each of \MP's primitives into the hash table@>=
5592 mp_primitive(mp, "..",path_join,0);
5593 @:.._}{\.{..} primitive@>
5594 mp_primitive(mp, "[",left_bracket,0); mp->eqtb[frozen_left_bracket]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5595 @:[ }{\.{[} primitive@>
5596 mp_primitive(mp, "]",right_bracket,0);
5597 @:] }{\.{]} primitive@>
5598 mp_primitive(mp, "}",right_brace,0);
5599 @:]]}{\.{\char`\}} primitive@>
5600 mp_primitive(mp, "{",left_brace,0);
5601 @:][}{\.{\char`\{} primitive@>
5602 mp_primitive(mp, ":",colon,0); mp->eqtb[frozen_colon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5603 @:: }{\.{:} primitive@>
5604 mp_primitive(mp, "::",double_colon,0);
5605 @::: }{\.{::} primitive@>
5606 mp_primitive(mp, "||:",bchar_label,0);
5607 @:::: }{\.{\char'174\char'174:} primitive@>
5608 mp_primitive(mp, ":=",assignment,0);
5609 @::=_}{\.{:=} primitive@>
5610 mp_primitive(mp, ",",comma,0);
5611 @:, }{\., primitive@>
5612 mp_primitive(mp, ";",semicolon,0); mp->eqtb[frozen_semicolon]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
5613 @:; }{\.; primitive@>
5614 mp_primitive(mp, "\\",relax,0);
5615 @:]]\\}{\.{\char`\\} primitive@>
5616 @#
5617 mp_primitive(mp, "addto",add_to_command,0);
5618 @:add_to_}{\&{addto} primitive@>
5619 mp_primitive(mp, "atleast",at_least,0);
5620 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
5621 mp_primitive(mp, "begingroup",begin_group,0); mp->bg_loc=mp->cur_sym;
5622 @:begin_group_}{\&{begingroup} primitive@>
5623 mp_primitive(mp, "controls",controls,0);
5624 @:controls_}{\&{controls} primitive@>
5625 mp_primitive(mp, "curl",curl_command,0);
5626 @:curl_}{\&{curl} primitive@>
5627 mp_primitive(mp, "delimiters",delimiters,0);
5628 @:delimiters_}{\&{delimiters} primitive@>
5629 mp_primitive(mp, "endgroup",end_group,0);
5630  mp->eqtb[frozen_end_group]=mp->eqtb[mp->cur_sym]; mp->eg_loc=mp->cur_sym;
5631 @:endgroup_}{\&{endgroup} primitive@>
5632 mp_primitive(mp, "everyjob",every_job_command,0);
5633 @:every_job_}{\&{everyjob} primitive@>
5634 mp_primitive(mp, "exitif",exit_test,0);
5635 @:exit_if_}{\&{exitif} primitive@>
5636 mp_primitive(mp, "expandafter",expand_after,0);
5637 @:expand_after_}{\&{expandafter} primitive@>
5638 mp_primitive(mp, "interim",interim_command,0);
5639 @:interim_}{\&{interim} primitive@>
5640 mp_primitive(mp, "let",let_command,0);
5641 @:let_}{\&{let} primitive@>
5642 mp_primitive(mp, "newinternal",new_internal,0);
5643 @:new_internal_}{\&{newinternal} primitive@>
5644 mp_primitive(mp, "of",of_token,0);
5645 @:of_}{\&{of} primitive@>
5646 mp_primitive(mp, "randomseed",mp_random_seed,0);
5647 @:mp_random_seed_}{\&{randomseed} primitive@>
5648 mp_primitive(mp, "save",save_command,0);
5649 @:save_}{\&{save} primitive@>
5650 mp_primitive(mp, "scantokens",scan_tokens,0);
5651 @:scan_tokens_}{\&{scantokens} primitive@>
5652 mp_primitive(mp, "shipout",ship_out_command,0);
5653 @:ship_out_}{\&{shipout} primitive@>
5654 mp_primitive(mp, "skipto",skip_to,0);
5655 @:skip_to_}{\&{skipto} primitive@>
5656 mp_primitive(mp, "special",special_command,0);
5657 @:special}{\&{special} primitive@>
5658 mp_primitive(mp, "fontmapfile",special_command,1);
5659 @:fontmapfile}{\&{fontmapfile} primitive@>
5660 mp_primitive(mp, "fontmapline",special_command,2);
5661 @:fontmapline}{\&{fontmapline} primitive@>
5662 mp_primitive(mp, "step",step_token,0);
5663 @:step_}{\&{step} primitive@>
5664 mp_primitive(mp, "str",str_op,0);
5665 @:str_}{\&{str} primitive@>
5666 mp_primitive(mp, "tension",tension,0);
5667 @:tension_}{\&{tension} primitive@>
5668 mp_primitive(mp, "to",to_token,0);
5669 @:to_}{\&{to} primitive@>
5670 mp_primitive(mp, "until",until_token,0);
5671 @:until_}{\&{until} primitive@>
5672 mp_primitive(mp, "within",within_token,0);
5673 @:within_}{\&{within} primitive@>
5674 mp_primitive(mp, "write",write_command,0);
5675 @:write_}{\&{write} primitive@>
5676
5677 @ Each primitive has a corresponding inverse, so that it is possible to
5678 display the cryptic numeric contents of |eqtb| in symbolic form.
5679 Every call of |primitive| in this program is therefore accompanied by some
5680 straightforward code that forms part of the |print_cmd_mod| routine
5681 explained below.
5682
5683 @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>=
5684 case add_to_command:mp_print(mp, "addto"); break;
5685 case assignment:mp_print(mp, ":="); break;
5686 case at_least:mp_print(mp, "atleast"); break;
5687 case bchar_label:mp_print(mp, "||:"); break;
5688 case begin_group:mp_print(mp, "begingroup"); break;
5689 case colon:mp_print(mp, ":"); break;
5690 case comma:mp_print(mp, ","); break;
5691 case controls:mp_print(mp, "controls"); break;
5692 case curl_command:mp_print(mp, "curl"); break;
5693 case delimiters:mp_print(mp, "delimiters"); break;
5694 case double_colon:mp_print(mp, "::"); break;
5695 case end_group:mp_print(mp, "endgroup"); break;
5696 case every_job_command:mp_print(mp, "everyjob"); break;
5697 case exit_test:mp_print(mp, "exitif"); break;
5698 case expand_after:mp_print(mp, "expandafter"); break;
5699 case interim_command:mp_print(mp, "interim"); break;
5700 case left_brace:mp_print(mp, "{"); break;
5701 case left_bracket:mp_print(mp, "["); break;
5702 case let_command:mp_print(mp, "let"); break;
5703 case new_internal:mp_print(mp, "newinternal"); break;
5704 case of_token:mp_print(mp, "of"); break;
5705 case path_join:mp_print(mp, ".."); break;
5706 case mp_random_seed:mp_print(mp, "randomseed"); break;
5707 case relax:mp_print_char(mp, '\\'); break;
5708 case right_brace:mp_print(mp, "}"); break;
5709 case right_bracket:mp_print(mp, "]"); break;
5710 case save_command:mp_print(mp, "save"); break;
5711 case scan_tokens:mp_print(mp, "scantokens"); break;
5712 case semicolon:mp_print(mp, ";"); break;
5713 case ship_out_command:mp_print(mp, "shipout"); break;
5714 case skip_to:mp_print(mp, "skipto"); break;
5715 case special_command: if ( m==2 ) mp_print(mp, "fontmapline"); else
5716                  if ( m==1 ) mp_print(mp, "fontmapfile"); else
5717                  mp_print(mp, "special"); break;
5718 case step_token:mp_print(mp, "step"); break;
5719 case str_op:mp_print(mp, "str"); break;
5720 case tension:mp_print(mp, "tension"); break;
5721 case to_token:mp_print(mp, "to"); break;
5722 case until_token:mp_print(mp, "until"); break;
5723 case within_token:mp_print(mp, "within"); break;
5724 case write_command:mp_print(mp, "write"); break;
5725
5726 @ We will deal with the other primitives later, at some point in the program
5727 where their |eq_type| and |equiv| values are more meaningful.  For example,
5728 the primitives for macro definitions will be loaded when we consider the
5729 routines that define macros.
5730 It is easy to find where each particular
5731 primitive was treated by looking in the index at the end; for example, the
5732 section where |"def"| entered |eqtb| is listed under `\&{def} primitive'.
5733
5734 @* \[14] Token lists.
5735 A \MP\ token is either symbolic or numeric or a string, or it denotes
5736 a macro parameter or capsule; so there are five corresponding ways to encode it
5737 @^token@>
5738 internally: (1)~A symbolic token whose hash code is~|p|
5739 is represented by the number |p|, in the |info| field of a single-word
5740 node in~|mem|. (2)~A numeric token whose |scaled| value is~|v| is
5741 represented in a two-word node of~|mem|; the |type| field is |known|,
5742 the |name_type| field is |token|, and the |value| field holds~|v|.
5743 The fact that this token appears in a two-word node rather than a
5744 one-word node is, of course, clear from the node address.
5745 (3)~A string token is also represented in a two-word node; the |type|
5746 field is |mp_string_type|, the |name_type| field is |token|, and the
5747 |value| field holds the corresponding |str_number|.  (4)~Capsules have
5748 |name_type=capsule|, and their |type| and |value| fields represent
5749 arbitrary values (in ways to be explained later).  (5)~Macro parameters
5750 are like symbolic tokens in that they appear in |info| fields of
5751 one-word nodes. The $k$th parameter is represented by |expr_base+k| if it
5752 is of type \&{expr}, or by |suffix_base+k| if it is of type \&{suffix}, or
5753 by |text_base+k| if it is of type \&{text}.  (Here |0<=k<param_size|.)
5754 Actual values of these parameters are kept in a separate stack, as we will
5755 see later.  The constants |expr_base|, |suffix_base|, and |text_base| are,
5756 of course, chosen so that there will be no confusion between symbolic
5757 tokens and parameters of various types.
5758
5759 Note that
5760 the `\\{type}' field of a node has nothing to do with ``type'' in a
5761 printer's sense. It's curious that the same word is used in such different ways.
5762
5763 @d type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* identifies what kind of value this is */
5764 @d name_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* a clue to the name of this value */
5765 @d token_node_size 2 /* the number of words in a large token node */
5766 @d value_loc(A) ((A)+1) /* the word that contains the |value| field */
5767 @d value(A) mp->mem[value_loc((A))].cint /* the value stored in a large token node */
5768 @d expr_base (hash_end+1) /* code for the zeroth \&{expr} parameter */
5769 @d suffix_base (expr_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{suffix} parameter */
5770 @d text_base (suffix_base+mp->param_size) /* code for the zeroth \&{text} parameter */
5771
5772 @<Check the ``constant''...@>=
5773 if ( text_base+mp->param_size>max_halfword ) mp->bad=18;
5774
5775 @ We have set aside a two word node beginning at |null| so that we can have
5776 |value(null)=0|.  We will make use of this coincidence later.
5777
5778 @<Initialize table entries...@>=
5779 link(null)=null; value(null)=0;
5780
5781 @ A numeric token is created by the following trivial routine.
5782
5783 @c 
5784 pointer mp_new_num_tok (MP mp,scaled v) {
5785   pointer p; /* the new node */
5786   p=mp_get_node(mp, token_node_size); value(p)=v;
5787   type(p)=mp_known; name_type(p)=mp_token; 
5788   return p;
5789 }
5790
5791 @ A token list is a singly linked list of nodes in |mem|, where
5792 each node contains a token and a link.  Here's a subroutine that gets rid
5793 of a token list when it is no longer needed.
5794
5795 @<Declarations@>=
5796 void mp_token_recycle (MP mp);
5797
5798
5799 @c void mp_flush_token_list (MP mp,pointer p) {
5800   pointer q; /* the node being recycled */
5801   while ( p!=null ) { 
5802     q=p; p=link(p);
5803     if ( q>=mp->hi_mem_min ) {
5804      free_avail(q);
5805     } else { 
5806       switch (type(q)) {
5807       case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
5808         break;
5809       case mp_string_type:
5810         delete_str_ref(value(q));
5811         break;
5812       case unknown_types: case mp_pen_type: case mp_path_type: 
5813       case mp_picture_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
5814       case mp_cmykcolor_type: case mp_transform_type: case mp_dependent:
5815       case mp_proto_dependent: case mp_independent:
5816         mp->g_pointer=q; mp_token_recycle(mp);
5817         break;
5818       default: mp_confusion(mp, "token");
5819 @:this can't happen token}{\quad token@>
5820       }
5821       mp_free_node(mp, q,token_node_size);
5822     }
5823   }
5824 }
5825
5826 @ The procedure |show_token_list|, which prints a symbolic form of
5827 the token list that starts at a given node |p|, illustrates these
5828 conventions. The token list being displayed should not begin with a reference
5829 count. However, the procedure is intended to be fairly robust, so that if the
5830 memory links are awry or if |p| is not really a pointer to a token list,
5831 almost nothing catastrophic can happen.
5832
5833 An additional parameter |q| is also given; this parameter is either null
5834 or it points to a node in the token list where a certain magic computation
5835 takes place that will be explained later. (Basically, |q| is non-null when
5836 we are printing the two-line context information at the time of an error
5837 message; |q| marks the place corresponding to where the second line
5838 should begin.)
5839
5840 The generation will stop, and `\.{\char`\ ETC.}' will be printed, if the length
5841 of printing exceeds a given limit~|l|; the length of printing upon entry is
5842 assumed to be a given amount called |null_tally|. (Note that
5843 |show_token_list| sometimes uses itself recursively to print
5844 variable names within a capsule.)
5845 @^recursion@>
5846
5847 Unusual entries are printed in the form of all-caps tokens
5848 preceded by a space, e.g., `\.{\char`\ BAD}'.
5849
5850 @<Declarations@>=
5851 void mp_print_capsule (MP mp);
5852
5853 @ @<Declare the procedure called |show_token_list|@>=
5854 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5855                          integer null_tally) ;
5856
5857 @ @c
5858 void mp_show_token_list (MP mp, integer p, integer q, integer l,
5859                          integer null_tally) {
5860   small_number class,c; /* the |char_class| of previous and new tokens */
5861   integer r,v; /* temporary registers */
5862   class=percent_class;
5863   mp->tally=null_tally;
5864   while ( (p!=null) && (mp->tally<l) ) { 
5865     if ( p==q ) 
5866       @<Do magic computation@>;
5867     @<Display token |p| and set |c| to its class;
5868       but |return| if there are problems@>;
5869     class=c; p=link(p);
5870   }
5871   if ( p!=null ) 
5872      mp_print(mp, " ETC.");
5873 @.ETC@>
5874   return;
5875 };
5876
5877 @ @<Display token |p| and set |c| to its class...@>=
5878 c=letter_class; /* the default */
5879 if ( (p<0)||(p>mp->mem_end) ) { 
5880   mp_print(mp, " CLOBBERED"); return;
5881 @.CLOBBERED@>
5882 }
5883 if ( p<mp->hi_mem_min ) { 
5884   @<Display two-word token@>;
5885 } else { 
5886   r=info(p);
5887   if ( r>=expr_base ) {
5888      @<Display a parameter token@>;
5889   } else {
5890     if ( r<1 ) {
5891       if ( r==0 ) { 
5892         @<Display a collective subscript@>
5893       } else {
5894         mp_print(mp, " IMPOSSIBLE");
5895 @.IMPOSSIBLE@>
5896       }
5897     } else { 
5898       r=text(r);
5899       if ( (r<0)||(r>mp->max_str_ptr) ) {
5900         mp_print(mp, " NONEXISTENT");
5901 @.NONEXISTENT@>
5902       } else {
5903        @<Print string |r| as a symbolic token
5904         and set |c| to its class@>;
5905       }
5906     }
5907   }
5908 }
5909
5910 @ @<Display two-word token@>=
5911 if ( name_type(p)==mp_token ) {
5912   if ( type(p)==mp_known ) {
5913     @<Display a numeric token@>;
5914   } else if ( type(p)!=mp_string_type ) {
5915     mp_print(mp, " BAD");
5916 @.BAD@>
5917   } else { 
5918     mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp, value(p)); mp_print_char(mp, '"');
5919     c=string_class;
5920   }
5921 } else if ((name_type(p)!=mp_capsule)||(type(p)<mp_vacuous)||(type(p)>mp_independent) ) {
5922   mp_print(mp, " BAD");
5923 } else { 
5924   mp->g_pointer=p; mp_print_capsule(mp); c=right_paren_class;
5925 }
5926
5927 @ @<Display a numeric token@>=
5928 if ( class==digit_class ) 
5929   mp_print_char(mp, ' ');
5930 v=value(p);
5931 if ( v<0 ){ 
5932   if ( class==left_bracket_class ) 
5933     mp_print_char(mp, ' ');
5934   mp_print_char(mp, '['); mp_print_scaled(mp, v); mp_print_char(mp, ']');
5935   c=right_bracket_class;
5936 } else { 
5937   mp_print_scaled(mp, v); c=digit_class;
5938 }
5939
5940
5941 @ Strictly speaking, a genuine token will never have |info(p)=0|.
5942 But we will see later (in the |print_variable_name| routine) that
5943 it is convenient to let |info(p)=0| stand for `\.{[]}'.
5944
5945 @<Display a collective subscript@>=
5946 {
5947 if ( class==left_bracket_class ) 
5948   mp_print_char(mp, ' ');
5949 mp_print(mp, "[]"); c=right_bracket_class;
5950 }
5951
5952 @ @<Display a parameter token@>=
5953 {
5954 if ( r<suffix_base ) { 
5955   mp_print(mp, "(EXPR"); r=r-(expr_base);
5956 @.EXPR@>
5957 } else if ( r<text_base ) { 
5958   mp_print(mp, "(SUFFIX"); r=r-(suffix_base);
5959 @.SUFFIX@>
5960 } else { 
5961   mp_print(mp, "(TEXT"); r=r-(text_base);
5962 @.TEXT@>
5963 }
5964 mp_print_int(mp, r); mp_print_char(mp, ')'); c=right_paren_class;
5965 }
5966
5967
5968 @ @<Print string |r| as a symbolic token...@>=
5969
5970 c=mp->char_class[mp->str_pool[mp->str_start[r]]];
5971 if ( c==class ) {
5972   switch (c) {
5973   case letter_class:mp_print_char(mp, '.'); break;
5974   case isolated_classes: break;
5975   default: mp_print_char(mp, ' '); break;
5976   }
5977 }
5978 mp_print_str(mp, r);
5979 }
5980
5981 @ The following procedures have been declared |forward| with no parameters,
5982 because the author dislikes \PASCAL's convention about |forward| procedures
5983 with parameters. It was necessary to do something, because |show_token_list|
5984 is recursive (although the recursion is limited to one level), and because
5985 |flush_token_list| is syntactically (but not semantically) recursive.
5986 @^recursion@>
5987
5988 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>=
5989 void mp_print_capsule (MP mp) { 
5990   mp_print_char(mp, '('); mp_print_exp(mp, mp->g_pointer,0); mp_print_char(mp, ')');
5991 };
5992 @#
5993 void mp_token_recycle (MP mp) { 
5994   mp_recycle_value(mp, mp->g_pointer);
5995 };
5996
5997 @ @<Glob...@>=
5998 pointer g_pointer; /* (global) parameter to the |forward| procedures */
5999
6000 @ Macro definitions are kept in \MP's memory in the form of token lists
6001 that have a few extra one-word nodes at the beginning.
6002
6003 The first node contains a reference count that is used to tell when the
6004 list is no longer needed. To emphasize the fact that a reference count is
6005 present, we shall refer to the |info| field of this special node as the
6006 |ref_count| field.
6007 @^reference counts@>
6008
6009 The next node or nodes after the reference count serve to describe the
6010 formal parameters. They either contain a code word that specifies all
6011 of the parameters, or they contain zero or more parameter tokens followed
6012 by the code `|general_macro|'.
6013
6014 @d ref_count info
6015   /* reference count preceding a macro definition or picture header */
6016 @d add_mac_ref(A) incr(ref_count((A))) /* make a new reference to a macro list */
6017 @d general_macro 0 /* preface to a macro defined with a parameter list */
6018 @d primary_macro 1 /* preface to a macro with a \&{primary} parameter */
6019 @d secondary_macro 2 /* preface to a macro with a \&{secondary} parameter */
6020 @d tertiary_macro 3 /* preface to a macro with a \&{tertiary} parameter */
6021 @d expr_macro 4 /* preface to a macro with an undelimited \&{expr} parameter */
6022 @d of_macro 5 /* preface to a macro with
6023   undelimited `\&{expr} |x| \&{of}~|y|' parameters */
6024 @d suffix_macro 6 /* preface to a macro with an undelimited \&{suffix} parameter */
6025 @d text_macro 7 /* preface to a macro with an undelimited \&{text} parameter */
6026
6027 @c 
6028 void mp_delete_mac_ref (MP mp,pointer p) {
6029   /* |p| points to the reference count of a macro list that is
6030     losing one reference */
6031   if ( ref_count(p)==null ) mp_flush_token_list(mp, p);
6032   else decr(ref_count(p));
6033 }
6034
6035 @ The following subroutine displays a macro, given a pointer to its
6036 reference count.
6037
6038 @c 
6039 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>;
6040 void mp_show_macro (MP mp, pointer p, integer q, integer l) {
6041   pointer r; /* temporary storage */
6042   p=link(p); /* bypass the reference count */
6043   while ( info(p)>text_macro ){ 
6044     r=link(p); link(p)=null;
6045     mp_show_token_list(mp, p,null,l,0); link(p)=r; p=r;
6046     if ( l>0 ) l=l-mp->tally; else return;
6047   } /* control printing of `\.{ETC.}' */
6048 @.ETC@>
6049   mp->tally=0;
6050   switch(info(p)) {
6051   case general_macro:mp_print(mp, "->"); break;
6052 @.->@>
6053   case primary_macro: case secondary_macro: case tertiary_macro:
6054     mp_print_char(mp, '<');
6055     mp_print_cmd_mod(mp, param_type,info(p)); 
6056     mp_print(mp, ">->");
6057     break;
6058   case expr_macro:mp_print(mp, "<expr>->"); break;
6059   case of_macro:mp_print(mp, "<expr>of<primary>->"); break;
6060   case suffix_macro:mp_print(mp, "<suffix>->"); break;
6061   case text_macro:mp_print(mp, "<text>->"); break;
6062   } /* there are no other cases */
6063   mp_show_token_list(mp, link(p),q,l-mp->tally,0);
6064 }
6065
6066 @* \[15] Data structures for variables.
6067 The variables of \MP\ programs can be simple, like `\.x', or they can
6068 combine the structural properties of arrays and records, like `\.{x20a.b}'.
6069 A \MP\ user assigns a type to a variable like \.{x20a.b} by saying, for
6070 example, `\.{boolean} \.{x20a.b}'. It's time for us to study how such
6071 things are represented inside of the computer.
6072
6073 Each variable value occupies two consecutive words, either in a two-word
6074 node called a value node, or as a two-word subfield of a larger node.  One
6075 of those two words is called the |value| field; it is an integer,
6076 containing either a |scaled| numeric value or the representation of some
6077 other type of quantity. (It might also be subdivided into halfwords, in
6078 which case it is referred to by other names instead of |value|.) The other
6079 word is broken into subfields called |type|, |name_type|, and |link|.  The
6080 |type| field is a quarterword that specifies the variable's type, and
6081 |name_type| is a quarterword from which \MP\ can reconstruct the
6082 variable's name (sometimes by using the |link| field as well).  Thus, only
6083 1.25 words are actually devoted to the value itself; the other
6084 three-quarters of a word are overhead, but they aren't wasted because they
6085 allow \MP\ to deal with sparse arrays and to provide meaningful diagnostics.
6086
6087 In this section we shall be concerned only with the structural aspects of
6088 variables, not their values. Later parts of the program will change the
6089 |type| and |value| fields, but we shall treat those fields as black boxes
6090 whose contents should not be touched.
6091
6092 However, if the |type| field is |mp_structured|, there is no |value| field,
6093 and the second word is broken into two pointer fields called |attr_head|
6094 and |subscr_head|. Those fields point to additional nodes that
6095 contain structural information, as we shall see.
6096
6097 @d subscr_head_loc(A)   (A)+1 /* where |value|, |subscr_head| and |attr_head| are */
6098 @d attr_head(A)   info(subscr_head_loc((A))) /* pointer to attribute info */
6099 @d subscr_head(A)   link(subscr_head_loc((A))) /* pointer to subscript info */
6100 @d value_node_size 2 /* the number of words in a value node */
6101
6102 @ An attribute node is three words long. Two of these words contain |type|
6103 and |value| fields as described above, and the third word contains
6104 additional information:  There is an |attr_loc| field, which contains the
6105 hash address of the token that names this attribute; and there's also a
6106 |parent| field, which points to the value node of |mp_structured| type at the
6107 next higher level (i.e., at the level to which this attribute is
6108 subsidiary).  The |name_type| in an attribute node is `|attr|'.  The
6109 |link| field points to the next attribute with the same parent; these are
6110 arranged in increasing order, so that |attr_loc(link(p))>attr_loc(p)|. The
6111 final attribute node links to the constant |end_attr|, whose |attr_loc|
6112 field is greater than any legal hash address. The |attr_head| in the
6113 parent points to a node whose |name_type| is |mp_structured_root|; this
6114 node represents the null attribute, i.e., the variable that is relevant
6115 when no attributes are attached to the parent. The |attr_head| node is either
6116 a value node, a subscript node, or an attribute node, depending on what
6117 the parent would be if it were not structured; but the subscript and
6118 attribute fields are ignored, so it effectively contains only the data of
6119 a value node. The |link| field in this special node points to an attribute
6120 node whose |attr_loc| field is zero; the latter node represents a collective
6121 subscript `\.{[]}' attached to the parent, and its |link| field points to
6122 the first non-special attribute node (or to |end_attr| if there are none).
6123
6124 A subscript node likewise occupies three words, with |type| and |value| fields
6125 plus extra information; its |name_type| is |subscr|. In this case the
6126 third word is called the |subscript| field, which is a |scaled| integer.
6127 The |link| field points to the subscript node with the next larger
6128 subscript, if any; otherwise the |link| points to the attribute node
6129 for collective subscripts at this level. We have seen that the latter node
6130 contains an upward pointer, so that the parent can be deduced.
6131
6132 The |name_type| in a parent-less value node is |root|, and the |link|
6133 is the hash address of the token that names this value.
6134
6135 In other words, variables have a hierarchical structure that includes
6136 enough threads running around so that the program is able to move easily
6137 between siblings, parents, and children. An example should be helpful:
6138 (The reader is advised to draw a picture while reading the following
6139 description, since that will help to firm up the ideas.)
6140 Suppose that `\.x' and `\.{x.a}' and `\.{x[]b}' and `\.{x5}'
6141 and `\.{x20b}' have been mentioned in a user's program, where
6142 \.{x[]b} has been declared to be of \&{boolean} type. Let |h(x)|, |h(a)|,
6143 and |h(b)| be the hash addresses of \.x, \.a, and~\.b. Then
6144 |eq_type(h(x))=name| and |equiv(h(x))=p|, where |p|~is a two-word value
6145 node with |name_type(p)=root| and |link(p)=h(x)|. We have |type(p)=mp_structured|,
6146 |attr_head(p)=q|, and |subscr_head(p)=r|, where |q| points to a value
6147 node and |r| to a subscript node. (Are you still following this? Use
6148 a pencil to draw a diagram.) The lone variable `\.x' is represented by
6149 |type(q)| and |value(q)|; furthermore
6150 |name_type(q)=mp_structured_root| and |link(q)=q1|, where |q1| points
6151 to an attribute node representing `\.{x[]}'. Thus |name_type(q1)=attr|,
6152 |attr_loc(q1)=collective_subscript=0|, |parent(q1)=p|,
6153 |type(q1)=mp_structured|, |attr_head(q1)=qq|, and |subscr_head(q1)=qq1|;
6154 |qq| is a value node with |type(qq)=mp_numeric_type| (assuming that \.{x5} is
6155 numeric, because |qq| represents `\.{x[]}' with no further attributes),
6156 |name_type(qq)=mp_structured_root|, and
6157 |link(qq)=qq1|. (Now pay attention to the next part.) Node |qq1| is
6158 an attribute node representing `\.{x[][]}', which has never yet
6159 occurred; its |type| field is |undefined|, and its |value| field is
6160 undefined. We have |name_type(qq1)=attr|, |attr_loc(qq1)=collective_subscript|,
6161 |parent(qq1)=q1|, and |link(qq1)=qq2|. Since |qq2| represents
6162 `\.{x[]b}', |type(qq2)=mp_unknown_boolean|; also |attr_loc(qq2)=h(b)|,
6163 |parent(qq2)=q1|, |name_type(qq2)=attr|, |link(qq2)=end_attr|.
6164 (Maybe colored lines will help untangle your picture.)
6165  Node |r| is a subscript node with |type| and |value|
6166 representing `\.{x5}'; |name_type(r)=subscr|, |subscript(r)=5.0|,
6167 and |link(r)=r1| is another subscript node. To complete the picture,
6168 see if you can guess what |link(r1)| is; give up? It's~|q1|.
6169 Furthermore |subscript(r1)=20.0|, |name_type(r1)=subscr|,
6170 |type(r1)=mp_structured|, |attr_head(r1)=qqq|, |subscr_head(r1)=qqq1|,
6171 and we finish things off with three more nodes
6172 |qqq|, |qqq1|, and |qqq2| hung onto~|r1|. (Perhaps you should start again
6173 with a larger sheet of paper.) The value of variable \.{x20b}
6174 appears in node~|qqq2|, as you can well imagine.
6175
6176 If the example in the previous paragraph doesn't make things crystal
6177 clear, a glance at some of the simpler subroutines below will reveal how
6178 things work out in practice.
6179
6180 The only really unusual thing about these conventions is the use of
6181 collective subscript attributes. The idea is to avoid repeating a lot of
6182 type information when many elements of an array are identical macros
6183 (for which distinct values need not be stored) or when they don't have
6184 all of the possible attributes. Branches of the structure below collective
6185 subscript attributes do not carry actual values except for macro identifiers;
6186 branches of the structure below subscript nodes do not carry significant
6187 information in their collective subscript attributes.
6188
6189 @d attr_loc_loc(A) ((A)+2) /* where the |attr_loc| and |parent| fields are */
6190 @d attr_loc(A) info(attr_loc_loc((A))) /* hash address of this attribute */
6191 @d parent(A) link(attr_loc_loc((A))) /* pointer to |mp_structured| variable */
6192 @d subscript_loc(A) ((A)+2) /* where the |subscript| field lives */
6193 @d subscript(A) mp->mem[subscript_loc((A))].sc /* subscript of this variable */
6194 @d attr_node_size 3 /* the number of words in an attribute node */
6195 @d subscr_node_size 3 /* the number of words in a subscript node */
6196 @d collective_subscript 0 /* code for the attribute `\.{[]}' */
6197
6198 @<Initialize table...@>=
6199 attr_loc(end_attr)=hash_end+1; parent(end_attr)=null;
6200
6201 @ Variables of type \&{pair} will have values that point to four-word
6202 nodes containing two numeric values. The first of these values has
6203 |name_type=mp_x_part_sector| and the second has |name_type=mp_y_part_sector|;
6204 the |link| in the first points back to the node whose |value| points
6205 to this four-word node.
6206
6207 Variables of type \&{transform} are similar, but in this case their
6208 |value| points to a 12-word node containing six values, identified by
6209 |x_part_sector|, |y_part_sector|, |mp_xx_part_sector|, |mp_xy_part_sector|,
6210 |mp_yx_part_sector|, and |mp_yy_part_sector|.
6211 Finally, variables of type \&{color} have three values in six words
6212 identified by |mp_red_part_sector|, |mp_green_part_sector|, and |mp_blue_part_sector|.
6213
6214 When an entire structured variable is saved, the |root| indication
6215 is temporarily replaced by |saved_root|.
6216
6217 Some variables have no name; they just are used for temporary storage
6218 while expressions are being evaluated. We call them {\sl capsules}.
6219
6220 @d x_part_loc(A) (A) /* where the \&{xpart} is found in a pair or transform node */
6221 @d y_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{ypart} is found in a pair or transform node */
6222 @d xx_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{xxpart} is found in a transform node */
6223 @d xy_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{xypart} is found in a transform node */
6224 @d yx_part_loc(A) ((A)+8) /* where the \&{yxpart} is found in a transform node */
6225 @d yy_part_loc(A) ((A)+10) /* where the \&{yypart} is found in a transform node */
6226 @d red_part_loc(A) (A) /* where the \&{redpart} is found in a color node */
6227 @d green_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{greenpart} is found in a color node */
6228 @d blue_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{bluepart} is found in a color node */
6229 @d cyan_part_loc(A) (A) /* where the \&{cyanpart} is found in a color node */
6230 @d magenta_part_loc(A) ((A)+2) /* where the \&{magentapart} is found in a color node */
6231 @d yellow_part_loc(A) ((A)+4) /* where the \&{yellowpart} is found in a color node */
6232 @d black_part_loc(A) ((A)+6) /* where the \&{blackpart} is found in a color node */
6233 @d grey_part_loc(A) (A) /* where the \&{greypart} is found in a color node */
6234 @#
6235 @d pair_node_size 4 /* the number of words in a pair node */
6236 @d transform_node_size 12 /* the number of words in a transform node */
6237 @d color_node_size 6 /* the number of words in a color node */
6238 @d cmykcolor_node_size 8 /* the number of words in a color node */
6239
6240 @<Glob...@>=
6241 small_number big_node_size[mp_pair_type+1];
6242 small_number sector0[mp_pair_type+1];
6243 small_number sector_offset[mp_black_part_sector+1];
6244
6245 @ The |sector0| array gives for each big node type, |name_type| values
6246 for its first subfield; the |sector_offset| array gives for each
6247 |name_type| value, the offset from the first subfield in words;
6248 and the |big_node_size| array gives the size in words for each type of
6249 big node.
6250
6251 @<Set init...@>=
6252 mp->big_node_size[mp_transform_type]=transform_node_size;
6253 mp->big_node_size[mp_pair_type]=pair_node_size;
6254 mp->big_node_size[mp_color_type]=color_node_size;
6255 mp->big_node_size[mp_cmykcolor_type]=cmykcolor_node_size;
6256 mp->sector0[mp_transform_type]=mp_x_part_sector;
6257 mp->sector0[mp_pair_type]=mp_x_part_sector;
6258 mp->sector0[mp_color_type]=mp_red_part_sector;
6259 mp->sector0[mp_cmykcolor_type]=mp_cyan_part_sector;
6260 for (k=mp_x_part_sector;k<= mp_yy_part_sector;k++ ) {
6261   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_x_part_sector);
6262 }
6263 for (k=mp_red_part_sector;k<= mp_blue_part_sector ; k++) {
6264   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_red_part_sector);
6265 }
6266 for (k=mp_cyan_part_sector;k<= mp_black_part_sector;k++ ) {
6267   mp->sector_offset[k]=2*(k-mp_cyan_part_sector);
6268 }
6269
6270 @ If |type(p)=mp_pair_type| or |mp_transform_type| and if |value(p)=null|, the
6271 procedure call |init_big_node(p)| will allocate a pair or transform node
6272 for~|p|.  The individual parts of such nodes are initially of type
6273 |mp_independent|.
6274
6275 @c 
6276 void mp_init_big_node (MP mp,pointer p) {
6277   pointer q; /* the new node */
6278   small_number s; /* its size */
6279   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=mp_get_node(mp, s);
6280   do {  
6281     s=s-2; 
6282     @<Make variable |q+s| newly independent@>;
6283     name_type(q+s)=halfp(s)+mp->sector0[type(p)]; 
6284     link(q+s)=null;
6285   } while (s!=0);
6286   link(q)=p; value(p)=q;
6287 }
6288
6289 @ The |id_transform| function creates a capsule for the
6290 identity transformation.
6291
6292 @c 
6293 pointer mp_id_transform (MP mp) {
6294   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
6295   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=mp_transform_type;
6296   name_type(p)=mp_capsule; value(p)=null; mp_init_big_node(mp, p); q=value(p);
6297   r=q+transform_node_size;
6298   do {  
6299     r=r-2;
6300     type(r)=mp_known; value(r)=0;
6301   } while (r!=q);
6302   value(xx_part_loc(q))=unity; 
6303   value(yy_part_loc(q))=unity;
6304   return p;
6305 }
6306
6307 @ Tokens are of type |tag_token| when they first appear, but they point
6308 to |null| until they are first used as the root of a variable.
6309 The following subroutine establishes the root node on such grand occasions.
6310
6311 @c 
6312 void mp_new_root (MP mp,pointer x) {
6313   pointer p; /* the new node */
6314   p=mp_get_node(mp, value_node_size); type(p)=undefined; name_type(p)=mp_root;
6315   link(p)=x; equiv(x)=p;
6316 }
6317
6318 @ These conventions for variable representation are illustrated by the
6319 |print_variable_name| routine, which displays the full name of a
6320 variable given only a pointer to its two-word value packet.
6321
6322 @<Declarations@>=
6323 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p);
6324
6325 @ @c 
6326 void mp_print_variable_name (MP mp, pointer p) {
6327   pointer q; /* a token list that will name the variable's suffix */
6328   pointer r; /* temporary for token list creation */
6329   while ( name_type(p)>=mp_x_part_sector ) {
6330     @<Preface the output with a part specifier; |return| in the
6331       case of a capsule@>;
6332   }
6333   q=null;
6334   while ( name_type(p)>mp_saved_root ) {
6335     @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|
6336      and replacing |p| by its parent@>;
6337   }
6338   r=mp_get_avail(mp); info(r)=link(p); link(r)=q;
6339   if ( name_type(p)==mp_saved_root ) mp_print(mp, "(SAVED)");
6340 @.SAVED@>
6341   mp_show_token_list(mp, r,null,el_gordo,mp->tally); 
6342   mp_flush_token_list(mp, r);
6343 }
6344
6345 @ @<Ascend one level, pushing a token onto list |q|...@>=
6346
6347   if ( name_type(p)==mp_subscr ) { 
6348     r=mp_new_num_tok(mp, subscript(p));
6349     do {  
6350       p=link(p);
6351     } while (name_type(p)!=mp_attr);
6352   } else if ( name_type(p)==mp_structured_root ) {
6353     p=link(p); goto FOUND;
6354   } else { 
6355     if ( name_type(p)!=mp_attr ) mp_confusion(mp, "var");
6356 @:this can't happen var}{\quad var@>
6357     r=mp_get_avail(mp); info(r)=attr_loc(p);
6358   }
6359   link(r)=q; q=r;
6360 FOUND:  
6361   p=parent(p);
6362 }
6363
6364 @ @<Preface the output with a part specifier...@>=
6365 { switch (name_type(p)) {
6366   case mp_x_part_sector: mp_print_char(mp, 'x'); break;
6367   case mp_y_part_sector: mp_print_char(mp, 'y'); break;
6368   case mp_xx_part_sector: mp_print(mp, "xx"); break;
6369   case mp_xy_part_sector: mp_print(mp, "xy"); break;
6370   case mp_yx_part_sector: mp_print(mp, "yx"); break;
6371   case mp_yy_part_sector: mp_print(mp, "yy"); break;
6372   case mp_red_part_sector: mp_print(mp, "red"); break;
6373   case mp_green_part_sector: mp_print(mp, "green"); break;
6374   case mp_blue_part_sector: mp_print(mp, "blue"); break;
6375   case mp_cyan_part_sector: mp_print(mp, "cyan"); break;
6376   case mp_magenta_part_sector: mp_print(mp, "magenta"); break;
6377   case mp_yellow_part_sector: mp_print(mp, "yellow"); break;
6378   case mp_black_part_sector: mp_print(mp, "black"); break;
6379   case mp_grey_part_sector: mp_print(mp, "grey"); break;
6380   case mp_capsule: 
6381     mp_print(mp, "%CAPSULE"); mp_print_int(mp, p-null); return;
6382     break;
6383 @.CAPSULE@>
6384   } /* there are no other cases */
6385   mp_print(mp, "part "); 
6386   p=link(p-mp->sector_offset[name_type(p)]);
6387 }
6388
6389 @ The |interesting| function returns |true| if a given variable is not
6390 in a capsule, or if the user wants to trace capsules.
6391
6392 @c 
6393 boolean mp_interesting (MP mp,pointer p) {
6394   small_number t; /* a |name_type| */
6395   if ( mp->internal[mp_tracing_capsules]>0 ) {
6396     return true;
6397   } else { 
6398     t=name_type(p);
6399     if ( t>=mp_x_part_sector ) if ( t!=mp_capsule )
6400       t=name_type(link(p-mp->sector_offset[t]));
6401     return (t!=mp_capsule);
6402   }
6403 }
6404
6405 @ Now here is a subroutine that converts an unstructured type into an
6406 equivalent structured type, by inserting a |mp_structured| node that is
6407 capable of growing. This operation is done only when |name_type(p)=root|,
6408 |subscr|, or |attr|.
6409
6410 The procedure returns a pointer to the new node that has taken node~|p|'s
6411 place in the structure. Node~|p| itself does not move, nor are its
6412 |value| or |type| fields changed in any way.
6413
6414 @c 
6415 pointer mp_new_structure (MP mp,pointer p) {
6416   pointer q,r=0; /* list manipulation registers */
6417   switch (name_type(p)) {
6418   case mp_root: 
6419     q=link(p); r=mp_get_node(mp, value_node_size); equiv(q)=r;
6420     break;
6421   case mp_subscr: 
6422     @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>;
6423     break;
6424   case mp_attr: 
6425     @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>;
6426     break;
6427   default: 
6428     mp_confusion(mp, "struct");
6429 @:this can't happen struct}{\quad struct@>
6430     break;
6431   }
6432   link(r)=link(p); type(r)=mp_structured; name_type(r)=name_type(p);
6433   attr_head(r)=p; name_type(p)=mp_structured_root;
6434   q=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(p)=q; subscr_head(r)=q;
6435   parent(q)=r; type(q)=undefined; name_type(q)=mp_attr; link(q)=end_attr;
6436   attr_loc(q)=collective_subscript; 
6437   return r;
6438 };
6439
6440 @ @<Link a new subscript node |r| in place of node |p|@>=
6441
6442   q=p;
6443   do {  
6444     q=link(q);
6445   } while (name_type(q)!=mp_attr);
6446   q=parent(q); r=subscr_head_loc(q); /* |link(r)=subscr_head(q)| */
6447   do {  
6448     q=r; r=link(r);
6449   } while (r!=p);
6450   r=mp_get_node(mp, subscr_node_size);
6451   link(q)=r; subscript(r)=subscript(p);
6452 }
6453
6454 @ If the attribute is |collective_subscript|, there are two pointers to
6455 node~|p|, so we must change both of them.
6456
6457 @<Link a new attribute node |r| in place of node |p|@>=
6458
6459   q=parent(p); r=attr_head(q);
6460   do {  
6461     q=r; r=link(r);
6462   } while (r!=p);
6463   r=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(q)=r;
6464   mp->mem[attr_loc_loc(r)]=mp->mem[attr_loc_loc(p)]; /* copy |attr_loc| and |parent| */
6465   if ( attr_loc(p)==collective_subscript ) { 
6466     q=subscr_head_loc(parent(p));
6467     while ( link(q)!=p ) q=link(q);
6468     link(q)=r;
6469   }
6470 }
6471
6472 @ The |find_variable| routine is given a pointer~|t| to a nonempty token
6473 list of suffixes; it returns a pointer to the corresponding two-word
6474 value. For example, if |t| points to token \.x followed by a numeric
6475 token containing the value~7, |find_variable| finds where the value of
6476 \.{x7} is stored in memory. This may seem a simple task, and it
6477 usually is, except when \.{x7} has never been referenced before.
6478 Indeed, \.x may never have even been subscripted before; complexities
6479 arise with respect to updating the collective subscript information.
6480
6481 If a macro type is detected anywhere along path~|t|, or if the first
6482 item on |t| isn't a |tag_token|, the value |null| is returned.
6483 Otherwise |p| will be a non-null pointer to a node such that
6484 |undefined<type(p)<mp_structured|.
6485
6486 @d abort_find { return null; }
6487
6488 @c 
6489 pointer mp_find_variable (MP mp,pointer t) {
6490   pointer p,q,r,s; /* nodes in the ``value'' line */
6491   pointer pp,qq,rr,ss; /* nodes in the ``collective'' line */
6492   integer n; /* subscript or attribute */
6493   memory_word save_word; /* temporary storage for a word of |mem| */
6494 @^inner loop@>
6495   p=info(t); t=link(t);
6496   if ( (eq_type(p) % outer_tag) != tag_token ) abort_find;
6497   if ( equiv(p)==null ) mp_new_root(mp, p);
6498   p=equiv(p); pp=p;
6499   while ( t!=null ) { 
6500     @<Make sure that both nodes |p| and |pp| are of |mp_structured| type@>;
6501     if ( t<mp->hi_mem_min ) {
6502       @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>
6503     } else {
6504       @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>;
6505     }
6506     t=link(t);
6507   }
6508   if ( type(pp)>=mp_structured ) {
6509     if ( type(pp)==mp_structured ) pp=attr_head(pp); else abort_find;
6510   }
6511   if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6512   if ( type(p)==undefined ) { 
6513     if ( type(pp)==undefined ) { type(pp)=mp_numeric_type; value(pp)=null; };
6514     type(p)=type(pp); value(p)=null;
6515   };
6516   return p;
6517 }
6518
6519 @ Although |pp| and |p| begin together, they diverge when a subscript occurs;
6520 |pp|~stays in the collective line while |p|~goes through actual subscript
6521 values.
6522
6523 @<Make sure that both nodes |p| and |pp|...@>=
6524 if ( type(pp)!=mp_structured ) { 
6525   if ( type(pp)>mp_structured ) abort_find;
6526   ss=mp_new_structure(mp, pp);
6527   if ( p==pp ) p=ss;
6528   pp=ss;
6529 }; /* now |type(pp)=mp_structured| */
6530 if ( type(p)!=mp_structured ) /* it cannot be |>mp_structured| */
6531   p=mp_new_structure(mp, p) /* now |type(p)=mp_structured| */
6532
6533 @ We want this part of the program to be reasonably fast, in case there are
6534 @^inner loop@>
6535 lots of subscripts at the same level of the data structure. Therefore
6536 we store an ``infinite'' value in the word that appears at the end of the
6537 subscript list, even though that word isn't part of a subscript node.
6538
6539 @<Descend one level for the subscript |value(t)|@>=
6540
6541   n=value(t);
6542   pp=link(attr_head(pp)); /* now |attr_loc(pp)=collective_subscript| */
6543   q=link(attr_head(p)); save_word=mp->mem[subscript_loc(q)];
6544   subscript(q)=el_gordo; s=subscr_head_loc(p); /* |link(s)=subscr_head(p)| */
6545   do {  
6546     r=s; s=link(s);
6547   } while (n>subscript(s));
6548   if ( n==subscript(s) ) {
6549     p=s;
6550   } else { 
6551     p=mp_get_node(mp, subscr_node_size); link(r)=p; link(p)=s;
6552     subscript(p)=n; name_type(p)=mp_subscr; type(p)=undefined;
6553   }
6554   mp->mem[subscript_loc(q)]=save_word;
6555 }
6556
6557 @ @<Descend one level for the attribute |info(t)|@>=
6558
6559   n=info(t);
6560   ss=attr_head(pp);
6561   do {  
6562     rr=ss; ss=link(ss);
6563   } while (n>attr_loc(ss));
6564   if ( n<attr_loc(ss) ) { 
6565     qq=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(rr)=qq; link(qq)=ss;
6566     attr_loc(qq)=n; name_type(qq)=mp_attr; type(qq)=undefined;
6567     parent(qq)=pp; ss=qq;
6568   }
6569   if ( p==pp ) { 
6570     p=ss; pp=ss;
6571   } else { 
6572     pp=ss; s=attr_head(p);
6573     do {  
6574       r=s; s=link(s);
6575     } while (n>attr_loc(s));
6576     if ( n==attr_loc(s) ) {
6577       p=s;
6578     } else { 
6579       q=mp_get_node(mp, attr_node_size); link(r)=q; link(q)=s;
6580       attr_loc(q)=n; name_type(q)=mp_attr; type(q)=undefined;
6581       parent(q)=p; p=q;
6582     }
6583   }
6584 }
6585
6586 @ Variables lose their former values when they appear in a type declaration,
6587 or when they are defined to be macros or \&{let} equal to something else.
6588 A subroutine will be defined later that recycles the storage associated
6589 with any particular |type| or |value|; our goal now is to study a higher
6590 level process called |flush_variable|, which selectively frees parts of a
6591 variable structure.
6592
6593 This routine has some complexity because of examples such as
6594 `\hbox{\tt numeric x[]a[]b}'
6595 which recycles all variables of the form \.{x[i]a[j]b} (and no others), while
6596 `\hbox{\tt vardef x[]a[]=...}'
6597 discards all variables of the form \.{x[i]a[j]} followed by an arbitrary
6598 suffix, except for the collective node \.{x[]a[]} itself. The obvious way
6599 to handle such examples is to use recursion; so that's what we~do.
6600 @^recursion@>
6601
6602 Parameter |p| points to the root information of the variable;
6603 parameter |t| points to a list of one-word nodes that represent
6604 suffixes, with |info=collective_subscript| for subscripts.
6605
6606 @<Declarations@>=
6607 @<Declare subroutines for printing expressions@>
6608 @<Declare basic dependency-list subroutines@>
6609 @<Declare the recycling subroutines@>
6610 void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) ;
6611 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>
6612
6613 @ @c 
6614 void mp_flush_variable (MP mp,pointer p, pointer t, boolean discard_suffixes) {
6615   pointer q,r; /* list manipulation */
6616   halfword n; /* attribute to match */
6617   while ( t!=null ) { 
6618     if ( type(p)!=mp_structured ) return;
6619     n=info(t); t=link(t);
6620     if ( n==collective_subscript ) { 
6621       r=subscr_head_loc(p); q=link(r); /* |q=subscr_head(p)| */
6622       while ( name_type(q)==mp_subscr ){ 
6623         mp_flush_variable(mp, q,t,discard_suffixes);
6624         if ( t==null ) {
6625           if ( type(q)==mp_structured ) r=q;
6626           else  { link(r)=link(q); mp_free_node(mp, q,subscr_node_size);   }
6627         } else {
6628           r=q;
6629         }
6630         q=link(r);
6631       }
6632     }
6633     p=attr_head(p);
6634     do {  
6635       r=p; p=link(p);
6636     } while (attr_loc(p)<n);
6637     if ( attr_loc(p)!=n ) return;
6638   }
6639   if ( discard_suffixes ) {
6640     mp_flush_below_variable(mp, p);
6641   } else { 
6642     if ( type(p)==mp_structured ) p=attr_head(p);
6643     mp_recycle_value(mp, p);
6644   }
6645 }
6646
6647 @ The next procedure is simpler; it wipes out everything but |p| itself,
6648 which becomes undefined.
6649
6650 @<Declare the procedure called |flush_below_variable|@>=
6651 void mp_flush_below_variable (MP mp, pointer p);
6652
6653 @ @c
6654 void mp_flush_below_variable (MP mp,pointer p) {
6655    pointer q,r; /* list manipulation registers */
6656   if ( type(p)!=mp_structured ) {
6657     mp_recycle_value(mp, p); /* this sets |type(p)=undefined| */
6658   } else { 
6659     q=subscr_head(p);
6660     while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
6661       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=link(q);
6662       mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6663     }
6664     r=attr_head(p); q=link(r); mp_recycle_value(mp, r);
6665     if ( name_type(p)<=mp_saved_root ) mp_free_node(mp, r,value_node_size);
6666     else mp_free_node(mp, r,subscr_node_size);
6667     /* we assume that |subscr_node_size=attr_node_size| */
6668     do {  
6669       mp_flush_below_variable(mp, q); r=q; q=link(q); mp_free_node(mp, r,attr_node_size);
6670     } while (q!=end_attr);
6671     type(p)=undefined;
6672   }
6673 }
6674
6675 @ Just before assigning a new value to a variable, we will recycle the
6676 old value and make the old value undefined. The |und_type| routine
6677 determines what type of undefined value should be given, based on
6678 the current type before recycling.
6679
6680 @c 
6681 small_number mp_und_type (MP mp,pointer p) { 
6682   switch (type(p)) {
6683   case undefined: case mp_vacuous:
6684     return undefined;
6685   case mp_boolean_type: case mp_unknown_boolean:
6686     return mp_unknown_boolean;
6687   case mp_string_type: case mp_unknown_string:
6688     return mp_unknown_string;
6689   case mp_pen_type: case mp_unknown_pen:
6690     return mp_unknown_pen;
6691   case mp_path_type: case mp_unknown_path:
6692     return mp_unknown_path;
6693   case mp_picture_type: case mp_unknown_picture:
6694     return mp_unknown_picture;
6695   case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
6696   case mp_pair_type: case mp_numeric_type: 
6697     return type(p);
6698   case mp_known: case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent:
6699     return mp_numeric_type;
6700   } /* there are no other cases */
6701   return 0;
6702 }
6703
6704 @ The |clear_symbol| routine is used when we want to redefine the equivalent
6705 of a symbolic token. It must remove any variable structure or macro
6706 definition that is currently attached to that symbol. If the |saving|
6707 parameter is true, a subsidiary structure is saved instead of destroyed.
6708
6709 @c 
6710 void mp_clear_symbol (MP mp,pointer p, boolean saving) {
6711   pointer q; /* |equiv(p)| */
6712   q=equiv(p);
6713   switch (eq_type(p) % outer_tag)  {
6714   case defined_macro:
6715   case secondary_primary_macro:
6716   case tertiary_secondary_macro:
6717   case expression_tertiary_macro: 
6718     if ( ! saving ) mp_delete_mac_ref(mp, q);
6719     break;
6720   case tag_token:
6721     if ( q!=null ) {
6722       if ( saving ) {
6723         name_type(q)=mp_saved_root;
6724       } else { 
6725         mp_flush_below_variable(mp, q); mp_free_node(mp,q,value_node_size); 
6726       }
6727     }
6728     break;
6729   default:
6730     break;
6731   }
6732   mp->eqtb[p]=mp->eqtb[frozen_undefined];
6733 };
6734
6735 @* \[16] Saving and restoring equivalents.
6736 The nested structure given by \&{begingroup} and \&{endgroup}
6737 allows |eqtb| entries to be saved and restored, so that temporary changes
6738 can be made without difficulty.  When the user requests a current value to
6739 be saved, \MP\ puts that value into its ``save stack.'' An appearance of
6740 \&{endgroup} ultimately causes the old values to be removed from the save
6741 stack and put back in their former places.
6742
6743 The save stack is a linked list containing three kinds of entries,
6744 distinguished by their |info| fields. If |p| points to a saved item,
6745 then
6746
6747 \smallskip\hang
6748 |info(p)=0| stands for a group boundary; each \&{begingroup} contributes
6749 such an item to the save stack and each \&{endgroup} cuts back the stack
6750 until the most recent such entry has been removed.
6751
6752 \smallskip\hang
6753 |info(p)=q|, where |1<=q<=hash_end|, means that |mem[p+1]| holds the former
6754 contents of |eqtb[q]|. Such save stack entries are generated by \&{save}
6755 commands or suitable \&{interim} commands.
6756
6757 \smallskip\hang
6758 |info(p)=hash_end+q|, where |q>0|, means that |value(p)| is a |scaled|
6759 integer to be restored to internal parameter number~|q|. Such entries
6760 are generated by \&{interim} commands.
6761
6762 \smallskip\noindent
6763 The global variable |save_ptr| points to the top item on the save stack.
6764
6765 @d save_node_size 2 /* number of words per non-boundary save-stack node */
6766 @d saved_equiv(A) mp->mem[(A)+1].hh /* where an |eqtb| entry gets saved */
6767 @d save_boundary_item(A) { (A)=mp_get_avail(mp); info((A))=0;
6768   link((A))=mp->save_ptr; mp->save_ptr=(A);
6769   }
6770
6771 @<Glob...@>=
6772 pointer save_ptr; /* the most recently saved item */
6773
6774 @ @<Set init...@>=mp->save_ptr=null;
6775
6776 @ The |save_variable| routine is given a hash address |q|; it salts this
6777 address in the save stack, together with its current equivalent,
6778 then makes token~|q| behave as though it were brand new.
6779
6780 Nothing is stacked when |save_ptr=null|, however; there's no way to remove
6781 things from the stack when the program is not inside a group, so there's
6782 no point in wasting the space.
6783
6784 @c void mp_save_variable (MP mp,pointer q) {
6785   pointer p; /* temporary register */
6786   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6787     p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=q; link(p)=mp->save_ptr;
6788     saved_equiv(p)=mp->eqtb[q]; mp->save_ptr=p;
6789   }
6790   mp_clear_symbol(mp, q,(mp->save_ptr!=null));
6791 }
6792
6793 @ Similarly, |save_internal| is given the location |q| of an internal
6794 quantity like |mp_tracing_pens|. It creates a save stack entry of the
6795 third kind.
6796
6797 @c void mp_save_internal (MP mp,halfword q) {
6798   pointer p; /* new item for the save stack */
6799   if ( mp->save_ptr!=null ){ 
6800      p=mp_get_node(mp, save_node_size); info(p)=hash_end+q;
6801     link(p)=mp->save_ptr; value(p)=mp->internal[q]; mp->save_ptr=p;
6802   }
6803 }
6804
6805 @ At the end of a group, the |unsave| routine restores all of the saved
6806 equivalents in reverse order. This routine will be called only when there
6807 is at least one boundary item on the save stack.
6808
6809 @c 
6810 void mp_unsave (MP mp) {
6811   pointer q; /* index to saved item */
6812   pointer p; /* temporary register */
6813   while ( info(mp->save_ptr)!=0 ) {
6814     q=info(mp->save_ptr);
6815     if ( q>hash_end ) {
6816       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6817         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6818         mp_print(mp, mp->int_name[q-(hash_end)]); mp_print_char(mp, '=');
6819         mp_print_scaled(mp, value(mp->save_ptr)); mp_print_char(mp, '}');
6820         mp_end_diagnostic(mp, false);
6821       }
6822       mp->internal[q-(hash_end)]=value(mp->save_ptr);
6823     } else { 
6824       if ( mp->internal[mp_tracing_restores]>0 ) {
6825         mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{restoring ");
6826         mp_print_text(q); mp_print_char(mp, '}');
6827         mp_end_diagnostic(mp, false);
6828       }
6829       mp_clear_symbol(mp, q,false);
6830       mp->eqtb[q]=saved_equiv(mp->save_ptr);
6831       if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
6832         p=equiv(q);
6833         if ( p!=null ) name_type(p)=mp_root;
6834       }
6835     }
6836     p=link(mp->save_ptr); 
6837     mp_free_node(mp, mp->save_ptr,save_node_size); mp->save_ptr=p;
6838   }
6839   p=link(mp->save_ptr); free_avail(mp->save_ptr); mp->save_ptr=p;
6840 }
6841
6842 @* \[17] Data structures for paths.
6843 When a \MP\ user specifies a path, \MP\ will create a list of knots
6844 and control points for the associated cubic spline curves. If the
6845 knots are $z_0$, $z_1$, \dots, $z_n$, there are control points
6846 $z_k^+$ and $z_{k+1}^-$ such that the cubic splines between knots
6847 $z_k$ and $z_{k+1}$ are defined by B\'ezier's formula
6848 @:Bezier}{B\'ezier, Pierre Etienne@>
6849 $$\eqalign{z(t)&=B(z_k,z_k^+,z_{k+1}^-,z_{k+1};t)\cr
6850 &=(1-t)^3z_k+3(1-t)^2tz_k^++3(1-t)t^2z_{k+1}^-+t^3z_{k+1}\cr}$$
6851 for |0<=t<=1|.
6852
6853 There is a 8-word node for each knot $z_k$, containing one word of
6854 control information and six words for the |x| and |y| coordinates of
6855 $z_k^-$ and $z_k$ and~$z_k^+$. The control information appears in the
6856 |left_type| and |right_type| fields, which each occupy a quarter of
6857 the first word in the node; they specify properties of the curve as it
6858 enters and leaves the knot. There's also a halfword |link| field,
6859 which points to the following knot, and a final supplementary word (of
6860 which only a quarter is used).
6861
6862 If the path is a closed contour, knots 0 and |n| are identical;
6863 i.e., the |link| in knot |n-1| points to knot~0. But if the path
6864 is not closed, the |left_type| of knot~0 and the |right_type| of knot~|n|
6865 are equal to |endpoint|. In the latter case the |link| in knot~|n| points
6866 to knot~0, and the control points $z_0^-$ and $z_n^+$ are not used.
6867
6868 @d left_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b0 /* characterizes the path entering this knot */
6869 @d right_type(A)   mp->mem[(A)].hh.b1 /* characterizes the path leaving this knot */
6870 @d x_coord(A)   mp->mem[(A)+1].sc /* the |x| coordinate of this knot */
6871 @d y_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc /* the |y| coordinate of this knot */
6872 @d left_x(A)   mp->mem[(A)+3].sc /* the |x| coordinate of previous control point */
6873 @d left_y(A)   mp->mem[(A)+4].sc /* the |y| coordinate of previous control point */
6874 @d right_x(A)   mp->mem[(A)+5].sc /* the |x| coordinate of next control point */
6875 @d right_y(A)   mp->mem[(A)+6].sc /* the |y| coordinate of next control point */
6876 @d x_loc(A)   ((A)+1) /* where the |x| coordinate is stored in a knot */
6877 @d y_loc(A)   ((A)+2) /* where the |y| coordinate is stored in a knot */
6878 @d knot_coord(A)   mp->mem[(A)].sc /* |x| or |y| coordinate given |x_loc| or |y_loc| */
6879 @d left_coord(A)   mp->mem[(A)+2].sc
6880   /* coordinate of previous control point given |x_loc| or |y_loc| */
6881 @d right_coord(A)   mp->mem[(A)+4].sc
6882   /* coordinate of next control point given |x_loc| or |y_loc| */
6883 @d knot_node_size 8 /* number of words in a knot node */
6884
6885 @<Types...@>=
6886 enum mp_knot_type {
6887  mp_endpoint=0, /* |left_type| at path beginning and |right_type| at path end */
6888  mp_explicit, /* |left_type| or |right_type| when control points are known */
6889  mp_given, /* |left_type| or |right_type| when a direction is given */
6890  mp_curl, /* |left_type| or |right_type| when a curl is desired */
6891  mp_open, /* |left_type| or |right_type| when \MP\ should choose the direction */
6892  mp_end_cycle
6893 } ;
6894
6895 @ Before the B\'ezier control points have been calculated, the memory
6896 space they will ultimately occupy is taken up by information that can be
6897 used to compute them. There are four cases:
6898
6899 \yskip
6900 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_open|, the curve should leave
6901 the knot in the same direction it entered; \MP\ will figure out a
6902 suitable direction.
6903
6904 \yskip
6905 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_curl|, the curve should leave the
6906 knot in a direction depending on the angle at which it enters the next
6907 knot and on the curl parameter stored in |right_curl|.
6908
6909 \yskip
6910 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_given|, the curve should leave the
6911 knot in a nonzero direction stored as an |angle| in |right_given|.
6912
6913 \yskip
6914 \textindent{$\bullet$} If |right_type=mp_explicit|, the B\'ezier control
6915 point for leaving this knot has already been computed; it is in the
6916 |right_x| and |right_y| fields.
6917
6918 \yskip\noindent
6919 The rules for |left_type| are similar, but they refer to the curve entering
6920 the knot, and to \\{left} fields instead of \\{right} fields.
6921
6922 Non-|explicit| control points will be chosen based on ``tension'' parameters
6923 in the |left_tension| and |right_tension| fields. The
6924 `\&{atleast}' option is represented by negative tension values.
6925 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
6926
6927 For example, the \MP\ path specification
6928 $$\.{z0..z1..tension atleast 1..\{curl 2\}z2..z3\{-1,-2\}..tension
6929   3 and 4..p},$$
6930 where \.p is the path `\.{z4..controls z45 and z54..z5}', will be represented
6931 by the six knots
6932 \def\lodash{\hbox to 1.1em{\thinspace\hrulefill\thinspace}}
6933 $$\vbox{\halign{#\hfil&&\qquad#\hfil\cr
6934 |left_type|&\\{left} info&|x_coord,y_coord|&|right_type|&\\{right} info\cr
6935 \noalign{\yskip}
6936 |endpoint|&\lodash$,\,$\lodash&$x_0,y_0$&|curl|&$1.0,1.0$\cr
6937 |open|&\lodash$,1.0$&$x_1,y_1$&|open|&\lodash$,-1.0$\cr
6938 |curl|&$2.0,-1.0$&$x_2,y_2$&|curl|&$2.0,1.0$\cr
6939 |given|&$d,1.0$&$x_3,y_3$&|given|&$d,3.0$\cr
6940 |open|&\lodash$,4.0$&$x_4,y_4$&|explicit|&$x_{45},y_{45}$\cr
6941 |explicit|&$x_{54},y_{54}$&$x_5,y_5$&|endpoint|&\lodash$,\,$\lodash\cr}}$$
6942 Here |d| is the |angle| obtained by calling |n_arg(-unity,-two)|.
6943 Of course, this example is more complicated than anything a normal user
6944 would ever write.
6945
6946 These types must satisfy certain restrictions because of the form of \MP's
6947 path syntax:
6948 (i)~|open| type never appears in the same node together with |endpoint|,
6949 |given|, or |curl|.
6950 (ii)~The |right_type| of a node is |explicit| if and only if the
6951 |left_type| of the following node is |explicit|.
6952 (iii)~|endpoint| types occur only at the ends, as mentioned above.
6953
6954 @d left_curl left_x /* curl information when entering this knot */
6955 @d left_given left_x /* given direction when entering this knot */
6956 @d left_tension left_y /* tension information when entering this knot */
6957 @d right_curl right_x /* curl information when leaving this knot */
6958 @d right_given right_x /* given direction when leaving this knot */
6959 @d right_tension right_y /* tension information when leaving this knot */
6960
6961 @ Knots can be user-supplied, or they can be created by program code,
6962 like the |split_cubic| function, or |copy_path|. The distinction is
6963 needed for the cleanup routine that runs after |split_cubic|, because
6964 it should only delete knots it has previously inserted, and never
6965 anything that was user-supplied. In order to be able to differentiate
6966 one knot from another, we will set |originator(p):=mp_metapost_user| when
6967 it appeared in the actual metapost program, and
6968 |originator(p):=mp_program_code| in all other cases.
6969
6970 @d originator(A)   mp->mem[(A)+7].hh.b0 /* the creator of this knot */
6971
6972 @<Types...@>=
6973 enum {
6974   mp_program_code=0, /* not created by a user */
6975   mp_metapost_user, /* created by a user */
6976 };
6977
6978 @ Here is a routine that prints a given knot list
6979 in symbolic form. It illustrates the conventions discussed above,
6980 and checks for anomalies that might arise while \MP\ is being debugged.
6981
6982 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
6983 void mp_pr_path (MP mp,pointer h);
6984
6985 @ @c
6986 void mp_pr_path (MP mp,pointer h) {
6987   pointer p,q; /* for list traversal */
6988   p=h;
6989   do {  
6990     q=link(p);
6991     if ( (p==null)||(q==null) ) { 
6992       mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
6993 @.???@>
6994     }
6995     @<Print information for adjacent knots |p| and |q|@>;
6996   DONE1:
6997     p=q;
6998     if ( (p!=h)||(left_type(h)!=mp_endpoint) ) {
6999       @<Print two dots, followed by |given| or |curl| if present@>;
7000     }
7001   } while (p!=h);
7002   if ( left_type(h)!=mp_endpoint ) 
7003     mp_print(mp, "cycle");
7004 }
7005
7006 @ @<Print information for adjacent knots...@>=
7007 mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
7008 switch (right_type(p)) {
7009 case mp_endpoint: 
7010   if ( left_type(p)==mp_open ) mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7011 @.open?@>
7012   if ( (left_type(q)!=mp_endpoint)||(q!=h) ) q=null; /* force an error */
7013   goto DONE1;
7014   break;
7015 case mp_explicit: 
7016   @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>;
7017   break;
7018 case mp_open: 
7019   @<Print information for a curve that begins |open|@>;
7020   break;
7021 case mp_curl:
7022 case mp_given: 
7023   @<Print information for a curve that begins |curl| or |given|@>;
7024   break;
7025 default:
7026   mp_print(mp, "???"); /* can't happen */
7027 @.???@>
7028   break;
7029 }
7030 if ( left_type(q)<=mp_explicit ) {
7031   mp_print(mp, "..control?"); /* can't happen */
7032 @.control?@>
7033 } else if ( (right_tension(p)!=unity)||(left_tension(q)!=unity) ) {
7034   @<Print tension between |p| and |q|@>;
7035 }
7036
7037 @ Since |n_sin_cos| produces |fraction| results, which we will print as if they
7038 were |scaled|, the magnitude of a |given| direction vector will be~4096.
7039
7040 @<Print two dots...@>=
7041
7042   mp_print_nl(mp, " ..");
7043   if ( left_type(p)==mp_given ) { 
7044     mp_n_sin_cos(mp, left_given(p)); mp_print_char(mp, '{');
7045     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, ',');
7046     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin); mp_print_char(mp, '}');
7047   } else if ( left_type(p)==mp_curl ){ 
7048     mp_print(mp, "{curl "); 
7049     mp_print_scaled(mp, left_curl(p)); mp_print_char(mp, '}');
7050   }
7051 }
7052
7053 @ @<Print tension between |p| and |q|@>=
7054
7055   mp_print(mp, "..tension ");
7056   if ( right_tension(p)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
7057   mp_print_scaled(mp, abs(right_tension(p)));
7058   if ( right_tension(p)!=left_tension(q) ){ 
7059     mp_print(mp, " and ");
7060     if ( left_tension(q)<0 ) mp_print(mp, "atleast");
7061     mp_print_scaled(mp, abs(left_tension(q)));
7062   }
7063 }
7064
7065 @ @<Print control points between |p| and |q|, then |goto done1|@>=
7066
7067   mp_print(mp, "..controls "); 
7068   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p)); 
7069   mp_print(mp, " and ");
7070   if ( left_type(q)!=mp_explicit ) { 
7071     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7072 @.??@>
7073   } else {
7074     mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
7075   }
7076   goto DONE1;
7077 }
7078
7079 @ @<Print information for a curve that begins |open|@>=
7080 if ( (left_type(p)!=mp_explicit)&&(left_type(p)!=mp_open) ) {
7081   mp_print(mp, "{open?}"); /* can't happen */
7082 @.open?@>
7083 }
7084
7085 @ A curl of 1 is shown explicitly, so that the user sees clearly that
7086 \MP's default curl is present.
7087
7088 The code here uses the fact that |left_curl==left_given| and
7089 |right_curl==right_given|.
7090
7091 @<Print information for a curve that begins |curl|...@>=
7092
7093   if ( left_type(p)==mp_open )  
7094     mp_print(mp, "??"); /* can't happen */
7095 @.??@>
7096   if ( right_type(p)==mp_curl ) { 
7097     mp_print(mp, "{curl "); mp_print_scaled(mp, right_curl(p));
7098   } else { 
7099     mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)); mp_print_char(mp, '{');
7100     mp_print_scaled(mp, mp->n_cos); mp_print_char(mp, ','); 
7101     mp_print_scaled(mp, mp->n_sin);
7102   }
7103   mp_print_char(mp, '}');
7104 }
7105
7106 @ It is convenient to have another version of |pr_path| that prints the path
7107 as a diagnostic message.
7108
7109 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
7110 void mp_print_path (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) { 
7111   mp_print_diagnostic(mp, "Path", s, nuline); mp_print_ln(mp);
7112 @.Path at line...@>
7113   mp_pr_path(mp, h);
7114   mp_end_diagnostic(mp, true);
7115 }
7116
7117 @ If we want to duplicate a knot node, we can say |copy_knot|:
7118
7119 @c 
7120 pointer mp_copy_knot (MP mp,pointer p) {
7121   pointer q; /* the copy */
7122   int k; /* runs through the words of a knot node */
7123   q=mp_get_node(mp, knot_node_size);
7124   for (k=0;k<knot_node_size;k++) {
7125     mp->mem[q+k]=mp->mem[p+k];
7126   }
7127   originator(q)=originator(p);
7128   return q;
7129 }
7130
7131 @ The |copy_path| routine makes a clone of a given path.
7132
7133 @c 
7134 pointer mp_copy_path (MP mp, pointer p) {
7135   pointer q,pp,qq; /* for list manipulation */
7136   q=mp_copy_knot(mp, p);
7137   qq=q; pp=link(p);
7138   while ( pp!=p ) { 
7139     link(qq)=mp_copy_knot(mp, pp);
7140     qq=link(qq);
7141     pp=link(pp);
7142   }
7143   link(qq)=q;
7144   return q;
7145 }
7146
7147
7148 @ Just before |ship_out|, knot lists are exported for printing.
7149
7150 The |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|.
7151
7152 @c 
7153 struct mp_knot *mp_export_knot (MP mp,pointer p) {
7154   struct mp_knot *q; /* the copy */
7155   if (p==null)
7156      return NULL;
7157   q = mp_xmalloc(mp, 1, sizeof (struct mp_knot));
7158   memset(q,0,sizeof (struct mp_knot));
7159   gr_left_type(q)  = left_type(p);
7160   gr_right_type(q) = right_type(p);
7161   gr_x_coord(q)    = x_coord(p);
7162   gr_y_coord(q)    = y_coord(p);
7163   gr_left_x(q)     = left_x(p);
7164   gr_left_y(q)     = left_y(p);
7165   gr_right_x(q)    = right_x(p);
7166   gr_right_y(q)    = right_y(p);
7167   gr_originator(q) = originator(p);
7168   return q;
7169 }
7170
7171 @ The |export_knot_list| routine therefore also makes a clone 
7172 of a given path.
7173
7174 @c 
7175 struct mp_knot *mp_export_knot_list (MP mp, pointer p) {
7176   struct mp_knot *q, *qq; /* for list manipulation */
7177   pointer pp; /* for list manipulation */
7178   if (p==null)
7179      return NULL;
7180   q=mp_export_knot(mp, p);
7181   qq=q; pp=link(p);
7182   while ( pp!=p ) { 
7183     gr_next_knot(qq)=mp_export_knot(mp, pp);
7184     qq=gr_next_knot(qq);
7185     pp=link(pp);
7186   }
7187   gr_next_knot(qq)=q;
7188   return q;
7189 }
7190
7191
7192 @ Similarly, there's a way to copy the {\sl reverse\/} of a path. This procedure
7193 returns a pointer to the first node of the copy, if the path is a cycle,
7194 but to the final node of a non-cyclic copy. The global
7195 variable |path_tail| will point to the final node of the original path;
7196 this trick makes it easier to implement `\&{doublepath}'.
7197
7198 All node types are assumed to be |endpoint| or |explicit| only.
7199
7200 @c 
7201 pointer mp_htap_ypoc (MP mp,pointer p) {
7202   pointer q,pp,qq,rr; /* for list manipulation */
7203   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); /* this will correspond to |p| */
7204   qq=q; pp=p;
7205   while (1) { 
7206     right_type(qq)=left_type(pp); left_type(qq)=right_type(pp);
7207     x_coord(qq)=x_coord(pp); y_coord(qq)=y_coord(pp);
7208     right_x(qq)=left_x(pp); right_y(qq)=left_y(pp);
7209     left_x(qq)=right_x(pp); left_y(qq)=right_y(pp);
7210     originator(qq)=originator(pp);
7211     if ( link(pp)==p ) { 
7212       link(q)=qq; mp->path_tail=pp; return q;
7213     }
7214     rr=mp_get_node(mp, knot_node_size); link(rr)=qq; qq=rr; pp=link(pp);
7215   }
7216 }
7217
7218 @ @<Glob...@>=
7219 pointer path_tail; /* the node that links to the beginning of a path */
7220
7221 @ When a cyclic list of knot nodes is no longer needed, it can be recycled by
7222 calling the following subroutine.
7223
7224 @<Declare the recycling subroutines@>=
7225 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) ;
7226
7227 @ @c
7228 void mp_toss_knot_list (MP mp,pointer p) {
7229   pointer q; /* the node being freed */
7230   pointer r; /* the next node */
7231   q=p;
7232   do {  
7233     r=link(q); 
7234     mp_free_node(mp, q,knot_node_size); q=r;
7235   } while (q!=p);
7236 }
7237
7238 @* \[18] Choosing control points.
7239 Now we must actually delve into one of \MP's more difficult routines,
7240 the |make_choices| procedure that chooses angles and control points for
7241 the splines of a curve when the user has not specified them explicitly.
7242 The parameter to |make_choices| points to a list of knots and
7243 path information, as described above.
7244
7245 A path decomposes into independent segments at ``breakpoint'' knots,
7246 which are knots whose left and right angles are both prespecified in
7247 some way (i.e., their |left_type| and |right_type| aren't both open).
7248
7249 @c 
7250 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>;
7251 void mp_make_choices (MP mp,pointer knots) {
7252   pointer h; /* the first breakpoint */
7253   pointer p,q; /* consecutive breakpoints being processed */
7254   @<Other local variables for |make_choices|@>;
7255   check_arith; /* make sure that |arith_error=false| */
7256   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7257     mp_print_path(mp, knots,", before choices",true);
7258   @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>;
7259   @<Find the first breakpoint, |h|, on the path;
7260     insert an artificial breakpoint if the path is an unbroken cycle@>;
7261   p=h;
7262   do {  
7263     @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint,
7264       then advance |p| to that breakpoint@>;
7265   } while (p!=h);
7266   if ( mp->internal[mp_tracing_choices]>0 )
7267     mp_print_path(mp, knots,", after choices",true);
7268   if ( mp->arith_error ) {
7269     @<Report an unexpected problem during the choice-making@>;
7270   }
7271 }
7272
7273 @ @<Report an unexpected problem during the choice...@>=
7274
7275   print_err("Some number got too big");
7276 @.Some number got too big@>
7277   help2("The path that I just computed is out of range.")
7278        ("So it will probably look funny. Proceed, for a laugh.");
7279   mp_put_get_error(mp); mp->arith_error=false;
7280 }
7281
7282 @ Two knots in a row with the same coordinates will always be joined
7283 by an explicit ``curve'' whose control points are identical with the
7284 knots.
7285
7286 @<If consecutive knots are equal, join them explicitly@>=
7287 p=knots;
7288 do {  
7289   q=link(p);
7290   if ( x_coord(p)==x_coord(q) && y_coord(p)==y_coord(q) && right_type(p)>mp_explicit ) { 
7291     right_type(p)=mp_explicit;
7292     if ( left_type(p)==mp_open ) { 
7293       left_type(p)=mp_curl; left_curl(p)=unity;
7294     }
7295     left_type(q)=mp_explicit;
7296     if ( right_type(q)==mp_open ) { 
7297       right_type(q)=mp_curl; right_curl(q)=unity;
7298     }
7299     right_x(p)=x_coord(p); left_x(q)=x_coord(p);
7300     right_y(p)=y_coord(p); left_y(q)=y_coord(p);
7301   }
7302   p=q;
7303 } while (p!=knots)
7304
7305 @ If there are no breakpoints, it is necessary to compute the direction
7306 angles around an entire cycle. In this case the |left_type| of the first
7307 node is temporarily changed to |end_cycle|.
7308
7309 @<Find the first breakpoint, |h|, on the path...@>=
7310 h=knots;
7311 while (1) { 
7312   if ( left_type(h)!=mp_open ) break;
7313   if ( right_type(h)!=mp_open ) break;
7314   h=link(h);
7315   if ( h==knots ) { 
7316     left_type(h)=mp_end_cycle; break;
7317   }
7318 }
7319
7320 @ If |right_type(p)<given| and |q=link(p)|, we must have
7321 |right_type(p)=left_type(q)=mp_explicit| or |endpoint|.
7322
7323 @<Fill in the control points between |p| and the next breakpoint...@>=
7324 q=link(p);
7325 if ( right_type(p)>=mp_given ) { 
7326   while ( (left_type(q)==mp_open)&&(right_type(q)==mp_open) ) q=link(q);
7327   @<Fill in the control information between
7328     consecutive breakpoints |p| and |q|@>;
7329 } else if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
7330   @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>;
7331 }
7332 p=q
7333
7334 @ This step makes it possible to transform an explicitly computed path without
7335 checking the |left_type| and |right_type| fields.
7336
7337 @<Give reasonable values for the unused control points between |p| and~|q|@>=
7338
7339   right_x(p)=x_coord(p); right_y(p)=y_coord(p);
7340   left_x(q)=x_coord(q); left_y(q)=y_coord(q);
7341 }
7342
7343 @ Before we can go further into the way choices are made, we need to
7344 consider the underlying theory. The basic ideas implemented in |make_choices|
7345 are due to John Hobby, who introduced the notion of ``mock curvature''
7346 @^Hobby, John Douglas@>
7347 at a knot. Angles are chosen so that they preserve mock curvature when
7348 a knot is passed, and this has been found to produce excellent results.
7349
7350 It is convenient to introduce some notations that simplify the necessary
7351 formulas. Let $d_{k,k+1}=\vert z\k-z_k\vert$ be the (nonzero) distance
7352 between knots |k| and |k+1|; and let
7353 $${z\k-z_k\over z_k-z_{k-1}}={d_{k,k+1}\over d_{k-1,k}}e^{i\psi_k}$$
7354 so that a polygonal line from $z_{k-1}$ to $z_k$ to $z\k$ turns left
7355 through an angle of~$\psi_k$. We assume that $\vert\psi_k\vert\L180^\circ$.
7356 The control points for the spline from $z_k$ to $z\k$ will be denoted by
7357 $$\eqalign{z_k^+&=z_k+
7358   \textstyle{1\over3}\rho_k e^{i\theta_k}(z\k-z_k),\cr
7359  z\k^-&=z\k-
7360   \textstyle{1\over3}\sigma\k e^{-i\phi\k}(z\k-z_k),\cr}$$
7361 where $\rho_k$ and $\sigma\k$ are nonnegative ``velocity ratios'' at the
7362 beginning and end of the curve, while $\theta_k$ and $\phi\k$ are the
7363 corresponding ``offset angles.'' These angles satisfy the condition
7364 $$\theta_k+\phi_k+\psi_k=0,\eqno(*)$$
7365 whenever the curve leaves an intermediate knot~|k| in the direction that
7366 it enters.
7367
7368 @ Let $\alpha_k$ and $\beta\k$ be the reciprocals of the ``tension'' of
7369 the curve at its beginning and ending points. This means that
7370 $\rho_k=\alpha_k f(\theta_k,\phi\k)$ and $\sigma\k=\beta\k f(\phi\k,\theta_k)$,
7371 where $f(\theta,\phi)$ is \MP's standard velocity function defined in
7372 the |velocity| subroutine. The cubic spline $B(z_k^{\phantom+},z_k^+,
7373 z\k^-,z\k^{\phantom+};t)$
7374 has curvature
7375 @^curvature@>
7376 $${2\sigma\k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\theta_k\over\rho_k^2d_{k,k+1}}
7377 \qquad{\rm and}\qquad
7378 {2\rho_k\sin(\theta_k+\phi\k)-6\sin\phi\k\over\sigma\k^2d_{k,k+1}}$$
7379 at |t=0| and |t=1|, respectively. The mock curvature is the linear
7380 @^mock curvature@>
7381 approximation to this true curvature that arises in the limit for
7382 small $\theta_k$ and~$\phi\k$, if second-order terms are discarded.
7383 The standard velocity function satisfies
7384 $$f(\theta,\phi)=1+O(\theta^2+\theta\phi+\phi^2);$$
7385 hence the mock curvatures are respectively
7386 $${2\beta\k(\theta_k+\phi\k)-6\theta_k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}
7387 \qquad{\rm and}\qquad
7388 {2\alpha_k(\theta_k+\phi\k)-6\phi\k\over\beta\k^2d_{k,k+1}}.\eqno(**)$$
7389
7390 @ The turning angles $\psi_k$ are given, and equation $(*)$ above
7391 determines $\phi_k$ when $\theta_k$ is known, so the task of
7392 angle selection is essentially to choose appropriate values for each
7393 $\theta_k$. When equation~$(*)$ is used to eliminate $\phi$~variables
7394 from $(**)$, we obtain a system of linear equations of the form
7395 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7396 where
7397 $$A_k={\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7398 \qquad B_k={3-\alpha_{k-1}\over\beta_k^2d_{k-1,k}},
7399 \qquad C_k={3-\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}},
7400 \qquad D_k={\beta\k\over\alpha_k^2d_{k,k+1}}.$$
7401 The tensions are always $3\over4$ or more, hence each $\alpha$ and~$\beta$
7402 will be at most $4\over3$. It follows that $B_k\G{5\over4}A_k$ and
7403 $C_k\G{5\over4}D_k$; hence the equations are diagonally dominant;
7404 hence they have a unique solution. Moreover, in most cases the tensions
7405 are equal to~1, so that $B_k=2A_k$ and $C_k=2D_k$. This makes the
7406 solution numerically stable, and there is an exponential damping
7407 effect: The data at knot $k\pm j$ affects the angle at knot~$k$ by
7408 a factor of~$O(2^{-j})$.
7409
7410 @ However, we still must consider the angles at the starting and ending
7411 knots of a non-cyclic path. These angles might be given explicitly, or
7412 they might be specified implicitly in terms of an amount of ``curl.''
7413
7414 Let's assume that angles need to be determined for a non-cyclic path
7415 starting at $z_0$ and ending at~$z_n$. Then equations of the form
7416 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta_{k+1}=R_k$$
7417 have been given for $0<k<n$, and it will be convenient to introduce
7418 equations of the same form for $k=0$ and $k=n$, where
7419 $$A_0=B_0=C_n=D_n=0.$$
7420 If $\theta_0$ is supposed to have a given value $E_0$, we simply
7421 define $C_0=0$, $D_0=0$, and $R_0=E_0$. Otherwise a curl
7422 parameter, $\gamma_0$, has been specified at~$z_0$; this means
7423 that the mock curvature at $z_0$ should be $\gamma_0$ times the
7424 mock curvature at $z_1$; i.e.,
7425 $${2\beta_1(\theta_0+\phi_1)-6\theta_0\over\alpha_0^2d_{01}}
7426 =\gamma_0{2\alpha_0(\theta_0+\phi_1)-6\phi_1\over\beta_1^2d_{01}}.$$
7427 This equation simplifies to
7428 $$(\alpha_0\chi_0+3-\beta_1)\theta_0+
7429  \bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\theta_1=
7430  -\bigl((3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1\bigr)\psi_1,$$
7431 where $\chi_0=\alpha_0^2\gamma_0/\beta_1^2$; so we can set $C_0=
7432 \chi_0\alpha_0+3-\beta_1$, $D_0=(3-\alpha_0)\chi_0+\beta_1$, $R_0=-D_0\psi_1$.
7433 It can be shown that $C_0>0$ and $C_0B_1-A_1D_0>0$ when $\gamma_0\G0$,
7434 hence the linear equations remain nonsingular.
7435
7436 Similar considerations apply at the right end, when the final angle $\phi_n$
7437 may or may not need to be determined. It is convenient to let $\psi_n=0$,
7438 hence $\theta_n=-\phi_n$. We either have an explicit equation $\theta_n=E_n$,
7439 or we have
7440 $$\bigl((3-\beta_n)\chi_n+\alpha_{n-1}\bigr)\theta_{n-1}+
7441 (\beta_n\chi_n+3-\alpha_{n-1})\theta_n=0,\qquad
7442   \chi_n={\beta_n^2\gamma_n\over\alpha_{n-1}^2}.$$
7443
7444 When |make_choices| chooses angles, it must compute the coefficients of
7445 these linear equations, then solve the equations. To compute the coefficients,
7446 it is necessary to compute arctangents of the given turning angles~$\psi_k$.
7447 When the equations are solved, the chosen directions $\theta_k$ are put
7448 back into the form of control points by essentially computing sines and
7449 cosines.
7450
7451 @ OK, we are ready to make the hard choices of |make_choices|.
7452 Most of the work is relegated to an auxiliary procedure
7453 called |solve_choices|, which has been introduced to keep
7454 |make_choices| from being extremely long.
7455
7456 @<Fill in the control information between...@>=
7457 @<Calculate the turning angles $\psi_k$ and the distances $d_{k,k+1}$;
7458   set $n$ to the length of the path@>;
7459 @<Remove |open| types at the breakpoints@>;
7460 mp_solve_choices(mp, p,q,n)
7461
7462 @ It's convenient to precompute quantities that will be needed several
7463 times later. The values of |delta_x[k]| and |delta_y[k]| will be the
7464 coordinates of $z\k-z_k$, and the magnitude of this vector will be
7465 |delta[k]=@t$d_{k,k+1}$@>|. The path angle $\psi_k$ between $z_k-z_{k-1}$
7466 and $z\k-z_k$ will be stored in |psi[k]|.
7467
7468 @<Glob...@>=
7469 int path_size; /* maximum number of knots between breakpoints of a path */
7470 scaled *delta_x;
7471 scaled *delta_y;
7472 scaled *delta; /* knot differences */
7473 angle  *psi; /* turning angles */
7474
7475 @ @<Allocate or initialize ...@>=
7476 mp->delta_x = NULL;
7477 mp->delta_y = NULL;
7478 mp->delta = NULL;
7479 mp->psi = NULL;
7480
7481 @ @<Dealloc variables@>=
7482 xfree(mp->delta_x);
7483 xfree(mp->delta_y);
7484 xfree(mp->delta);
7485 xfree(mp->psi);
7486
7487 @ @<Other local variables for |make_choices|@>=
7488   int k,n; /* current and final knot numbers */
7489   pointer s,t; /* registers for list traversal */
7490   scaled delx,dely; /* directions where |open| meets |explicit| */
7491   fraction sine,cosine; /* trig functions of various angles */
7492
7493 @ @<Calculate the turning angles...@>=
7494 {
7495 RESTART:
7496   k=0; s=p; n=mp->path_size;
7497   do {  
7498     t=link(s);
7499     mp->delta_x[k]=x_coord(t)-x_coord(s);
7500     mp->delta_y[k]=y_coord(t)-y_coord(s);
7501     mp->delta[k]=mp_pyth_add(mp, mp->delta_x[k],mp->delta_y[k]);
7502     if ( k>0 ) { 
7503       sine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_y[k-1],mp->delta[k-1]);
7504       cosine=mp_make_fraction(mp, mp->delta_x[k-1],mp->delta[k-1]);
7505       mp->psi[k]=mp_n_arg(mp, mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],cosine)+
7506         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],sine),
7507         mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],cosine)-
7508           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],sine));
7509     }
7510     incr(k); s=t;
7511     if ( k==mp->path_size ) {
7512       mp_reallocate_paths(mp, mp->path_size+(mp->path_size>>2));
7513       goto RESTART; /* retry, loop size has changed */
7514     }
7515     if ( s==q ) n=k;
7516   } while (!((k>=n)&&(left_type(s)!=mp_end_cycle)));
7517   if ( k==n ) mp->psi[n]=0; else mp->psi[k]=mp->psi[1];
7518 }
7519
7520 @ When we get to this point of the code, |right_type(p)| is either
7521 |given| or |curl| or |open|. If it is |open|, we must have
7522 |left_type(p)=mp_end_cycle| or |left_type(p)=mp_explicit|. In the latter
7523 case, the |open| type is converted to |given|; however, if the
7524 velocity coming into this knot is zero, the |open| type is
7525 converted to a |curl|, since we don't know the incoming direction.
7526
7527 Similarly, |left_type(q)| is either |given| or |curl| or |open| or
7528 |mp_end_cycle|. The |open| possibility is reduced either to |given| or to |curl|.
7529
7530 @<Remove |open| types at the breakpoints@>=
7531 if ( left_type(q)==mp_open ) { 
7532   delx=right_x(q)-x_coord(q); dely=right_y(q)-y_coord(q);
7533   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7534     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
7535   } else { 
7536     left_type(q)=mp_given; left_given(q)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7537   }
7538 }
7539 if ( (right_type(p)==mp_open)&&(left_type(p)==mp_explicit) ) { 
7540   delx=x_coord(p)-left_x(p); dely=y_coord(p)-left_y(p);
7541   if ( (delx==0)&&(dely==0) ) { 
7542     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
7543   } else { 
7544     right_type(p)=mp_given; right_given(p)=mp_n_arg(mp, delx,dely);
7545   }
7546 }
7547
7548 @ Linear equations need to be solved whenever |n>1|; and also when |n=1|
7549 and exactly one of the breakpoints involves a curl. The simplest case occurs
7550 when |n=1| and there is a curl at both breakpoints; then we simply draw
7551 a straight line.
7552
7553 But before coding up the simple cases, we might as well face the general case,
7554 since we must deal with it sooner or later, and since the general case
7555 is likely to give some insight into the way simple cases can be handled best.
7556
7557 When there is no cycle, the linear equations to be solved form a tridiagonal
7558 system, and we can apply the standard technique of Gaussian elimination
7559 to convert that system to a sequence of equations of the form
7560 $$\theta_0+u_0\theta_1=v_0,\quad
7561 \theta_1+u_1\theta_2=v_1,\quad\ldots,\quad
7562 \theta_{n-1}+u_{n-1}\theta_n=v_{n-1},\quad
7563 \theta_n=v_n.$$
7564 It is possible to do this diagonalization while generating the equations.
7565 Once $\theta_n$ is known, it is easy to determine $\theta_{n-1}$, \dots,
7566 $\theta_1$, $\theta_0$; thus, the equations will be solved.
7567
7568 The procedure is slightly more complex when there is a cycle, but the
7569 basic idea will be nearly the same. In the cyclic case the right-hand
7570 sides will be $v_k+w_k\theta_0$ instead of simply $v_k$, and we will start
7571 the process off with $u_0=v_0=0$, $w_0=1$. The final equation will be not
7572 $\theta_n=v_n$ but $\theta_n+u_n\theta_1=v_n+w_n\theta_0$; an appropriate
7573 ending routine will take account of the fact that $\theta_n=\theta_0$ and
7574 eliminate the $w$'s from the system, after which the solution can be
7575 obtained as before.
7576
7577 When $u_k$, $v_k$, and $w_k$ are being computed, the three pointer
7578 variables |r|, |s|,~|t| will point respectively to knots |k-1|, |k|,
7579 and~|k+1|. The $u$'s and $w$'s are scaled by $2^{28}$, i.e., they are
7580 of type |fraction|; the $\theta$'s and $v$'s are of type |angle|.
7581
7582 @<Glob...@>=
7583 angle *theta; /* values of $\theta_k$ */
7584 fraction *uu; /* values of $u_k$ */
7585 angle *vv; /* values of $v_k$ */
7586 fraction *ww; /* values of $w_k$ */
7587
7588 @ @<Allocate or initialize ...@>=
7589 mp->theta = NULL;
7590 mp->uu = NULL;
7591 mp->vv = NULL;
7592 mp->ww = NULL;
7593
7594 @ @<Dealloc variables@>=
7595 xfree(mp->theta);
7596 xfree(mp->uu);
7597 xfree(mp->vv);
7598 xfree(mp->ww);
7599
7600 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
7601 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l);
7602
7603 @ @c
7604 void mp_reallocate_paths (MP mp, int l) {
7605   XREALLOC (mp->delta_x, l, scaled);
7606   XREALLOC (mp->delta_y, l, scaled);
7607   XREALLOC (mp->delta,   l, scaled);
7608   XREALLOC (mp->psi,     l, angle);
7609   XREALLOC (mp->theta,   l, angle);
7610   XREALLOC (mp->uu,      l, fraction);
7611   XREALLOC (mp->vv,      l, angle);
7612   XREALLOC (mp->ww,      l, fraction);
7613   mp->path_size = l;
7614 }
7615
7616 @ Our immediate problem is to get the ball rolling by setting up the
7617 first equation or by realizing that no equations are needed, and to fit
7618 this initialization into a framework suitable for the overall computation.
7619
7620 @<Declare the procedure called |solve_choices|@>=
7621 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>;
7622 void mp_solve_choices (MP mp,pointer p, pointer q, halfword n) {
7623   int k; /* current knot number */
7624   pointer r,s,t; /* registers for list traversal */
7625   @<Other local variables for |solve_choices|@>;
7626   k=0; s=p; r=0;
7627   while (1) { 
7628     t=link(s);
7629     if ( k==0 ) {
7630       @<Get the linear equations started; or |return|
7631         with the control points in place, if linear equations
7632         needn't be solved@>
7633     } else  { 
7634       switch (left_type(s)) {
7635       case mp_end_cycle: case mp_open:
7636         @<Set up equation to match mock curvatures
7637           at $z_k$; then |goto found| with $\theta_n$
7638           adjusted to equal $\theta_0$, if a cycle has ended@>;
7639         break;
7640       case mp_curl:
7641         @<Set up equation for a curl at $\theta_n$
7642           and |goto found|@>;
7643         break;
7644       case mp_given:
7645         @<Calculate the given value of $\theta_n$
7646           and |goto found|@>;
7647         break;
7648       } /* there are no other cases */
7649     }
7650     r=s; s=t; incr(k);
7651   }
7652 FOUND:
7653   @<Finish choosing angles and assigning control points@>;
7654 }
7655
7656 @ On the first time through the loop, we have |k=0| and |r| is not yet
7657 defined. The first linear equation, if any, will have $A_0=B_0=0$.
7658
7659 @<Get the linear equations started...@>=
7660 switch (right_type(s)) {
7661 case mp_given: 
7662   if ( left_type(t)==mp_given ) {
7663     @<Reduce to simple case of two givens  and |return|@>
7664   } else {
7665     @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>;
7666   }
7667   break;
7668 case mp_curl: 
7669   if ( left_type(t)==mp_curl ) {
7670     @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>
7671   } else {
7672     @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>;
7673   }
7674   break;
7675 case mp_open: 
7676   mp->uu[0]=0; mp->vv[0]=0; mp->ww[0]=fraction_one;
7677   /* this begins a cycle */
7678   break;
7679 } /* there are no other cases */
7680
7681 @ The general equation that specifies equality of mock curvature at $z_k$ is
7682 $$A_k\theta_{k-1}+(B_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k,$$
7683 as derived above. We want to combine this with the already-derived equation
7684 $\theta_{k-1}+u_{k-1}\theta_k=v_{k-1}+w_{k-1}\theta_0$ in order to obtain
7685 a new equation
7686 $\theta_k+u_k\theta\k=v_k+w_k\theta_0$. This can be done by dividing the
7687 equation
7688 $$(B_k-u_{k-1}A_k+C_k)\theta_k+D_k\theta\k=-B_k\psi_k-D_k\psi\k-A_kv_{k-1}
7689     -A_kw_{k-1}\theta_0$$
7690 by $B_k-u_{k-1}A_k+C_k$. The trick is to do this carefully with
7691 fixed-point arithmetic, avoiding the chance of overflow while retaining
7692 suitable precision.
7693
7694 The calculations will be performed in several registers that
7695 provide temporary storage for intermediate quantities.
7696
7697 @<Other local variables for |solve_choices|@>=
7698 fraction aa,bb,cc,ff,acc; /* temporary registers */
7699 scaled dd,ee; /* likewise, but |scaled| */
7700 scaled lt,rt; /* tension values */
7701
7702 @ @<Set up equation to match mock curvatures...@>=
7703 { @<Calculate the values $\\{aa}=A_k/B_k$, $\\{bb}=D_k/C_k$,
7704     $\\{dd}=(3-\alpha_{k-1})d_{k,k+1}$, $\\{ee}=(3-\beta\k)d_{k-1,k}$,
7705     and $\\{cc}=(B_k-u_{k-1}A_k)/B_k$@>;
7706   @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>;
7707   mp->uu[k]=mp_take_fraction(mp, ff,bb);
7708   @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>;
7709   if ( left_type(s)==mp_end_cycle ) {
7710     @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>;
7711   }
7712 }
7713
7714 @ Since tension values are never less than 3/4, the values |aa| and
7715 |bb| computed here are never more than 4/5.
7716
7717 @<Calculate the values $\\{aa}=...@>=
7718 if ( abs(right_tension(r))==unity) { 
7719   aa=fraction_half; dd=2*mp->delta[k];
7720 } else { 
7721   aa=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(right_tension(r))-unity);
7722   dd=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k],
7723     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(right_tension(r))));
7724 }
7725 if ( abs(left_tension(t))==unity ){ 
7726   bb=fraction_half; ee=2*mp->delta[k-1];
7727 } else { 
7728   bb=mp_make_fraction(mp, unity,3*abs(left_tension(t))-unity);
7729   ee=mp_take_fraction(mp, mp->delta[k-1],
7730     fraction_three-mp_make_fraction(mp, unity,abs(left_tension(t))));
7731 }
7732 cc=fraction_one-mp_take_fraction(mp, mp->uu[k-1],aa)
7733
7734 @ The ratio to be calculated in this step can be written in the form
7735 $$\beta_k^2\cdot\\{ee}\over\beta_k^2\cdot\\{ee}+\alpha_k^2\cdot
7736   \\{cc}\cdot\\{dd},$$
7737 because of the quantities just calculated. The values of |dd| and |ee|
7738 will not be needed after this step has been performed.
7739
7740 @<Calculate the ratio $\\{ff}=C_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$@>=
7741 dd=mp_take_fraction(mp, dd,cc); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(s));
7742 if ( lt!=rt ) { /* $\beta_k^{-1}\ne\alpha_k^{-1}$ */
7743   if ( lt<rt ) { 
7744     ff=mp_make_fraction(mp, lt,rt);
7745     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\alpha_k^2/\beta_k^2$ */
7746     dd=mp_take_fraction(mp, dd,ff);
7747   } else { 
7748     ff=mp_make_fraction(mp, rt,lt);
7749     ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff); /* $\beta_k^2/\alpha_k^2$ */
7750     ee=mp_take_fraction(mp, ee,ff);
7751   }
7752 }
7753 ff=mp_make_fraction(mp, ee,ee+dd)
7754
7755 @ The value of $u_{k-1}$ will be |<=1| except when $k=1$ and the previous
7756 equation was specified by a curl. In that case we must use a special
7757 method of computation to prevent overflow.
7758
7759 Fortunately, the calculations turn out to be even simpler in this ``hard''
7760 case. The curl equation makes $w_0=0$ and $v_0=-u_0\psi_1$, hence
7761 $-B_1\psi_1-A_1v_0=-(B_1-u_0A_1)\psi_1=-\\{cc}\cdot B_1\psi_1$.
7762
7763 @<Calculate the values of $v_k$ and $w_k$@>=
7764 acc=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k+1],mp->uu[k]);
7765 if ( right_type(r)==mp_curl ) { 
7766   mp->ww[k]=0;
7767   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],fraction_one-ff);
7768 } else { 
7769   ff=mp_make_fraction(mp, fraction_one-ff,cc); /* this is
7770     $B_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)<5$ */
7771   acc=acc-mp_take_fraction(mp, mp->psi[k],ff);
7772   ff=mp_take_fraction(mp, ff,aa); /* this is $A_k/(C_k+B_k-u_{k-1}A_k)$ */
7773   mp->vv[k]=acc-mp_take_fraction(mp, mp->vv[k-1],ff);
7774   if ( mp->ww[k-1]==0 ) mp->ww[k]=0;
7775   else mp->ww[k]=-mp_take_fraction(mp, mp->ww[k-1],ff);
7776 }
7777
7778 @ When a complete cycle has been traversed, we have $\theta_k+u_k\theta\k=
7779 v_k+w_k\theta_0$, for |1<=k<=n|. We would like to determine the value of
7780 $\theta_n$ and reduce the system to the form $\theta_k+u_k\theta\k=v_k$
7781 for |0<=k<n|, so that the cyclic case can be finished up just as if there
7782 were no cycle.
7783
7784 The idea in the following code is to observe that
7785 $$\eqalign{\theta_n&=v_n+w_n\theta_0-u_n\theta_1=\cdots\cr
7786 &=v_n+w_n\theta_0-u_n\bigl(v_1+w_1\theta_0-u_1(v_2+\cdots
7787   -u_{n-2}(v_{n-1}+w_{n-1}\theta_0-u_{n-1}\theta_0))\bigr),\cr}$$
7788 so we can solve for $\theta_n=\theta_0$.
7789
7790 @<Adjust $\theta_n$ to equal $\theta_0$ and |goto found|@>=
7791
7792 aa=0; bb=fraction_one; /* we have |k=n| */
7793 do {  decr(k);
7794 if ( k==0 ) k=n;
7795   aa=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp, aa,mp->uu[k]);
7796   bb=mp->ww[k]-mp_take_fraction(mp, bb,mp->uu[k]);
7797 } while (k!=n); /* now $\theta_n=\\{aa}+\\{bb}\cdot\theta_n$ */
7798 aa=mp_make_fraction(mp, aa,fraction_one-bb);
7799 mp->theta[n]=aa; mp->vv[0]=aa;
7800 for (k=1;k<=n-1;k++) {
7801   mp->vv[k]=mp->vv[k]+mp_take_fraction(mp, aa,mp->ww[k]);
7802 }
7803 goto FOUND;
7804 }
7805
7806 @ @d reduce_angle(A) if ( abs((A))>one_eighty_deg ) {
7807   if ( (A)>0 ) (A)=(A)-three_sixty_deg; else (A)=(A)+three_sixty_deg; }
7808
7809 @<Calculate the given value of $\theta_n$...@>=
7810
7811   mp->theta[n]=left_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[n-1],mp->delta_y[n-1]);
7812   reduce_angle(mp->theta[n]);
7813   goto FOUND;
7814 }
7815
7816 @ @<Set up the equation for a given value of $\theta_0$@>=
7817
7818   mp->vv[0]=right_given(s)-mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7819   reduce_angle(mp->vv[0]);
7820   mp->uu[0]=0; mp->ww[0]=0;
7821 }
7822
7823 @ @<Set up the equation for a curl at $\theta_0$@>=
7824 { cc=right_curl(s); lt=abs(left_tension(t)); rt=abs(right_tension(s));
7825   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7826     mp->uu[0]=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7827   else 
7828     mp->uu[0]=mp_curl_ratio(mp, cc,rt,lt);
7829   mp->vv[0]=-mp_take_fraction(mp, mp->psi[1],mp->uu[0]); mp->ww[0]=0;
7830 }
7831
7832 @ @<Set up equation for a curl at $\theta_n$...@>=
7833 { cc=left_curl(s); lt=abs(left_tension(s)); rt=abs(right_tension(r));
7834   if ( (rt==unity)&&(lt==unity) )
7835     ff=mp_make_fraction(mp, cc+cc+unity,cc+two);
7836   else 
7837     ff=mp_curl_ratio(mp, cc,lt,rt);
7838   mp->theta[n]=-mp_make_fraction(mp, mp_take_fraction(mp, mp->vv[n-1],ff),
7839     fraction_one-mp_take_fraction(mp, ff,mp->uu[n-1]));
7840   goto FOUND;
7841 }
7842
7843 @ The |curl_ratio| subroutine has three arguments, which our previous notation
7844 encourages us to call $\gamma$, $\alpha^{-1}$, and $\beta^{-1}$. It is
7845 a somewhat tedious program to calculate
7846 $${(3-\alpha)\alpha^2\gamma+\beta^3\over
7847   \alpha^3\gamma+(3-\beta)\beta^2},$$
7848 with the result reduced to 4 if it exceeds 4. (This reduction of curl
7849 is necessary only if the curl and tension are both large.)
7850 The values of $\alpha$ and $\beta$ will be at most~4/3.
7851
7852 @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7853 fraction mp_curl_ratio (MP mp,scaled gamma, scaled a_tension, 
7854                         scaled b_tension) {
7855   fraction alpha,beta,num,denom,ff; /* registers */
7856   alpha=mp_make_fraction(mp, unity,a_tension);
7857   beta=mp_make_fraction(mp, unity,b_tension);
7858   if ( alpha<=beta ) {
7859     ff=mp_make_fraction(mp, alpha,beta); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7860     gamma=mp_take_fraction(mp, gamma,ff);
7861     beta=beta / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7862     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+three-beta;
7863     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7864   } else { 
7865     ff=mp_make_fraction(mp, beta,alpha); ff=mp_take_fraction(mp, ff,ff);
7866     beta=mp_take_fraction(mp, beta,ff) / 010000; /* convert |fraction| to |scaled| */
7867     denom=mp_take_fraction(mp, gamma,alpha)+(ff / 1365)-beta;
7868       /* $1365\approx 2^{12}/3$ */
7869     num=mp_take_fraction(mp, gamma,fraction_three-alpha)+beta;
7870   }
7871   if ( num>=denom+denom+denom+denom ) return fraction_four;
7872   else return mp_make_fraction(mp, num,denom);
7873 }
7874
7875 @ We're in the home stretch now.
7876
7877 @<Finish choosing angles and assigning control points@>=
7878 for (k=n-1;k>=0;k--) {
7879   mp->theta[k]=mp->vv[k]-mp_take_fraction(mp,mp->theta[k+1],mp->uu[k]);
7880 }
7881 s=p; k=0;
7882 do {  
7883   t=link(s);
7884   mp_n_sin_cos(mp, mp->theta[k]); mp->st=mp->n_sin; mp->ct=mp->n_cos;
7885   mp_n_sin_cos(mp, -mp->psi[k+1]-mp->theta[k+1]); mp->sf=mp->n_sin; mp->cf=mp->n_cos;
7886   mp_set_controls(mp, s,t,k);
7887   incr(k); s=t;
7888 } while (k!=n)
7889
7890 @ The |set_controls| routine actually puts the control points into
7891 a pair of consecutive nodes |p| and~|q|. Global variables are used to
7892 record the values of $\sin\theta$, $\cos\theta$, $\sin\phi$, and
7893 $\cos\phi$ needed in this calculation.
7894
7895 @<Glob...@>=
7896 fraction st;
7897 fraction ct;
7898 fraction sf;
7899 fraction cf; /* sines and cosines */
7900
7901 @ @<Declare subroutines needed by |solve_choices|@>=
7902 void mp_set_controls (MP mp,pointer p, pointer q, integer k) {
7903   fraction rr,ss; /* velocities, divided by thrice the tension */
7904   scaled lt,rt; /* tensions */
7905   fraction sine; /* $\sin(\theta+\phi)$ */
7906   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7907   rr=mp_velocity(mp, mp->st,mp->ct,mp->sf,mp->cf,rt);
7908   ss=mp_velocity(mp, mp->sf,mp->cf,mp->st,mp->ct,lt);
7909   if ( (right_tension(p)<0)||(left_tension(q)<0) ) {
7910     @<Decrease the velocities,
7911       if necessary, to stay inside the bounding triangle@>;
7912   }
7913   right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7914                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->ct)-
7915                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->st),rr);
7916   right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, 
7917                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->ct)+
7918                           mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->st),rr);
7919   left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7920                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->cf)+
7921                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->sf),ss);
7922   left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, 
7923                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[k],mp->cf)-
7924                          mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[k],mp->sf),ss);
7925   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7926 }
7927
7928 @ The boundedness conditions $\\{rr}\L\sin\phi\,/\sin(\theta+\phi)$ and
7929 $\\{ss}\L\sin\theta\,/\sin(\theta+\phi)$ are to be enforced if $\sin\theta$,
7930 $\sin\phi$, and $\sin(\theta+\phi)$ all have the same sign. Otherwise
7931 there is no ``bounding triangle.''
7932 @:at_least_}{\&{atleast} primitive@>
7933
7934 @<Decrease the velocities, if necessary...@>=
7935 if (((mp->st>=0)&&(mp->sf>=0))||((mp->st<=0)&&(mp->sf<=0)) ) {
7936   sine=mp_take_fraction(mp, abs(mp->st),mp->cf)+
7937                             mp_take_fraction(mp, abs(mp->sf),mp->ct);
7938   if ( sine>0 ) {
7939     sine=mp_take_fraction(mp, sine,fraction_one+unity); /* safety factor */
7940     if ( right_tension(p)<0 )
7941      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->sf),fraction_one,rr,sine)<0 )
7942       rr=mp_make_fraction(mp, abs(mp->sf),sine);
7943     if ( left_tension(q)<0 )
7944      if ( mp_ab_vs_cd(mp, abs(mp->st),fraction_one,ss,sine)<0 )
7945       ss=mp_make_fraction(mp, abs(mp->st),sine);
7946   }
7947 }
7948
7949 @ Only the simple cases remain to be handled.
7950
7951 @<Reduce to simple case of two givens and |return|@>=
7952
7953   aa=mp_n_arg(mp, mp->delta_x[0],mp->delta_y[0]);
7954   mp_n_sin_cos(mp, right_given(p)-aa); mp->ct=mp->n_cos; mp->st=mp->n_sin;
7955   mp_n_sin_cos(mp, left_given(q)-aa); mp->cf=mp->n_cos; mp->sf=-mp->n_sin;
7956   mp_set_controls(mp, p,q,0); return;
7957 }
7958
7959 @ @<Reduce to simple case of straight line and |return|@>=
7960
7961   right_type(p)=mp_explicit; left_type(q)=mp_explicit;
7962   lt=abs(left_tension(q)); rt=abs(right_tension(p));
7963   if ( rt==unity ) {
7964     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7965     else right_x(p)=x_coord(p)+((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7966     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7967     else right_y(p)=y_coord(p)+((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7968   } else { 
7969     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*rt); /* $\alpha/3$ */
7970     right_x(p)=x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7971     right_y(p)=y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7972   }
7973   if ( lt==unity ) {
7974     if ( mp->delta_x[0]>=0 ) left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]+1) / 3);
7975     else left_x(q)=x_coord(q)-((mp->delta_x[0]-1) / 3);
7976     if ( mp->delta_y[0]>=0 ) left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]+1) / 3);
7977     else left_y(q)=y_coord(q)-((mp->delta_y[0]-1) / 3);
7978   } else  { 
7979     ff=mp_make_fraction(mp, unity,3*lt); /* $\beta/3$ */
7980     left_x(q)=x_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_x[0],ff);
7981     left_y(q)=y_coord(q)-mp_take_fraction(mp, mp->delta_y[0],ff);
7982   }
7983   return;
7984 }
7985
7986 @* \[19] Measuring paths.
7987 \MP's \&{llcorner}, \&{lrcorner}, \&{ulcorner}, and \&{urcorner} operators
7988 allow the user to measure the bounding box of anything that can go into a
7989 picture.  It's easy to get rough bounds on the $x$ and $y$ extent of a path
7990 by just finding the bounding box of the knots and the control points. We
7991 need a more accurate version of the bounding box, but we can still use the
7992 easy estimate to save time by focusing on the interesting parts of the path.
7993
7994 @ Computing an accurate bounding box involves a theme that will come up again
7995 and again. Given a Bernshte{\u\i}n polynomial
7996 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
7997 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=\sum_k{n\choose k}t^k(1-t)^{n-k}z_k,$$
7998 we can conveniently bisect its range as follows:
7999
8000 \smallskip
8001 \textindent{1)} Let $z_k^{(0)}=z_k$, for |0<=k<=n|.
8002
8003 \smallskip
8004 \textindent{2)} Let $z_k^{(j+1)}={1\over2}(z_k^{(j)}+z\k^{(j)})$, for
8005 |0<=k<n-j|, for |0<=j<n|.
8006
8007 \smallskip\noindent
8008 Then
8009 $$B(z_0,z_1,\ldots,z_n;t)=B(z_0^{(0)},z_0^{(1)},\ldots,z_0^{(n)};2t)
8010  =B(z_0^{(n)},z_1^{(n-1)},\ldots,z_n^{(0)};2t-1).$$
8011 This formula gives us the coefficients of polynomials to use over the ranges
8012 $0\L t\L{1\over2}$ and ${1\over2}\L t\L1$.
8013
8014 @ Now here's a subroutine that's handy for all sorts of path computations:
8015 Given a quadratic polynomial $B(a,b,c;t)$, the |crossing_point| function
8016 returns the unique |fraction| value |t| between 0 and~1 at which
8017 $B(a,b,c;t)$ changes from positive to negative, or returns
8018 |t=fraction_one+1| if no such value exists. If |a<0| (so that $B(a,b,c;t)$
8019 is already negative at |t=0|), |crossing_point| returns the value zero.
8020
8021 @d no_crossing {  return (fraction_one+1); }
8022 @d one_crossing { return fraction_one; }
8023 @d zero_crossing { return 0; }
8024 @d mp_crossing_point(M,A,B,C) mp_do_crossing_point(A,B,C)
8025
8026 @c fraction mp_do_crossing_point (integer a, integer b, integer c) {
8027   integer d; /* recursive counter */
8028   integer x,xx,x0,x1,x2; /* temporary registers for bisection */
8029   if ( a<0 ) zero_crossing;
8030   if ( c>=0 ) { 
8031     if ( b>=0 ) {
8032       if ( c>0 ) { no_crossing; }
8033       else if ( (a==0)&&(b==0) ) { no_crossing;} 
8034       else { one_crossing; } 
8035     }
8036     if ( a==0 ) zero_crossing;
8037   } else if ( a==0 ) {
8038     if ( b<=0 ) zero_crossing;
8039   }
8040   @<Use bisection to find the crossing point, if one exists@>;
8041 }
8042
8043 @ The general bisection method is quite simple when $n=2$, hence
8044 |crossing_point| does not take much time. At each stage in the
8045 recursion we have a subinterval defined by |l| and~|j| such that
8046 $B(a,b,c;2^{-l}(j+t))=B(x_0,x_1,x_2;t)$, and we want to ``zero in'' on
8047 the subinterval where $x_0\G0$ and $\min(x_1,x_2)<0$.
8048
8049 It is convenient for purposes of calculation to combine the values
8050 of |l| and~|j| in a single variable $d=2^l+j$, because the operation
8051 of bisection then corresponds simply to doubling $d$ and possibly
8052 adding~1. Furthermore it proves to be convenient to modify
8053 our previous conventions for bisection slightly, maintaining the
8054 variables $X_0=2^lx_0$, $X_1=2^l(x_0-x_1)$, and $X_2=2^l(x_1-x_2)$.
8055 With these variables the conditions $x_0\ge0$ and $\min(x_1,x_2)<0$ are
8056 equivalent to $\max(X_1,X_1+X_2)>X_0\ge0$.
8057
8058 The following code maintains the invariant relations
8059 $0\L|x0|<\max(|x1|,|x1|+|x2|)$,
8060 $\vert|x1|\vert<2^{30}$, $\vert|x2|\vert<2^{30}$;
8061 it has been constructed in such a way that no arithmetic overflow
8062 will occur if the inputs satisfy
8063 $a<2^{30}$, $\vert a-b\vert<2^{30}$, and $\vert b-c\vert<2^{30}$.
8064
8065 @<Use bisection to find the crossing point...@>=
8066 d=1; x0=a; x1=a-b; x2=b-c;
8067 do {  
8068   x=half(x1+x2);
8069   if ( x1-x0>x0 ) { 
8070     x2=x; x0+=x0; d+=d;  
8071   } else { 
8072     xx=x1+x-x0;
8073     if ( xx>x0 ) { 
8074       x2=x; x0+=x0; d+=d;
8075     }  else { 
8076       x0=x0-xx;
8077       if ( x<=x0 ) { if ( x+x2<=x0 ) no_crossing; }
8078       x1=x; d=d+d+1;
8079     }
8080   }
8081 } while (d<fraction_one);
8082 return (d-fraction_one)
8083
8084 @ Here is a routine that computes the $x$ or $y$ coordinate of the point on
8085 a cubic corresponding to the |fraction| value~|t|.
8086
8087 It is convenient to define a \.{WEB} macro |t_of_the_way| such that
8088 |t_of_the_way(a,b)| expands to |a-(a-b)*t|, i.e., to |t[a,b]|.
8089
8090 @d t_of_the_way(A,B) ((A)-mp_take_fraction(mp,((A)-(B)),t))
8091
8092 @c scaled mp_eval_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, fraction t) {
8093   scaled x1,x2,x3; /* intermediate values */
8094   x1=t_of_the_way(knot_coord(p),right_coord(p));
8095   x2=t_of_the_way(right_coord(p),left_coord(q));
8096   x3=t_of_the_way(left_coord(q),knot_coord(q));
8097   x1=t_of_the_way(x1,x2);
8098   x2=t_of_the_way(x2,x3);
8099   return t_of_the_way(x1,x2);
8100 }
8101
8102 @ The actual bounding box information is stored in global variables.
8103 Since it is convenient to address the $x$ and $y$ information
8104 separately, we define arrays indexed by |x_code..y_code| and use
8105 macros to give them more convenient names.
8106
8107 @<Types...@>=
8108 enum mp_bb_code  {
8109   mp_x_code=0, /* index for |minx| and |maxx| */
8110   mp_y_code /* index for |miny| and |maxy| */
8111 } ;
8112
8113
8114 @d minx mp->bbmin[mp_x_code]
8115 @d maxx mp->bbmax[mp_x_code]
8116 @d miny mp->bbmin[mp_y_code]
8117 @d maxy mp->bbmax[mp_y_code]
8118
8119 @<Glob...@>=
8120 scaled bbmin[mp_y_code+1];
8121 scaled bbmax[mp_y_code+1]; 
8122 /* the result of procedures that compute bounding box information */
8123
8124 @ Now we're ready for the key part of the bounding box computation.
8125 The |bound_cubic| procedure updates |bbmin[c]| and |bbmax[c]| based on
8126 $$B(\hbox{|knot_coord(p)|}, \hbox{|right_coord(p)|},
8127     \hbox{|left_coord(q)|}, \hbox{|knot_coord(q)|};t)
8128 $$
8129 for $0<t\le1$.  In other words, the procedure adjusts the bounds to
8130 accommodate |knot_coord(q)| and any extremes over the range $0<t<1$.
8131 The |c| parameter is |x_code| or |y_code|.
8132
8133 @c void mp_bound_cubic (MP mp,pointer p, pointer q, small_number c) {
8134   boolean wavy; /* whether we need to look for extremes */
8135   scaled del1,del2,del3,del,dmax; /* proportional to the control
8136      points of a quadratic derived from a cubic */
8137   fraction t,tt; /* where a quadratic crosses zero */
8138   scaled x; /* a value that |bbmin[c]| and |bbmax[c]| must accommodate */
8139   x=knot_coord(q);
8140   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8141   @<Check the control points against the bounding box and set |wavy:=true|
8142     if any of them lie outside@>;
8143   if ( wavy ) {
8144     del1=right_coord(p)-knot_coord(p);
8145     del2=left_coord(q)-right_coord(p);
8146     del3=knot_coord(q)-left_coord(q);
8147     @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy;
8148       also set |del| to the first nonzero element of |(del1,del2,del3)|@>;
8149     if ( del<0 ) {
8150       negate(del1); negate(del2); negate(del3);
8151     };
8152     t=mp_crossing_point(mp, del1,del2,del3);
8153     if ( t<fraction_one ) {
8154       @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>;
8155     }
8156   }
8157 }
8158
8159 @ @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>=
8160 if ( x<mp->bbmin[c] ) mp->bbmin[c]=x;
8161 if ( x>mp->bbmax[c] ) mp->bbmax[c]=x
8162
8163 @ @<Check the control points against the bounding box and set...@>=
8164 wavy=true;
8165 if ( mp->bbmin[c]<=right_coord(p) )
8166   if ( right_coord(p)<=mp->bbmax[c] )
8167     if ( mp->bbmin[c]<=left_coord(q) )
8168       if ( left_coord(q)<=mp->bbmax[c] )
8169         wavy=false
8170
8171 @ If |del1=del2=del3=0|, it's impossible to obey the title of this
8172 section. We just set |del=0| in that case.
8173
8174 @<Scale up |del1|, |del2|, and |del3| for greater accuracy...@>=
8175 if ( del1!=0 ) del=del1;
8176 else if ( del2!=0 ) del=del2;
8177 else del=del3;
8178 if ( del!=0 ) {
8179   dmax=abs(del1);
8180   if ( abs(del2)>dmax ) dmax=abs(del2);
8181   if ( abs(del3)>dmax ) dmax=abs(del3);
8182   while ( dmax<fraction_half ) {
8183     dmax+=dmax; del1+=del1; del2+=del2; del3+=del3;
8184   }
8185 }
8186
8187 @ Since |crossing_point| has tried to choose |t| so that
8188 $B(|del1|,|del2|,|del3|;\tau)$ crosses zero at $\tau=|t|$ with negative
8189 slope, the value of |del2| computed below should not be positive.
8190 But rounding error could make it slightly positive in which case we
8191 must cut it to zero to avoid confusion.
8192
8193 @<Test the extremes of the cubic against the bounding box@>=
8194
8195   x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t);
8196   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8197   del2=t_of_the_way(del2,del3);
8198     /* now |0,del2,del3| represent the derivative on the remaining interval */
8199   if ( del2>0 ) del2=0;
8200   tt=mp_crossing_point(mp, 0,-del2,-del3);
8201   if ( tt<fraction_one ) {
8202     @<Test the second extreme against the bounding box@>;
8203   }
8204 }
8205
8206 @ @<Test the second extreme against the bounding box@>=
8207 {
8208    x=mp_eval_cubic(mp, p,q,t_of_the_way(tt,fraction_one));
8209   @<Adjust |bbmin[c]| and |bbmax[c]| to accommodate |x|@>;
8210 }
8211
8212 @ Finding the bounding box of a path is basically a matter of applying
8213 |bound_cubic| twice for each pair of adjacent knots.
8214
8215 @c void mp_path_bbox (MP mp,pointer h) {
8216   pointer p,q; /* a pair of adjacent knots */
8217    minx=x_coord(h); miny=y_coord(h);
8218   maxx=minx; maxy=miny;
8219   p=h;
8220   do {  
8221     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) return;
8222     q=link(p);
8223     mp_bound_cubic(mp, x_loc(p),x_loc(q),mp_x_code);
8224     mp_bound_cubic(mp, y_loc(p),y_loc(q),mp_y_code);
8225     p=q;
8226   } while (p!=h);
8227 }
8228
8229 @ Another important way to measure a path is to find its arc length.  This
8230 is best done by using the general bisection algorithm to subdivide the path
8231 until obtaining ``well behaved'' subpaths whose arc lengths can be approximated
8232 by simple means.
8233
8234 Since the arc length is the integral with respect to time of the magnitude of
8235 the velocity, it is natural to use Simpson's rule for the approximation.
8236 @^Simpson's rule@>
8237 If $\dot B(t)$ is the spline velocity, Simpson's rule gives
8238 $$ \vb\dot B(0)\vb + 4\vb\dot B({1\over2})\vb + \vb\dot B(1)\vb \over 6 $$
8239 for the arc length of a path of length~1.  For a cubic spline
8240 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$, the time derivative $\dot B(t)$ is
8241 $3B(dz_0,dz_1,dz_2;t)$, where $dz_i=z_{i+1}-z_i$.  Hence the arc length
8242 approximation is
8243 $$ {\vb dz_0\vb \over 2} + 2\vb dz_{02}\vb + {\vb dz_2\vb \over 2}, $$
8244 where
8245 $$ dz_{02}={1\over2}\left({dz_0+dz_1\over 2}+{dz_1+dz_2\over 2}\right)$$
8246 is the result of the bisection algorithm.
8247
8248 @ The remaining problem is how to decide when a subpath is ``well behaved.''
8249 This could be done via the theoretical error bound for Simpson's rule,
8250 @^Simpson's rule@>
8251 but this is impractical because it requires an estimate of the fourth
8252 derivative of the quantity being integrated.  It is much easier to just perform
8253 a bisection step and see how much the arc length estimate changes.  Since the
8254 error for Simpson's rule is proportional to the fourth power of the sample
8255 spacing, the remaining error is typically about $1\over16$ of the amount of
8256 the change.  We say ``typically'' because the error has a pseudo-random behavior
8257 that could cause the two estimates to agree when each contain large errors.
8258
8259 To protect against disasters such as undetected cusps, the bisection process
8260 should always continue until all the $dz_i$ vectors belong to a single
8261 $90^\circ$ sector.  This ensures that no point on the spline can have velocity
8262 less than 70\% of the minimum of $\vb dz_0\vb$, $\vb dz_1\vb$ and $\vb dz_2\vb$.
8263 If such a spline happens to produce an erroneous arc length estimate that
8264 is little changed by bisection, the amount of the error is likely to be fairly
8265 small.  We will try to arrange things so that freak accidents of this type do
8266 not destroy the inverse relationship between the \&{arclength} and
8267 \&{arctime} operations.
8268 @:arclength_}{\&{arclength} primitive@>
8269 @:arctime_}{\&{arctime} primitive@>
8270
8271 @ The \&{arclength} and \&{arctime} operations are both based on a recursive
8272 @^recursion@>
8273 function that finds the arc length of a cubic spline given $dz_0$, $dz_1$,
8274 $dz_2$. This |arc_test| routine also takes an arc length goal |a_goal| and
8275 returns the time when the arc length reaches |a_goal| if there is such a time.
8276 Thus the return value is either an arc length less than |a_goal| or, if the
8277 arc length would be at least |a_goal|, it returns a time value decreased by
8278 |two|.  This allows the caller to use the sign of the result to distinguish
8279 between arc lengths and time values.  On certain types of overflow, it is
8280 possible for |a_goal| and the result of |arc_test| both to be |el_gordo|.
8281 Otherwise, the result is always less than |a_goal|.
8282
8283 Rather than halving the control point coordinates on each recursive call to
8284 |arc_test|, it is better to keep them proportional to velocity on the original
8285 curve and halve the results instead.  This means that recursive calls can
8286 potentially use larger error tolerances in their arc length estimates.  How
8287 much larger depends on to what extent the errors behave as though they are
8288 independent of each other.  To save computing time, we use optimistic assumptions
8289 and increase the tolerance by a factor of about $\sqrt2$ for each recursive
8290 call.
8291
8292 In addition to the tolerance parameter, |arc_test| should also have parameters
8293 for ${1\over3}\vb\dot B(0)\vb$, ${2\over3}\vb\dot B({1\over2})\vb$, and
8294 ${1\over3}\vb\dot B(1)\vb$.  These quantities are relatively expensive to compute
8295 and they are needed in different instances of |arc_test|.
8296
8297 @c @t\4@>@<Declare subroutines needed by |arc_test|@>;
8298 scaled mp_arc_test (MP mp, scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, scaled dy1, 
8299                     scaled dx2, scaled dy2, scaled  v0, scaled v02, 
8300                     scaled v2, scaled a_goal, scaled tol) {
8301   boolean simple; /* are the control points confined to a $90^\circ$ sector? */
8302   scaled dx01, dy01, dx12, dy12, dx02, dy02;  /* bisection results */
8303   scaled v002, v022;
8304     /* twice the velocity magnitudes at $t={1\over4}$ and $t={3\over4}$ */
8305   scaled arc; /* best arc length estimate before recursion */
8306   @<Other local variables in |arc_test|@>;
8307   @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,
8308     |dx2|, |dy2|@>;
8309   @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|; if it overflows
8310     set |arc_test| and |return|@>;
8311   @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating them
8312     $45^\circ$ would put them in one quadrant.  Then set |simple| appropriately@>;
8313   if ( simple && (abs(arc-v02-halfp(v0+v2)) <= tol) ) {
8314     if ( arc < a_goal ) {
8315       return arc;
8316     } else {
8317        @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to
8318          that time minus |two|@>;
8319     }
8320   } else {
8321     @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>;
8322   }
8323 }
8324
8325 @ The |tol| value should by multiplied by $\sqrt 2$ before making recursive
8326 calls, but $1.5$ is an adequate approximation.  It is best to avoid using
8327 |make_fraction| in this inner loop.
8328 @^inner loop@>
8329
8330 @<Use one or two recursive calls to compute the |arc_test| function@>=
8331
8332   @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is as
8333     large as possible@>;
8334   tol = tol + halfp(tol);
8335   a = mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx01,dy01, dx02,dy02, v0, v002, 
8336                   halfp(v02), a_new, tol);
8337   if ( a<0 )  {
8338      return (-halfp(two-a));
8339   } else { 
8340     @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>;
8341     b = mp_arc_test(mp, dx02,dy02, dx12,dy12, dx2,dy2,
8342                     halfp(v02), v022, v2, a_new, tol);
8343     if ( b<0 )  
8344       return (-halfp(-b) - half_unit);
8345     else  
8346       return (a + half(b-a));
8347   }
8348 }
8349
8350 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8351 scaled a,b; /* results of recursive calls */
8352 scaled a_new,a_aux; /* the sum of these gives the |a_goal| */
8353
8354 @ @<Set |a_new| and |a_aux| so their sum is |2*a_goal| and |a_new| is...@>=
8355 a_aux = el_gordo - a_goal;
8356 if ( a_goal > a_aux ) {
8357   a_aux = a_goal - a_aux;
8358   a_new = el_gordo;
8359 } else { 
8360   a_new = a_goal + a_goal;
8361   a_aux = 0;
8362 }
8363
8364 @ There is no need to maintain |a_aux| at this point so we use it as a temporary
8365 to force the additions and subtractions to be done in an order that avoids
8366 overflow.
8367
8368 @<Update |a_new| to reduce |a_new+a_aux| by |a|@>=
8369 if ( a > a_aux ) {
8370   a_aux = a_aux - a;
8371   a_new = a_new + a_aux;
8372 }
8373
8374 @ This code assumes all {\it dx} and {\it dy} variables have magnitude less than
8375 |fraction_four|.  To simplify the rest of the |arc_test| routine, we strengthen
8376 this assumption by requiring the norm of each $({\it dx},{\it dy})$ pair to obey
8377 this bound.  Note that recursive calls will maintain this invariant.
8378
8379 @<Bisect the B\'ezier quadratic given by |dx0|, |dy0|, |dx1|, |dy1|,...@>=
8380 dx01 = half(dx0 + dx1);
8381 dx12 = half(dx1 + dx2);
8382 dx02 = half(dx01 + dx12);
8383 dy01 = half(dy0 + dy1);
8384 dy12 = half(dy1 + dy2);
8385 dy02 = half(dy01 + dy12)
8386
8387 @ We should be careful to keep |arc<el_gordo| so that calling |arc_test| with
8388 |a_goal=el_gordo| is guaranteed to yield the arc length.
8389
8390 @<Initialize |v002|, |v022|, and the arc length estimate |arc|;...@>=
8391 v002 = mp_pyth_add(mp, dx01+half(dx0+dx02), dy01+half(dy0+dy02));
8392 v022 = mp_pyth_add(mp, dx12+half(dx02+dx2), dy12+half(dy02+dy2));
8393 tmp = halfp(v02+2);
8394 arc1 = v002 + half(halfp(v0+tmp) - v002);
8395 arc = v022 + half(halfp(v2+tmp) - v022);
8396 if ( (arc < el_gordo-arc1) )  {
8397   arc = arc+arc1;
8398 } else { 
8399   mp->arith_error = true;
8400   if ( a_goal==el_gordo )  return (el_gordo);
8401   else return (-two);
8402 }
8403
8404 @ @<Other local variables in |arc_test|@>=
8405 scaled tmp, tmp2; /* all purpose temporary registers */
8406 scaled arc1; /* arc length estimate for the first half */
8407
8408 @ @<Test if the control points are confined to one quadrant or rotating...@>=
8409 simple = ((dx0>=0) && (dx1>=0) && (dx2>=0)) ||
8410          ((dx0<=0) && (dx1<=0) && (dx2<=0));
8411 if ( simple )
8412   simple = ((dy0>=0) && (dy1>=0) && (dy2>=0)) ||
8413            ((dy0<=0) && (dy1<=0) && (dy2<=0));
8414 if ( ! simple ) {
8415   simple = ((dx0>=dy0) && (dx1>=dy1) && (dx2>=dy2)) ||
8416            ((dx0<=dy0) && (dx1<=dy1) && (dx2<=dy2));
8417   if ( simple ) 
8418     simple = ((-dx0>=dy0) && (-dx1>=dy1) && (-dx2>=dy2)) ||
8419              ((-dx0<=dy0) && (-dx1<=dy1) && (-dx2<=dy2));
8420 }
8421
8422 @ Since Simpson's rule is based on approximating the integrand by a parabola,
8423 @^Simpson's rule@>
8424 it is appropriate to use the same approximation to decide when the integral
8425 reaches the intermediate value |a_goal|.  At this point
8426 $$\eqalign{
8427     {\vb\dot B(0)\vb\over 3} &= \hbox{|v0|}, \qquad
8428     {\vb\dot B({1\over4})\vb\over 3} = {\hbox{|v002|}\over 2}, \qquad
8429     {\vb\dot B({1\over2})\vb\over 3} = {\hbox{|v02|}\over 2}, \cr
8430     {\vb\dot B({3\over4})\vb\over 3} &= {\hbox{|v022|}\over 2}, \qquad
8431     {\vb\dot B(1)\vb\over 3} = \hbox{|v2|} \cr
8432 }
8433 $$
8434 and
8435 $$ {\vb\dot B(t)\vb\over 3} \approx
8436   \cases{B\left(\hbox{|v0|},
8437       \hbox{|v002|}-{1\over 2}\hbox{|v0|}-{1\over 4}\hbox{|v02|},
8438       {1\over 2}\hbox{|v02|}; 2t \right)&
8439     if $t\le{1\over 2}$\cr
8440   B\left({1\over 2}\hbox{|v02|},
8441       \hbox{|v022|}-{1\over 4}\hbox{|v02|}-{1\over 2}\hbox{|v2|},
8442       \hbox{|v2|}; 2t-1 \right)&
8443     if $t\ge{1\over 2}$.\cr}
8444  \eqno (*)
8445 $$
8446 We can integrate $\vb\dot B(t)\vb$ by using
8447 $$\int 3B(a,b,c;\tau)\,dt =
8448   {B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) + {\rm constant} \over {d\tau\over dt}}.
8449 $$
8450
8451 This construction allows us to find the time when the arc length reaches
8452 |a_goal| by solving a cubic equation of the form
8453 $$ B(0,a,a+b,a+b+c;\tau) = x, $$
8454 where $\tau$ is $2t$ or $2t+1$, $x$ is |a_goal| or |a_goal-arc1|, and $a$, $b$,
8455 and $c$ are the Bernshte{\u\i}n coefficients from $(*)$ divided by
8456 @^Bernshte{\u\i}n, Serge{\u\i} Natanovich@>
8457 $d\tau\over dt$.  We shall define a function |solve_rising_cubic| that finds
8458 $\tau$ given $a$, $b$, $c$, and $x$.
8459
8460 @<Estimate when the arc length reaches |a_goal| and set |arc_test| to...@>=
8461
8462   tmp = (v02 + 2) / 4;
8463   if ( a_goal<=arc1 ) {
8464     tmp2 = halfp(v0);
8465     return 
8466       (halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp2, arc1-tmp2-tmp, tmp, a_goal))- two);
8467   } else { 
8468     tmp2 = halfp(v2);
8469     return ((half_unit - two) +
8470       halfp(mp_solve_rising_cubic(mp, tmp, arc-arc1-tmp-tmp2, tmp2, a_goal-arc1)));
8471   }
8472 }
8473
8474 @ Here is the |solve_rising_cubic| routine that finds the time~$t$ when
8475 $$ B(0, a, a+b, a+b+c; t) = x. $$
8476 This routine is based on |crossing_point| but is simplified by the
8477 assumptions that $B(a,b,c;t)\ge0$ for $0\le t\le1$ and that |0<=x<=a+b+c|.
8478 If rounding error causes this condition to be violated slightly, we just ignore
8479 it and proceed with binary search.  This finds a time when the function value
8480 reaches |x| and the slope is positive.
8481
8482 @<Declare subroutines needed by |arc_test|@>=
8483 scaled mp_solve_rising_cubic (MP mp,scaled a, scaled b,  scaled c, scaled x) {
8484   scaled ab, bc, ac; /* bisection results */
8485   integer t; /* $2^k+q$ where unscaled answer is in $[q2^{-k},(q+1)2^{-k})$ */
8486   integer xx; /* temporary for updating |x| */
8487   if ( (a<0) || (c<0) ) mp_confusion(mp, "rising?");
8488 @:this can't happen rising?}{\quad rising?@>
8489   if ( x<=0 ) {
8490         return 0;
8491   } else if ( x >= a+b+c ) {
8492     return unity;
8493   } else { 
8494     t = 1;
8495     @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than
8496       |el_gordo div 3|@>;
8497     do {  
8498       t+=t;
8499       @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>;
8500       xx = x - a - ab - ac;
8501       if ( xx < -x ) { x+=x; b=ab; c=ac;  }
8502       else { x = x + xx;  a=ac; b=mp->bc; t = t+1; };
8503     } while (t < unity);
8504     return (t - unity);
8505   }
8506 }
8507
8508 @ @<Subdivide the B\'ezier quadratic defined by |a|, |b|, |c|@>=
8509 ab = half(a+b);
8510 bc = half(b+c);
8511 ac = half(ab+bc)
8512
8513 @ @d one_third_el_gordo 05252525252 /* upper bound on |a|, |b|, and |c| */
8514
8515 @<Rescale if necessary to make sure |a|, |b|, and |c| are all less than...@>=
8516 while ((a>one_third_el_gordo)||(b>one_third_el_gordo)||(c>one_third_el_gordo)) { 
8517   a = halfp(a);
8518   b = half(b);
8519   c = halfp(c);
8520   x = halfp(x);
8521 }
8522
8523 @ It is convenient to have a simpler interface to |arc_test| that requires no
8524 unnecessary arguments and ensures that each $({\it dx},{\it dy})$ pair has
8525 length less than |fraction_four|.
8526
8527 @d arc_tol   16  /* quit when change in arc length estimate reaches this */
8528
8529 @c scaled mp_do_arc_test (MP mp,scaled dx0, scaled dy0, scaled dx1, 
8530                           scaled dy1, scaled dx2, scaled dy2, scaled a_goal) {
8531   scaled v0,v1,v2; /* length of each $({\it dx},{\it dy})$ pair */
8532   scaled v02; /* twice the norm of the quadratic at $t={1\over2}$ */
8533   v0 = mp_pyth_add(mp, dx0,dy0);
8534   v1 = mp_pyth_add(mp, dx1,dy1);
8535   v2 = mp_pyth_add(mp, dx2,dy2);
8536   if ( (v0>=fraction_four) || (v1>=fraction_four) || (v2>=fraction_four) ) { 
8537     mp->arith_error = true;
8538     if ( a_goal==el_gordo )  return el_gordo;
8539     else return (-two);
8540   } else { 
8541     v02 = mp_pyth_add(mp, dx1+half(dx0+dx2), dy1+half(dy0+dy2));
8542     return (mp_arc_test(mp, dx0,dy0, dx1,dy1, dx2,dy2,
8543                                  v0, v02, v2, a_goal, arc_tol));
8544   }
8545 }
8546
8547 @ Now it is easy to find the arc length of an entire path.
8548
8549 @c scaled mp_get_arc_length (MP mp,pointer h) {
8550   pointer p,q; /* for traversing the path */
8551   scaled a,a_tot; /* current and total arc lengths */
8552   a_tot = 0;
8553   p = h;
8554   while ( right_type(p)!=mp_endpoint ){ 
8555     q = link(p);
8556     a = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8557       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8558       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), el_gordo);
8559     a_tot = mp_slow_add(mp, a, a_tot);
8560     if ( q==h ) break;  else p=q;
8561   }
8562   check_arith;
8563   return a_tot;
8564 }
8565
8566 @ The inverse operation of finding the time on a path~|h| when the arc length
8567 reaches some value |arc0| can also be accomplished via |do_arc_test|.  Some care
8568 is required to handle very large times or negative times on cyclic paths.  For
8569 non-cyclic paths, |arc0| values that are negative or too large cause
8570 |get_arc_time| to return 0 or the length of path~|h|.
8571
8572 If |arc0| is greater than the arc length of a cyclic path~|h|, the result is a
8573 time value greater than the length of the path.  Since it could be much greater,
8574 we must be prepared to compute the arc length of path~|h| and divide this into
8575 |arc0| to find how many multiples of the length of path~|h| to add.
8576
8577 @c scaled mp_get_arc_time (MP mp,pointer h, scaled  arc0) {
8578   pointer p,q; /* for traversing the path */
8579   scaled t_tot; /* accumulator for the result */
8580   scaled t; /* the result of |do_arc_test| */
8581   scaled arc; /* portion of |arc0| not used up so far */
8582   integer n; /* number of extra times to go around the cycle */
8583   if ( arc0<0 ) {
8584     @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>;
8585   }
8586   if ( arc0==el_gordo ) decr(arc0);
8587   t_tot = 0;
8588   arc = arc0;
8589   p = h;
8590   while ( (right_type(p)!=mp_endpoint) && (arc>0) ) {
8591     q = link(p);
8592     t = mp_do_arc_test(mp, right_x(p)-x_coord(p), right_y(p)-y_coord(p),
8593       left_x(q)-right_x(p), left_y(q)-right_y(p),
8594       x_coord(q)-left_x(q), y_coord(q)-left_y(q), arc);
8595     @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>;
8596     if ( q==h ) {
8597       @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic
8598         path too many times but set |arith_error:=true| and |goto done| on
8599         overflow@>;
8600     }
8601     p = q;
8602   }
8603   check_arith;
8604   return t_tot;
8605 }
8606
8607 @ @<Update |arc| and |t_tot| after |do_arc_test| has just returned |t|@>=
8608 if ( t<0 ) { t_tot = t_tot + t + two;  arc = 0;  }
8609 else { t_tot = t_tot + unity;  arc = arc - t;  }
8610
8611 @ @<Deal with a negative |arc0| value and |return|@>=
8612
8613   if ( left_type(h)==mp_endpoint ) {
8614     t_tot=0;
8615   } else { 
8616     p = mp_htap_ypoc(mp, h);
8617     t_tot = -mp_get_arc_time(mp, p, -arc0);
8618     mp_toss_knot_list(mp, p);
8619   }
8620   check_arith;
8621   return t_tot;
8622 }
8623
8624 @ @<Update |t_tot| and |arc| to avoid going around the cyclic...@>=
8625 if ( arc>0 ) { 
8626   n = arc / (arc0 - arc);
8627   arc = arc - n*(arc0 - arc);
8628   if ( t_tot > el_gordo / (n+1) ) { 
8629     mp->arith_error = true;
8630     t_tot = el_gordo;
8631     break;
8632   }
8633   t_tot = (n + 1)*t_tot;
8634 }
8635
8636 @* \[20] Data structures for pens.
8637 A Pen in \MP\ can be either elliptical or polygonal.  Elliptical pens result
8638 in \ps\ \&{stroke} commands, while anything drawn with a polygonal pen is
8639 @:stroke}{\&{stroke} command@>
8640 converted into an area fill as described in the next part of this program.
8641 The mathematics behind this process is based on simple aspects of the theory
8642 of tracings developed by Leo Guibas, Lyle Ramshaw, and Jorge Stolfi
8643 [``A kinematic framework for computational geometry,'' Proc.\ IEEE Symp.\
8644 Foundations of Computer Science {\bf 24} (1983), 100--111].
8645
8646 Polygonal pens are created from paths via \MP's \&{makepen} primitive.
8647 @:makepen_}{\&{makepen} primitive@>
8648 This path representation is almost sufficient for our purposes except that
8649 a pen path should always be a convex polygon with the vertices in
8650 counter-clockwise order.
8651 Since we will need to scan pen polygons both forward and backward, a pen
8652 should be represented as a doubly linked ring of knot nodes.  There is
8653 room for the extra back pointer because we do not need the
8654 |left_type| or |right_type| fields.  In fact, we don't need the |left_x|,
8655 |left_y|, |right_x|, or |right_y| fields either but we leave these alone
8656 so that certain procedures can operate on both pens and paths.  In particular,
8657 pens can be copied using |copy_path| and recycled using |toss_knot_list|.
8658
8659 @d knil info
8660   /* this replaces the |left_type| and |right_type| fields in a pen knot */
8661
8662 @ The |make_pen| procedure turns a path into a pen by initializing
8663 the |knil| pointers and making sure the knots form a convex polygon.
8664 Thus each cubic in the given path becomes a straight line and the control
8665 points are ignored.  If the path is not cyclic, the ends are connected by a
8666 straight line.
8667
8668 @d copy_pen(A) mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, (A)),false)
8669
8670 @c @<Declare a function called |convex_hull|@>;
8671 pointer mp_make_pen (MP mp,pointer h, boolean need_hull) {
8672   pointer p,q; /* two consecutive knots */
8673   q=h;
8674   do {  
8675     p=q; q=link(q);
8676     knil(q)=p;
8677   } while (q!=h);
8678   if ( need_hull ){ 
8679     h=mp_convex_hull(mp, h);
8680     @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>;
8681   }
8682   return h;
8683 }
8684
8685 @ The only information required about an elliptical pen is the overall
8686 transformation that has been applied to the original \&{pencircle}.
8687 @:pencircle_}{\&{pencircle} primitive@>
8688 Since it suffices to keep track of how the three points $(0,0)$, $(1,0)$,
8689 and $(0,1)$ are transformed, an elliptical pen can be stored in a single
8690 knot node and transformed as if it were a path.
8691
8692 @d pen_is_elliptical(A) ((A)==link((A)))
8693
8694 @c pointer mp_get_pen_circle (MP mp,scaled diam) {
8695   pointer h; /* the knot node to return */
8696   h=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8697   link(h)=h; knil(h)=h;
8698   originator(h)=mp_program_code;
8699   x_coord(h)=0; y_coord(h)=0;
8700   left_x(h)=diam; left_y(h)=0;
8701   right_x(h)=0; right_y(h)=diam;
8702   return h;
8703 }
8704
8705 @ If the polygon being returned by |make_pen| has only one vertex, it will
8706 be interpreted as an elliptical pen.  This is no problem since a degenerate
8707 polygon can equally well be thought of as a degenerate ellipse.  We need only
8708 initialize the |left_x|, |left_y|, |right_x|, and |right_y| fields.
8709
8710 @<Make sure |h| isn't confused with an elliptical pen@>=
8711 if ( pen_is_elliptical( h) ){ 
8712   left_x(h)=x_coord(h); left_y(h)=y_coord(h);
8713   right_x(h)=x_coord(h); right_y(h)=y_coord(h);
8714 }
8715
8716 @ We have to cheat a little here but most operations on pens only use
8717 the first three words in each knot node.
8718 @^data structure assumptions@>
8719
8720 @<Initialize a pen at |test_pen| so that it fits in nine words@>=
8721 x_coord(test_pen)=-half_unit;
8722 y_coord(test_pen)=0;
8723 x_coord(test_pen+3)=half_unit;
8724 y_coord(test_pen+3)=0;
8725 x_coord(test_pen+6)=0;
8726 y_coord(test_pen+6)=unity;
8727 link(test_pen)=test_pen+3;
8728 link(test_pen+3)=test_pen+6;
8729 link(test_pen+6)=test_pen;
8730 knil(test_pen)=test_pen+6;
8731 knil(test_pen+3)=test_pen;
8732 knil(test_pen+6)=test_pen+3
8733
8734 @ Printing a polygonal pen is very much like printing a path
8735
8736 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8737 void mp_pr_pen (MP mp,pointer h) {
8738   pointer p,q; /* for list traversal */
8739   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8740     @<Print the elliptical pen |h|@>;
8741   } else { 
8742     p=h;
8743     do {  
8744       mp_print_two(mp, x_coord(p),y_coord(p));
8745       mp_print_nl(mp, " .. ");
8746       @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is
8747         a problem@>;
8748      } while (p!=h);
8749      mp_print(mp, "cycle");
8750   }
8751 }
8752
8753 @ @<Advance |p| making sure the links are OK and |return| if there is...@>=
8754 q=link(p);
8755 if ( (q==null) || (knil(q)!=p) ) { 
8756   mp_print_nl(mp, "???"); return; /* this won't happen */
8757 @.???@>
8758 }
8759 p=q
8760
8761 @ @<Print the elliptical pen |h|@>=
8762
8763 mp_print(mp, "pencircle transformed (");
8764 mp_print_scaled(mp, x_coord(h));
8765 mp_print_char(mp, ',');
8766 mp_print_scaled(mp, y_coord(h));
8767 mp_print_char(mp, ',');
8768 mp_print_scaled(mp, left_x(h)-x_coord(h));
8769 mp_print_char(mp, ',');
8770 mp_print_scaled(mp, right_x(h)-x_coord(h));
8771 mp_print_char(mp, ',');
8772 mp_print_scaled(mp, left_y(h)-y_coord(h));
8773 mp_print_char(mp, ',');
8774 mp_print_scaled(mp, right_y(h)-y_coord(h));
8775 mp_print_char(mp, ')');
8776 }
8777
8778 @ Here us another version of |pr_pen| that prints the pen as a diagnostic
8779 message.
8780
8781 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
8782 void mp_print_pen (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) { 
8783   mp_print_diagnostic(mp, "Pen",s,nuline); mp_print_ln(mp);
8784 @.Pen at line...@>
8785   mp_pr_pen(mp, h);
8786   mp_end_diagnostic(mp, true);
8787 }
8788
8789 @ Making a polygonal pen into a path involves restoring the |left_type| and
8790 |right_type| fields and setting the control points so as to make a polygonal
8791 path.
8792
8793 @c 
8794 void mp_make_path (MP mp,pointer h) {
8795   pointer p; /* for traversing the knot list */
8796   small_number k; /* a loop counter */
8797   @<Other local variables in |make_path|@>;
8798   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8799     @<Make the elliptical pen |h| into a path@>;
8800   } else { 
8801     p=h;
8802     do {  
8803       left_type(p)=mp_explicit;
8804       right_type(p)=mp_explicit;
8805       @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>;
8806        p=link(p);
8807     } while (p!=h);
8808   }
8809 }
8810
8811 @ @<copy the coordinates of knot |p| into its control points@>=
8812 left_x(p)=x_coord(p);
8813 left_y(p)=y_coord(p);
8814 right_x(p)=x_coord(p);
8815 right_y(p)=y_coord(p)
8816
8817 @ We need an eight knot path to get a good approximation to an ellipse.
8818
8819 @<Make the elliptical pen |h| into a path@>=
8820
8821   @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>;
8822   p=h;
8823   for (k=0;k<=7;k++ ) { 
8824     @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,
8825       transforming it appropriately@>;
8826     if ( k==7 ) link(p)=h;  else link(p)=mp_get_node(mp, knot_node_size);
8827     p=link(p);
8828   }
8829 }
8830
8831 @ @<Extract the transformation parameters from the elliptical pen~|h|@>=
8832 center_x=x_coord(h);
8833 center_y=y_coord(h);
8834 width_x=left_x(h)-center_x;
8835 width_y=left_y(h)-center_y;
8836 height_x=right_x(h)-center_x;
8837 height_y=right_y(h)-center_y
8838
8839 @ @<Other local variables in |make_path|@>=
8840 scaled center_x,center_y; /* translation parameters for an elliptical pen */
8841 scaled width_x,width_y; /* the effect of a unit change in $x$ */
8842 scaled height_x,height_y; /* the effect of a unit change in $y$ */
8843 scaled dx,dy; /* the vector from knot |p| to its right control point */
8844 integer kk;
8845   /* |k| advanced $270^\circ$ around the ring (cf. $\sin\theta=\cos(\theta+270)$) */
8846
8847 @ The only tricky thing here are the tables |half_cos| and |d_cos| used to
8848 find the point $k/8$ of the way around the circle and the direction vector
8849 to use there.
8850
8851 @<Initialize |p| as the |k|th knot of a circle of unit diameter,...@>=
8852 kk=(k+6)% 8;
8853 x_coord(p)=center_x+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_x)
8854            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_x);
8855 y_coord(p)=center_y+mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[k],width_y)
8856            +mp_take_fraction(mp, mp->half_cos[kk],height_y);
8857 dx=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_x)
8858    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_x);
8859 dy=-mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[kk],width_y)
8860    +mp_take_fraction(mp, mp->d_cos[k],height_y);
8861 right_x(p)=x_coord(p)+dx;
8862 right_y(p)=y_coord(p)+dy;
8863 left_x(p)=x_coord(p)-dx;
8864 left_y(p)=y_coord(p)-dy;
8865 left_type(p)=mp_explicit;
8866 right_type(p)=mp_explicit;
8867 originator(p)=mp_program_code
8868
8869 @ @<Glob...@>=
8870 fraction half_cos[8]; /* ${1\over2}\cos(45k)$ */
8871 fraction d_cos[8]; /* a magic constant times $\cos(45k)$ */
8872
8873 @ The magic constant for |d_cos| is the distance between $({1\over2},0)$ and
8874 $({1\over4}\sqrt2,{1\over4}\sqrt2)$ times the result of the |velocity|
8875 function for $\theta=\phi=22.5^\circ$.  This comes out to be
8876 $$ d = {\sqrt{2-\sqrt2}\over 3+3\cos22.5^\circ}
8877   \approx 0.132608244919772.
8878 $$
8879
8880 @<Set init...@>=
8881 mp->half_cos[0]=fraction_half;
8882 mp->half_cos[1]=94906266; /* $2^{26}\sqrt2\approx94906265.62$ */
8883 mp->half_cos[2]=0;
8884 mp->d_cos[0]=35596755; /* $2^{28}d\approx35596754.69$ */
8885 mp->d_cos[1]=25170707; /* $2^{27}\sqrt2\,d\approx25170706.63$ */
8886 mp->d_cos[2]=0;
8887 for (k=3;k<= 4;k++ ) { 
8888   mp->half_cos[k]=-mp->half_cos[4-k];
8889   mp->d_cos[k]=-mp->d_cos[4-k];
8890 }
8891 for (k=5;k<= 7;k++ ) { 
8892   mp->half_cos[k]=mp->half_cos[8-k];
8893   mp->d_cos[k]=mp->d_cos[8-k];
8894 }
8895
8896 @ The |convex_hull| function forces a pen polygon to be convex when it is
8897 returned by |make_pen| and after any subsequent transformation where rounding
8898 error might allow the convexity to be lost.
8899 The convex hull algorithm used here is described by F.~P. Preparata and
8900 M.~I. Shamos [{\sl Computational Geometry}, Springer-Verlag, 1985].
8901
8902 @<Declare a function called |convex_hull|@>=
8903 @<Declare a procedure called |move_knot|@>;
8904 pointer mp_convex_hull (MP mp,pointer h) { /* Make a polygonal pen convex */
8905   pointer l,r; /* the leftmost and rightmost knots */
8906   pointer p,q; /* knots being scanned */
8907   pointer s; /* the starting point for an upcoming scan */
8908   scaled dx,dy; /* a temporary pointer */
8909   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
8910      return h;
8911   } else { 
8912     @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>;
8913     @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>;
8914     if ( l!=r ) { 
8915       s=link(r);
8916       @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line and
8917         move them past~|r|@>;
8918       @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line and
8919         move them past~|l|@>;
8920       @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>;
8921       @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>;
8922     }
8923     if ( l!=link(l) ) {
8924       @<Do a Gramm scan and remove vertices where there is no left turn@>;
8925     }
8926     return l;
8927   }
8928 }
8929
8930 @ All comparisons are done primarily on $x$ and secondarily on $y$.
8931
8932 @<Set |l| to the leftmost knot in polygon~|h|@>=
8933 l=h;
8934 p=link(h);
8935 while ( p!=h ) { 
8936   if ( x_coord(p)<=x_coord(l) )
8937     if ( (x_coord(p)<x_coord(l)) || (y_coord(p)<y_coord(l)) )
8938       l=p;
8939   p=link(p);
8940 }
8941
8942 @ @<Set |r| to the rightmost knot in polygon~|h|@>=
8943 r=h;
8944 p=link(h);
8945 while ( p!=h ) { 
8946   if ( x_coord(p)>=x_coord(r) )
8947     if ( (x_coord(p)>x_coord(r)) || (y_coord(p)>y_coord(r)) )
8948       r=p;
8949   p=link(p);
8950 }
8951
8952 @ @<Find any knots on the path from |l| to |r| above the |l|-|r| line...@>=
8953 dx=x_coord(r)-x_coord(l);
8954 dy=y_coord(r)-y_coord(l);
8955 p=link(l);
8956 while ( p!=r ) { 
8957   q=link(p);
8958   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))>0 )
8959     mp_move_knot(mp, p, r);
8960   p=q;
8961 }
8962
8963 @ The |move_knot| procedure removes |p| from a doubly linked list and inserts
8964 it after |q|.
8965
8966 @ @<Declare a procedure called |move_knot|@>=
8967 void mp_move_knot (MP mp,pointer p, pointer q) { 
8968   link(knil(p))=link(p);
8969   knil(link(p))=knil(p);
8970   knil(p)=q;
8971   link(p)=link(q);
8972   link(q)=p;
8973   knil(link(p))=p;
8974 }
8975
8976 @ @<Find any knots on the path from |s| to |l| below the |l|-|r| line...@>=
8977 p=s;
8978 while ( p!=l ) { 
8979   q=link(p);
8980   if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(p)-y_coord(l),dy,x_coord(p)-x_coord(l))<0 )
8981     mp_move_knot(mp, p,l);
8982   p=q;
8983 }
8984
8985 @ The list is likely to be in order already so we just do linear insertions.
8986 Secondary comparisons on $y$ ensure that the sort is consistent with the
8987 choice of |l| and |r|.
8988
8989 @<Sort the path from |l| to |r| by increasing $x$@>=
8990 p=link(l);
8991 while ( p!=r ) { 
8992   q=knil(p);
8993   while ( x_coord(q)>x_coord(p) ) q=knil(q);
8994   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
8995     if ( y_coord(q)>y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
8996   }
8997   if ( q==knil(p) ) p=link(p);
8998   else { p=link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
8999 }
9000
9001 @ @<Sort the path from |r| to |l| by decreasing $x$@>=
9002 p=link(r);
9003 while ( p!=l ){ 
9004   q=knil(p);
9005   while ( x_coord(q)<x_coord(p) ) q=knil(q);
9006   while ( x_coord(q)==x_coord(p) ) {
9007     if ( y_coord(q)<y_coord(p) ) q=knil(q); else break;
9008   }
9009   if ( q==knil(p) ) p=link(p);
9010   else { p=link(p); mp_move_knot(mp, knil(p),q); };
9011 }
9012
9013 @ The condition involving |ab_vs_cd| tests if there is not a left turn
9014 at knot |q|.  There usually will be a left turn so we streamline the case
9015 where the |then| clause is not executed.
9016
9017 @<Do a Gramm scan and remove vertices where there...@>=
9018
9019 p=l; q=link(l);
9020 while (1) { 
9021   dx=x_coord(q)-x_coord(p);
9022   dy=y_coord(q)-y_coord(p);
9023   p=q; q=link(q);
9024   if ( p==l ) break;
9025   if ( p!=r )
9026     if ( mp_ab_vs_cd(mp, dx,y_coord(q)-y_coord(p),dy,x_coord(q)-x_coord(p))<=0 ) {
9027       @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>;
9028     }
9029   }
9030 }
9031
9032 @ @<Remove knot |p| and back up |p| and |q| but don't go past |l|@>=
9033
9034 s=knil(p);
9035 mp_free_node(mp, p,knot_node_size);
9036 link(s)=q; knil(q)=s;
9037 if ( s==l ) p=s;
9038 else { p=knil(s); q=s; };
9039 }
9040
9041 @ The |find_offset| procedure sets global variables |(cur_x,cur_y)| to the
9042 offset associated with the given direction |(x,y)|.  If two different offsets
9043 apply, it chooses one of them.
9044
9045 @c 
9046 void mp_find_offset (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
9047   pointer p,q; /* consecutive knots */
9048   scaled wx,wy,hx,hy;
9049   /* the transformation matrix for an elliptical pen */
9050   fraction xx,yy; /* untransformed offset for an elliptical pen */
9051   fraction d; /* a temporary register */
9052   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9053     @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>
9054   } else { 
9055     q=h;
9056     do {  
9057       p=q; q=link(q);
9058     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)>=0));
9059     do {  
9060       p=q; q=link(q);
9061     } while (!(mp_ab_vs_cd(mp, x_coord(q)-x_coord(p),y, y_coord(q)-y_coord(p),x)<=0));
9062     mp->cur_x=x_coord(p);
9063     mp->cur_y=y_coord(p);
9064   }
9065 }
9066
9067 @ @<Glob...@>=
9068 scaled cur_x;
9069 scaled cur_y; /* all-purpose return value registers */
9070
9071 @ @<Find the offset for |(x,y)| on the elliptical pen~|h|@>=
9072 if ( (x==0) && (y==0) ) {
9073   mp->cur_x=x_coord(h); mp->cur_y=y_coord(h);  
9074 } else { 
9075   @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>;
9076   while ( (abs(x)<fraction_half) && (abs(y)<fraction_half) ){ 
9077     x+=x; y+=y;  
9078   };
9079   @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the
9080     untransformed version of |(x,y)|@>;
9081   mp->cur_x=x_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wx)+mp_take_fraction(mp, yy,hx);
9082   mp->cur_y=y_coord(h)+mp_take_fraction(mp, xx,wy)+mp_take_fraction(mp, yy,hy);
9083 }
9084
9085 @ @<Find the non-constant part of the transformation for |h|@>=
9086 wx=left_x(h)-x_coord(h);
9087 wy=left_y(h)-y_coord(h);
9088 hx=right_x(h)-x_coord(h);
9089 hy=right_y(h)-y_coord(h)
9090
9091 @ @<Make |(xx,yy)| the offset on the untransformed \&{pencircle} for the...@>=
9092 yy=-(mp_take_fraction(mp, x,hy)+mp_take_fraction(mp, y,-hx));
9093 xx=mp_take_fraction(mp, x,-wy)+mp_take_fraction(mp, y,wx);
9094 d=mp_pyth_add(mp, xx,yy);
9095 if ( d>0 ) { 
9096   xx=half(mp_make_fraction(mp, xx,d));
9097   yy=half(mp_make_fraction(mp, yy,d));
9098 }
9099
9100 @ Finding the bounding box of a pen is easy except if the pen is elliptical.
9101 But we can handle that case by just calling |find_offset| twice.  The answer
9102 is stored in the global variables |minx|, |maxx|, |miny|, and |maxy|.
9103
9104 @c 
9105 void mp_pen_bbox (MP mp,pointer h) {
9106   pointer p; /* for scanning the knot list */
9107   if ( pen_is_elliptical(h) ) {
9108     @<Find the bounding box of an elliptical pen@>;
9109   } else { 
9110     minx=x_coord(h); maxx=minx;
9111     miny=y_coord(h); maxy=miny;
9112     p=link(h);
9113     while ( p!=h ) {
9114       if ( x_coord(p)<minx ) minx=x_coord(p);
9115       if ( y_coord(p)<miny ) miny=y_coord(p);
9116       if ( x_coord(p)>maxx ) maxx=x_coord(p);
9117       if ( y_coord(p)>maxy ) maxy=y_coord(p);
9118       p=link(p);
9119     }
9120   }
9121 }
9122
9123 @ @<Find the bounding box of an elliptical pen@>=
9124
9125 mp_find_offset(mp, 0,fraction_one,h);
9126 maxx=mp->cur_x;
9127 minx=2*x_coord(h)-mp->cur_x;
9128 mp_find_offset(mp, -fraction_one,0,h);
9129 maxy=mp->cur_y;
9130 miny=2*y_coord(h)-mp->cur_y;
9131 }
9132
9133 @* \[21] Edge structures.
9134 Now we come to \MP's internal scheme for representing pictures.
9135 The representation is very different from \MF's edge structures
9136 because \MP\ pictures contain \ps\ graphics objects instead of pixel
9137 images.  However, the basic idea is somewhat similar in that shapes
9138 are represented via their boundaries.
9139
9140 The main purpose of edge structures is to keep track of graphical objects
9141 until it is time to translate them into \ps.  Since \MP\ does not need to
9142 know anything about an edge structure other than how to translate it into
9143 \ps\ and how to find its bounding box, edge structures can be just linked
9144 lists of graphical objects.  \MP\ has no easy way to determine whether
9145 two such objects overlap, but it suffices to draw the first one first and
9146 let the second one overwrite it if necessary.
9147
9148 @<Types...@>=
9149 enum mp_graphical_object_code {
9150   @<Graphical object codes@>
9151 };
9152
9153 @ Let's consider the types of graphical objects one at a time.
9154 First of all, a filled contour is represented by a eight-word node.  The first
9155 word contains |type| and |link| fields, and the next six words contain a
9156 pointer to a cyclic path and the value to use for \ps' \&{currentrgbcolor}
9157 parameter.  If a pen is used for filling |pen_p|, |ljoin_val| and |miterlim_val|
9158 give the relevant information.
9159
9160 @d path_p(A) link((A)+1)
9161   /* a pointer to the path that needs filling */
9162 @d pen_p(A) info((A)+1)
9163   /* a pointer to the pen to fill or stroke with */
9164 @d color_model(A) type((A)+2) /*  the color model  */
9165 @d obj_red_loc(A) ((A)+3)  /* the first of three locations for the color */
9166 @d obj_cyan_loc obj_red_loc  /* the first of four locations for the color */
9167 @d obj_grey_loc obj_red_loc  /* the location for the color */
9168 @d red_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9169   /* the red component of the color in the range $0\ldots1$ */
9170 @d cyan_val red_val
9171 @d grey_val red_val
9172 @d green_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9173   /* the green component of the color in the range $0\ldots1$ */
9174 @d magenta_val green_val
9175 @d blue_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9176   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9177 @d yellow_val blue_val
9178 @d black_val(A) mp->mem[(A)+6].sc
9179   /* the blue component of the color in the range $0\ldots1$ */
9180 @d ljoin_val(A) name_type((A))  /* the value of \&{linejoin} */
9181 @:mp_linejoin_}{\&{linejoin} primitive@>
9182 @d miterlim_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* the value of \&{miterlimit} */
9183 @:mp_miterlimit_}{\&{miterlimit} primitive@>
9184 @d obj_color_part(A) mp->mem[(A)+3-red_part].sc
9185   /* interpret an object pointer that has been offset by |red_part..blue_part| */
9186 @d pre_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.lh
9187 @d post_script(A) mp->mem[(A)+8].hh.rh
9188 @d fill_node_size 9
9189
9190 @ @<Graphical object codes@>=
9191 mp_fill_code=1,
9192
9193 @ @c 
9194 pointer mp_new_fill_node (MP mp,pointer p) {
9195   /* make a fill node for cyclic path |p| and color black */
9196   pointer t; /* the new node */
9197   t=mp_get_node(mp, fill_node_size);
9198   type(t)=mp_fill_code;
9199   path_p(t)=p;
9200   pen_p(t)=null; /* |null| means don't use a pen */
9201   red_val(t)=0;
9202   green_val(t)=0;
9203   blue_val(t)=0;
9204   black_val(t)=0;
9205   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9206   pre_script(t)=null;
9207   post_script(t)=null;
9208   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9209   return t;
9210 }
9211
9212 @ @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>=
9213 if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin_val(t)=2;
9214 else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin_val(t)=1;
9215 else ljoin_val(t)=0;
9216 if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
9217   miterlim_val(t)=unity;
9218 else
9219   miterlim_val(t)=mp->internal[mp_miterlimit]
9220
9221 @ A stroked path is represented by an eight-word node that is like a filled
9222 contour node except that it contains the current \&{linecap} value, a scale
9223 factor for the dash pattern, and a pointer that is non-null if the stroke
9224 is to be dashed.  The purpose of the scale factor is to allow a picture to
9225 be transformed without touching the picture that |dash_p| points to.
9226
9227 @d dash_p(A) link((A)+9)
9228   /* a pointer to the edge structure that gives the dash pattern */
9229 @d lcap_val(A) type((A)+9)
9230   /* the value of \&{linecap} */
9231 @:mp_linecap_}{\&{linecap} primitive@>
9232 @d dash_scale(A) mp->mem[(A)+10].sc /* dash lengths are scaled by this factor */
9233 @d stroked_node_size 11
9234
9235 @ @<Graphical object codes@>=
9236 mp_stroked_code=2,
9237
9238 @ @c 
9239 pointer mp_new_stroked_node (MP mp,pointer p) {
9240   /* make a stroked node for path |p| with |pen_p(p)| temporarily |null| */
9241   pointer t; /* the new node */
9242   t=mp_get_node(mp, stroked_node_size);
9243   type(t)=mp_stroked_code;
9244   path_p(t)=p; pen_p(t)=null;
9245   dash_p(t)=null;
9246   dash_scale(t)=unity;
9247   red_val(t)=0;
9248   green_val(t)=0;
9249   blue_val(t)=0;
9250   black_val(t)=0;
9251   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9252   pre_script(t)=null;
9253   post_script(t)=null;
9254   @<Set the |ljoin_val| and |miterlim_val| fields in object |t|@>;
9255   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap_val(t)=2;
9256   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap_val(t)=1;
9257   else lcap_val(t)=0;
9258   return t;
9259 }
9260
9261 @ When a dashed line is computed in a transformed coordinate system, the dash
9262 lengths get scaled like the pen shape and we need to compensate for this.  Since
9263 there is no unique scale factor for an arbitrary transformation, we use the
9264 the square root of the determinant.  The properties of the determinant make it
9265 easier to maintain the |dash_scale|.  The computation is fairly straight-forward
9266 except for the initialization of the scale factor |s|.  The factor of 64 is
9267 needed because |square_rt| scales its result by $2^8$ while we need $2^{14}$
9268 to counteract the effect of |take_fraction|.
9269
9270 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9271 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) {
9272   scaled maxabs; /* $max(|a|,|b|,|c|,|d|)$ */
9273   integer s; /* amount by which the result of |square_rt| needs to be scaled */
9274   @<Initialize |maxabs|@>;
9275   s=64;
9276   while ( (maxabs<fraction_one) && (s>1) ){ 
9277     a+=a; b+=b; c+=c; d+=d;
9278     maxabs+=maxabs; s=halfp(s);
9279   }
9280   return s*mp_square_rt(mp, abs(mp_take_fraction(mp, a,d)-mp_take_fraction(mp, b,c)));
9281 }
9282 @#
9283 scaled mp_get_pen_scale (MP mp,pointer p) { 
9284   return mp_sqrt_det(mp, 
9285     left_x(p)-x_coord(p), right_x(p)-x_coord(p),
9286     left_y(p)-y_coord(p), right_y(p)-y_coord(p));
9287 }
9288
9289 @ @<Internal library ...@>=
9290 scaled mp_sqrt_det (MP mp,scaled a, scaled b, scaled c, scaled d) ;
9291
9292
9293 @ @<Initialize |maxabs|@>=
9294 maxabs=abs(a);
9295 if ( abs(b)>maxabs ) maxabs=abs(b);
9296 if ( abs(c)>maxabs ) maxabs=abs(c);
9297 if ( abs(d)>maxabs ) maxabs=abs(d)
9298
9299 @ When a picture contains text, this is represented by a fourteen-word node
9300 where the color information and |type| and |link| fields are augmented by
9301 additional fields that describe the text and  how it is transformed.
9302 The |path_p| and |pen_p| pointers are replaced by a number that identifies
9303 the font and a string number that gives the text to be displayed.
9304 The |width|, |height|, and |depth| fields
9305 give the dimensions of the text at its design size, and the remaining six
9306 words give a transformation to be applied to the text.  The |new_text_node|
9307 function initializes everything to default values so that the text comes out
9308 black with its reference point at the origin.
9309
9310 @d text_p(A) link((A)+1)  /* a string pointer for the text to display */
9311 @d font_n(A) info((A)+1)  /* the font number */
9312 @d width_val(A) mp->mem[(A)+7].sc  /* unscaled width of the text */
9313 @d height_val(A) mp->mem[(A)+9].sc  /* unscaled height of the text */
9314 @d depth_val(A) mp->mem[(A)+10].sc  /* unscaled depth of the text */
9315 @d text_tx_loc(A) ((A)+11)
9316   /* the first of six locations for transformation parameters */
9317 @d tx_val(A) mp->mem[(A)+11].sc  /* $x$ shift amount */
9318 @d ty_val(A) mp->mem[(A)+12].sc  /* $y$ shift amount */
9319 @d txx_val(A) mp->mem[(A)+13].sc  /* |txx| transformation parameter */
9320 @d txy_val(A) mp->mem[(A)+14].sc  /* |txy| transformation parameter */
9321 @d tyx_val(A) mp->mem[(A)+15].sc  /* |tyx| transformation parameter */
9322 @d tyy_val(A) mp->mem[(A)+16].sc  /* |tyy| transformation parameter */
9323 @d text_trans_part(A) mp->mem[(A)+11-x_part].sc
9324     /* interpret a text node pointer that has been offset by |x_part..yy_part| */
9325 @d text_node_size 17
9326
9327 @ @<Graphical object codes@>=
9328 mp_text_code=3,
9329
9330 @ @c @<Declare text measuring subroutines@>;
9331 pointer mp_new_text_node (MP mp,char *f,str_number s) {
9332   /* make a text node for font |f| and text string |s| */
9333   pointer t; /* the new node */
9334   t=mp_get_node(mp, text_node_size);
9335   type(t)=mp_text_code;
9336   text_p(t)=s;
9337   font_n(t)=mp_find_font(mp, f); /* this identifies the font */
9338   red_val(t)=0;
9339   green_val(t)=0;
9340   blue_val(t)=0;
9341   black_val(t)=0;
9342   color_model(t)=mp_uninitialized_model;
9343   pre_script(t)=null;
9344   post_script(t)=null;
9345   tx_val(t)=0; ty_val(t)=0;
9346   txx_val(t)=unity; txy_val(t)=0;
9347   tyx_val(t)=0; tyy_val(t)=unity;
9348   mp_set_text_box(mp, t); /* this finds the bounding box */
9349   return t;
9350 }
9351
9352 @ The last two types of graphical objects that can occur in an edge structure
9353 are clipping paths and \&{setbounds} paths.  These are slightly more difficult
9354 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
9355 to implement because we must keep track of exactly what is being clipped or
9356 bounded when pictures get merged together.  For this reason, each clipping or
9357 \&{setbounds} operation is represented by a pair of nodes:  first comes a
9358 two-word node whose |path_p| gives the relevant path, then there is the list
9359 of objects to clip or bound followed by a two-word node whose second word is
9360 unused.
9361
9362 Using at least two words for each graphical object node allows them all to be
9363 allocated and deallocated similarly with a global array |gr_object_size| to
9364 give the size in words for each object type.
9365
9366 @d start_clip_size 2
9367 @d start_bounds_size 2
9368 @d stop_clip_size 2 /* the second word is not used here */
9369 @d stop_bounds_size 2 /* the second word is not used here */
9370 @#
9371 @d stop_type(A) ((A)+2)
9372   /* matching |type| for |start_clip_code| or |start_bounds_code| */
9373 @d has_color(A) (type((A))<mp_start_clip_code)
9374   /* does a graphical object have color fields? */
9375 @d has_pen(A) (type((A))<mp_text_code)
9376   /* does a graphical object have a |pen_p| field? */
9377 @d is_start_or_stop(A) (type((A))>=mp_start_clip_code)
9378 @d is_stop(A) (type((A))>=mp_stop_clip_code)
9379
9380 @ @<Graphical object codes@>=
9381 mp_start_clip_code=4, /* |type| of a node that starts clipping */
9382 mp_start_bounds_code=5, /* |type| of a node that gives a \&{setbounds} path */
9383 mp_stop_clip_code=6, /* |type| of a node that stops clipping */
9384 mp_stop_bounds_code=7, /* |type| of a node that stops \&{setbounds} */
9385
9386 @ @c 
9387 pointer mp_new_bounds_node (MP mp,pointer p, small_number  c) {
9388   /* make a node of type |c| where |p| is the clipping or \&{setbounds} path */
9389   pointer t; /* the new node */
9390   t=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[c]);
9391   type(t)=c;
9392   path_p(t)=p;
9393   return t;
9394 };
9395
9396 @ We need an array to keep track of the sizes of graphical objects.
9397
9398 @<Glob...@>=
9399 small_number gr_object_size[mp_stop_bounds_code+1];
9400
9401 @ @<Set init...@>=
9402 mp->gr_object_size[mp_fill_code]=fill_node_size;
9403 mp->gr_object_size[mp_stroked_code]=stroked_node_size;
9404 mp->gr_object_size[mp_text_code]=text_node_size;
9405 mp->gr_object_size[mp_start_clip_code]=start_clip_size;
9406 mp->gr_object_size[mp_stop_clip_code]=stop_clip_size;
9407 mp->gr_object_size[mp_start_bounds_code]=start_bounds_size;
9408 mp->gr_object_size[mp_stop_bounds_code]=stop_bounds_size;
9409
9410 @ All the essential information in an edge structure is encoded as a linked list
9411 of graphical objects as we have just seen, but it is helpful to add some
9412 redundant information.  A single edge structure might be used as a dash pattern
9413 many times, and it would be nice to avoid scanning the same structure
9414 repeatedly.  Thus, an edge structure known to be a suitable dash pattern
9415 has a header that gives a list of dashes in a sorted order designed for rapid
9416 translation into \ps.
9417
9418 Each dash is represented by a three-word node containing the initial and final
9419 $x$~coordinates as well as the usual |link| field.  The |link| fields points to
9420 the dash node with the next higher $x$-coordinates and the final link points
9421 to a special location called |null_dash|.  (There should be no overlap between
9422 dashes).  Since the $y$~coordinate of the dash pattern is needed to determine
9423 the period of repetition, this needs to be stored in the edge header along
9424 with a pointer to the list of dash nodes.
9425
9426 @d start_x(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* the starting $x$~coordinate in a dash node */
9427 @d stop_x(A) mp->mem[(A)+2].sc  /* the ending $x$~coordinate in a dash node */
9428 @d dash_node_size 3
9429 @d dash_list link
9430   /* in an edge header this points to the first dash node */
9431 @d dash_y(A) mp->mem[(A)+1].sc  /* $y$ value for the dash list in an edge header */
9432
9433 @ It is also convenient for an edge header to contain the bounding
9434 box information needed by the \&{llcorner} and \&{urcorner} operators
9435 so that this does not have to be recomputed unnecessarily.  This is done by
9436 adding fields for the $x$~and $y$ extremes as well as a pointer that indicates
9437 how far the bounding box computation has gotten.  Thus if the user asks for
9438 the bounding box and then adds some more text to the picture before asking
9439 for more bounding box information, the second computation need only look at
9440 the additional text.
9441
9442 When the bounding box has not been computed, the |bblast| pointer points
9443 to a dummy link at the head of the graphical object list while the |minx_val|
9444 and |miny_val| fields contain |el_gordo| and the |maxx_val| and |maxy_val|
9445 fields contain |-el_gordo|.
9446
9447 Since the bounding box of pictures containing objects of type
9448 |mp_start_bounds_code| depends on the value of \&{truecorners}, the bounding box
9449 @:mp_true_corners_}{\&{truecorners} primitive@>
9450 data might not be valid for all values of this parameter.  Hence, the |bbtype|
9451 field is needed to keep track of this.
9452
9453 @d minx_val(A) mp->mem[(A)+2].sc
9454 @d miny_val(A) mp->mem[(A)+3].sc
9455 @d maxx_val(A) mp->mem[(A)+4].sc
9456 @d maxy_val(A) mp->mem[(A)+5].sc
9457 @d bblast(A) link((A)+6)  /* last item considered in bounding box computation */
9458 @d bbtype(A) info((A)+6)  /* tells how bounding box data depends on \&{truecorners} */
9459 @d dummy_loc(A) ((A)+7)  /* where the object list begins in an edge header */
9460 @d no_bounds 0
9461   /* |bbtype| value when bounding box data is valid for all \&{truecorners} values */
9462 @d bounds_set 1
9463   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}\le 0$ */
9464 @d bounds_unset 2
9465   /* |bbtype| value when bounding box data is for \&{truecorners}${}>0$ */
9466
9467 @c 
9468 void mp_init_bbox (MP mp,pointer h) {
9469   /* Initialize the bounding box information in edge structure |h| */
9470   bblast(h)=dummy_loc(h);
9471   bbtype(h)=no_bounds;
9472   minx_val(h)=el_gordo;
9473   miny_val(h)=el_gordo;
9474   maxx_val(h)=-el_gordo;
9475   maxy_val(h)=-el_gordo;
9476 }
9477
9478 @ The only other entries in an edge header are a reference count in the first
9479 word and a pointer to the tail of the object list in the last word.
9480
9481 @d obj_tail(A) info((A)+7)  /* points to the last entry in the object list */
9482 @d edge_header_size 8
9483
9484 @c 
9485 void mp_init_edges (MP mp,pointer h) {
9486   /* initialize an edge header to null values */
9487   dash_list(h)=null_dash;
9488   obj_tail(h)=dummy_loc(h);
9489   link(dummy_loc(h))=null;
9490   ref_count(h)=null;
9491   mp_init_bbox(mp, h);
9492 }
9493
9494 @ Here is how edge structures are deleted.  The process can be recursive because
9495 of the need to dereference edge structures that are used as dash patterns.
9496 @^recursion@>
9497
9498 @d add_edge_ref(A) incr(ref_count(A))
9499 @d delete_edge_ref(A) { 
9500    if ( ref_count((A))==null ) 
9501      mp_toss_edges(mp, A);
9502    else 
9503      decr(ref_count(A)); 
9504    }
9505
9506 @<Declare the recycling subroutines@>=
9507 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h);
9508 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) ;
9509 void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) ;
9510
9511 @ @c void mp_toss_edges (MP mp,pointer h) {
9512   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9513   pointer r; /* an edge structure that object |p| refers to */
9514   mp_flush_dash_list(mp, h);
9515   q=link(dummy_loc(h));
9516   while ( (q!=null) ) { 
9517     p=q; q=link(q);
9518     r=mp_toss_gr_object(mp, p);
9519     if ( r!=null ) delete_edge_ref(r);
9520   }
9521   mp_free_node(mp, h,edge_header_size);
9522 }
9523 void mp_flush_dash_list (MP mp,pointer h) {
9524   pointer p,q;  /* pointers that scan the list being recycled */
9525   q=dash_list(h);
9526   while ( q!=null_dash ) { 
9527     p=q; q=link(q);
9528     mp_free_node(mp, p,dash_node_size);
9529   }
9530   dash_list(h)=null_dash;
9531 }
9532 pointer mp_toss_gr_object (MP mp,pointer p) {
9533   /* returns an edge structure that needs to be dereferenced */
9534   pointer e; /* the edge structure to return */
9535   e=null;
9536   @<Prepare to recycle graphical object |p|@>;
9537   mp_free_node(mp, p,mp->gr_object_size[type(p)]);
9538   return e;
9539 }
9540
9541 @ @<Prepare to recycle graphical object |p|@>=
9542 switch (type(p)) {
9543 case mp_fill_code: 
9544   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9545   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9546   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9547   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9548   break;
9549 case mp_stroked_code: 
9550   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9551   if ( pen_p(p)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(p));
9552   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9553   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9554   e=dash_p(p);
9555   break;
9556 case mp_text_code: 
9557   delete_str_ref(text_p(p));
9558   if ( pre_script(p)!=null ) delete_str_ref(pre_script(p));
9559   if ( post_script(p)!=null ) delete_str_ref(post_script(p));
9560   break;
9561 case mp_start_clip_code:
9562 case mp_start_bounds_code: 
9563   mp_toss_knot_list(mp, path_p(p));
9564   break;
9565 case mp_stop_clip_code:
9566 case mp_stop_bounds_code: 
9567   break;
9568 } /* there are no other cases */
9569
9570 @ If we use |add_edge_ref| to ``copy'' edge structures, the real copying needs
9571 to be done before making a significant change to an edge structure.  Much of
9572 the work is done in a separate routine |copy_objects| that copies a list of
9573 graphical objects into a new edge header.
9574
9575 @c @<Declare a function called |copy_objects|@>;
9576 pointer mp_private_edges (MP mp,pointer h) {
9577   /* make a private copy of the edge structure headed by |h| */
9578   pointer hh;  /* the edge header for the new copy */
9579   pointer p,pp;  /* pointers for copying the dash list */
9580   if ( ref_count(h)==null ) {
9581     return h;
9582   } else { 
9583     decr(ref_count(h));
9584     hh=mp_copy_objects(mp, link(dummy_loc(h)),null);
9585     @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>;
9586     @<Copy the bounding box information from |h| to |hh| and make |bblast(hh)|
9587       point into the new object list@>;
9588     return hh;
9589   }
9590 }
9591
9592 @ Here we use the fact that |dash_list(hh)=link(hh)|.
9593 @^data structure assumptions@>
9594
9595 @<Copy the dash list from |h| to |hh|@>=
9596 pp=hh; p=dash_list(h);
9597 while ( (p!=null_dash) ) { 
9598   link(pp)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
9599   pp=link(pp);
9600   start_x(pp)=start_x(p);
9601   stop_x(pp)=stop_x(p);
9602   p=link(p);
9603 }
9604 link(pp)=null_dash;
9605 dash_y(hh)=dash_y(h)
9606
9607
9608 @ |h| is an edge structure
9609
9610 @d gr_start_x(A)    (A)->start_x_field
9611 @d gr_stop_x(A)     (A)->stop_x_field
9612 @d gr_dash_link(A)  (A)->next_field
9613
9614 @d gr_dash_list(A)  (A)->list_field
9615 @d gr_dash_y(A)     (A)->y_field
9616
9617 @c
9618 struct mp_dash_list *mp_export_dashes (MP mp, pointer h) {
9619   struct mp_dash_list *dl;
9620   struct mp_dash_item *dh, *di;
9621   pointer p;
9622   if (h==null ||  dash_list(h)==null_dash) 
9623         return NULL;
9624   p = dash_list(h);
9625   dl = mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_dash_list));
9626   gr_dash_list(dl) = NULL;
9627   gr_dash_y(dl) = dash_y(h);
9628   dh = NULL;
9629   while (p != null_dash) { 
9630     di=mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_dash_item));
9631     gr_dash_link(di) = NULL;
9632     gr_start_x(di) = start_x(p);
9633     gr_stop_x(di) = stop_x(p);
9634     if (dh==NULL) {
9635       gr_dash_list(dl) = di;
9636     } else {
9637       gr_dash_link(dh) = di;
9638     }
9639     dh = di;
9640     p=link(p);
9641   }
9642   return dl;
9643 }
9644
9645
9646 @ @<Copy the bounding box information from |h| to |hh|...@>=
9647 minx_val(hh)=minx_val(h);
9648 miny_val(hh)=miny_val(h);
9649 maxx_val(hh)=maxx_val(h);
9650 maxy_val(hh)=maxy_val(h);
9651 bbtype(hh)=bbtype(h);
9652 p=dummy_loc(h); pp=dummy_loc(hh);
9653 while ((p!=bblast(h)) ) { 
9654   if ( p==null ) mp_confusion(mp, "bblast");
9655 @:this can't happen bblast}{\quad bblast@>
9656   p=link(p); pp=link(pp);
9657 }
9658 bblast(hh)=pp
9659
9660 @ Here is the promised routine for copying graphical objects into a new edge
9661 structure.  It starts copying at object~|p| and stops just before object~|q|.
9662 If |q| is null, it copies the entire sublist headed at |p|.  The resulting edge
9663 structure requires further initialization by |init_bbox|.
9664
9665 @<Declare a function called |copy_objects|@>=
9666 pointer mp_copy_objects (MP mp, pointer p, pointer q) {
9667   pointer hh;  /* the new edge header */
9668   pointer pp;  /* the last newly copied object */
9669   small_number k;  /* temporary register */
9670   hh=mp_get_node(mp, edge_header_size);
9671   dash_list(hh)=null_dash;
9672   ref_count(hh)=null;
9673   pp=dummy_loc(hh);
9674   while ( (p!=q) ) {
9675     @<Make |link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>;
9676   }
9677   obj_tail(hh)=pp;
9678   link(pp)=null;
9679   return hh;
9680 }
9681
9682 @ @<Make |link(pp)| point to a copy of object |p|, and update |p| and |pp|@>=
9683 { k=mp->gr_object_size[type(p)];
9684   link(pp)=mp_get_node(mp, k);
9685   pp=link(pp);
9686   while ( (k>0) ) { decr(k); mp->mem[pp+k]=mp->mem[p+k];  };
9687   @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the
9688     corresponding field in |p|@>;
9689   p=link(p);
9690 }
9691
9692 @ @<Fix anything in graphical object |pp| that should differ from the...@>=
9693 switch (type(p)) {
9694 case mp_start_clip_code:
9695 case mp_start_bounds_code: 
9696   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9697   break;
9698 case mp_fill_code: 
9699   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9700   if ( pen_p(p)!=null ) pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9701   break;
9702 case mp_stroked_code: 
9703   path_p(pp)=mp_copy_path(mp, path_p(p));
9704   pen_p(pp)=copy_pen(pen_p(p));
9705   if ( dash_p(p)!=null ) add_edge_ref(dash_p(pp));
9706   break;
9707 case mp_text_code: 
9708   add_str_ref(text_p(pp));
9709   break;
9710 case mp_stop_clip_code:
9711 case mp_stop_bounds_code: 
9712   break;
9713 }  /* there are no other cases */
9714
9715 @ Here is one way to find an acceptable value for the second argument to
9716 |copy_objects|.  Given a non-null graphical object list, |skip_1component|
9717 skips past one picture component, where a ``picture component'' is a single
9718 graphical object, or a start bounds or start clip object and everything up
9719 through the matching stop bounds or stop clip object.  The macro version avoids
9720 procedure call overhead and error handling: |skip_component(p)(e)| advances |p|
9721 unless |p| points to a stop bounds or stop clip node, in which case it executes
9722 |e| instead.
9723
9724 @d skip_component(A)
9725     if ( ! is_start_or_stop((A)) ) (A)=link((A));
9726     else if ( ! is_stop((A)) ) (A)=mp_skip_1component(mp, (A));
9727     else 
9728
9729 @c 
9730 pointer mp_skip_1component (MP mp,pointer p) {
9731   integer lev; /* current nesting level */
9732   lev=0;
9733   do {  
9734    if ( is_start_or_stop(p) ) {
9735      if ( is_stop(p) ) decr(lev);  else incr(lev);
9736    }
9737    p=link(p);
9738   } while (lev!=0);
9739   return p;
9740 }
9741
9742 @ Here is a diagnostic routine for printing an edge structure in symbolic form.
9743
9744 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
9745 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>;
9746 void mp_print_edges (MP mp,pointer h, char *s, boolean nuline) {
9747   pointer p;  /* a graphical object to be printed */
9748   pointer hh,pp;  /* temporary pointers */
9749   scaled scf;  /* a scale factor for the dash pattern */
9750   boolean ok_to_dash;  /* |false| for polygonal pen strokes */
9751   mp_print_diagnostic(mp, "Edge structure",s,nuline);
9752   p=dummy_loc(h);
9753   while ( link(p)!=null ) { 
9754     p=link(p);
9755     mp_print_ln(mp);
9756     switch (type(p)) {
9757       @<Cases for printing graphical object node |p|@>;
9758     default: 
9759           mp_print(mp, "[unknown object type!]");
9760           break;
9761     }
9762   }
9763   mp_print_nl(mp, "End edges");
9764   if ( p!=obj_tail(h) ) mp_print(mp, "?");
9765 @.End edges?@>
9766   mp_end_diagnostic(mp, true);
9767 }
9768
9769 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9770 case mp_fill_code: 
9771   mp_print(mp, "Filled contour ");
9772   mp_print_obj_color(mp, p);
9773   mp_print_char(mp, ':'); mp_print_ln(mp);
9774   mp_pr_path(mp, path_p(p)); mp_print_ln(mp);
9775   if ( (pen_p(p)!=null) ) {
9776     @<Print join type for graphical object |p|@>;
9777     mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9778     mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9779   }
9780   break;
9781
9782 @ @<Print join type for graphical object |p|@>=
9783 switch (ljoin_val(p)) {
9784 case 0:
9785   mp_print(mp, "mitered joins limited ");
9786   mp_print_scaled(mp, miterlim_val(p));
9787   break;
9788 case 1:
9789   mp_print(mp, "round joins");
9790   break;
9791 case 2:
9792   mp_print(mp, "beveled joins");
9793   break;
9794 default: 
9795   mp_print(mp, "?? joins");
9796 @.??@>
9797   break;
9798 }
9799
9800 @ For stroked nodes, we need to print |lcap_val(p)| as well.
9801
9802 @<Print join and cap types for stroked node |p|@>=
9803 switch (lcap_val(p)) {
9804 case 0:mp_print(mp, "butt"); break;
9805 case 1:mp_print(mp, "round"); break;
9806 case 2:mp_print(mp, "square"); break;
9807 default: mp_print(mp, "??"); break;
9808 @.??@>
9809 }
9810 mp_print(mp, " ends, ");
9811 @<Print join type for graphical object |p|@>
9812
9813 @ Here is a routine that prints the color of a graphical object if it isn't
9814 black (the default color).
9815
9816 @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9817 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>;
9818 void mp_print_obj_color (MP mp,pointer p) { 
9819   if ( color_model(p)==mp_grey_model ) {
9820     if ( grey_val(p)>0 ) { 
9821       mp_print(mp, "greyed ");
9822       mp_print_compact_node(mp, obj_grey_loc(p),1);
9823     };
9824   } else if ( color_model(p)==mp_cmyk_model ) {
9825     if ( (cyan_val(p)>0) || (magenta_val(p)>0) || 
9826          (yellow_val(p)>0) || (black_val(p)>0) ) { 
9827       mp_print(mp, "processcolored ");
9828       mp_print_compact_node(mp, obj_cyan_loc(p),4);
9829     };
9830   } else if ( color_model(p)==mp_rgb_model ) {
9831     if ( (red_val(p)>0) || (green_val(p)>0) || (blue_val(p)>0) ) { 
9832       mp_print(mp, "colored "); 
9833       mp_print_compact_node(mp, obj_red_loc(p),3);
9834     };
9835   }
9836 }
9837
9838 @ We also need a procedure for printing consecutive scaled values as if they
9839 were a known big node.
9840
9841 @<Declare a procedure called |print_compact_node|@>=
9842 void mp_print_compact_node (MP mp,pointer p, small_number k) {
9843   pointer q;  /* last location to print */
9844   q=p+k-1;
9845   mp_print_char(mp, '(');
9846   while ( p<=q ){ 
9847     mp_print_scaled(mp, mp->mem[p].sc);
9848     if ( p<q ) mp_print_char(mp, ',');
9849     incr(p);
9850   }
9851   mp_print_char(mp, ')');
9852 }
9853
9854 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9855 case mp_stroked_code: 
9856   mp_print(mp, "Filled pen stroke ");
9857   mp_print_obj_color(mp, p);
9858   mp_print_char(mp, ':'); mp_print_ln(mp);
9859   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9860   if ( dash_p(p)!=null ) { 
9861     mp_print_nl(mp, "dashed (");
9862     @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>;
9863   }
9864   mp_print_ln(mp);
9865   @<Print join and cap types for stroked node |p|@>;
9866   mp_print(mp, " with pen"); mp_print_ln(mp);
9867   if ( pen_p(p)==null ) mp_print(mp, "???"); /* shouldn't happen */
9868 @.???@>
9869   else mp_pr_pen(mp, pen_p(p));
9870   break;
9871
9872 @ Normally, the  |dash_list| field in an edge header is set to |null_dash|
9873 when it is not known to define a suitable dash pattern.  This is disallowed
9874 here because the |dash_p| field should never point to such an edge header.
9875 Note that memory is allocated for |start_x(null_dash)| and we are free to
9876 give it any convenient value.
9877
9878 @<Finish printing the dash pattern that |p| refers to@>=
9879 ok_to_dash=pen_is_elliptical(pen_p(p));
9880 if ( ! ok_to_dash ) scf=unity; else scf=dash_scale(p);
9881 hh=dash_p(p);
9882 pp=dash_list(hh);
9883 if ( (pp==null_dash) || (dash_y(hh)<0) ) {
9884   mp_print(mp, " ??");
9885 } else { start_x(null_dash)=start_x(pp)+dash_y(hh);
9886   while ( pp!=null_dash ) { 
9887     mp_print(mp, "on ");
9888     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, stop_x(pp)-start_x(pp),scf));
9889     mp_print(mp, " off ");
9890     mp_print_scaled(mp, mp_take_scaled(mp, start_x(link(pp))-stop_x(pp),scf));
9891     pp = link(pp);
9892     if ( pp!=null_dash ) mp_print_char(mp, ' ');
9893   }
9894   mp_print(mp, ") shifted ");
9895   mp_print_scaled(mp, -mp_take_scaled(mp, mp_dash_offset(mp, hh),scf));
9896   if ( ! ok_to_dash || (dash_y(hh)==0) ) mp_print(mp, " (this will be ignored)");
9897 }
9898
9899 @ @<Declare subroutines needed by |print_edges|@>=
9900 scaled mp_dash_offset (MP mp,pointer h) {
9901   scaled x;  /* the answer */
9902   if (dash_list(h)==null_dash || dash_y(h)<0) mp_confusion(mp, "dash0");
9903 @:this can't happen dash0}{\quad dash0@>
9904   if ( dash_y(h)==0 ) {
9905     x=0; 
9906   } else { 
9907     x=-(start_x(dash_list(h)) % dash_y(h));
9908     if ( x<0 ) x=x+dash_y(h);
9909   }
9910   return x;
9911 }
9912
9913 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9914 case mp_text_code: 
9915   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp,text_p(p));
9916   mp_print(mp, "\" infont \""); mp_print(mp, mp->font_name[font_n(p)]);
9917   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_ln(mp);
9918   mp_print_obj_color(mp, p);
9919   mp_print(mp, "transformed ");
9920   mp_print_compact_node(mp, text_tx_loc(p),6);
9921   break;
9922
9923 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9924 case mp_start_clip_code: 
9925   mp_print(mp, "clipping path:");
9926   mp_print_ln(mp);
9927   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9928   break;
9929 case mp_stop_clip_code: 
9930   mp_print(mp, "stop clipping");
9931   break;
9932
9933 @ @<Cases for printing graphical object node |p|@>=
9934 case mp_start_bounds_code: 
9935   mp_print(mp, "setbounds path:");
9936   mp_print_ln(mp);
9937   mp_pr_path(mp, path_p(p));
9938   break;
9939 case mp_stop_bounds_code: 
9940   mp_print(mp, "end of setbounds");
9941   break;
9942
9943 @ To initialize the |dash_list| field in an edge header~|h|, we need a
9944 subroutine that scans an edge structure and tries to interpret it as a dash
9945 pattern.  This can only be done when there are no filled regions or clipping
9946 paths and all the pen strokes have the same color.  The first step is to let
9947 $y_0$ be the initial $y$~coordinate of the first pen stroke.  Then we implicitly
9948 project all the pen stroke paths onto the line $y=y_0$ and require that there
9949 be no retracing.  If the resulting paths cover a range of $x$~coordinates of
9950 length $\Delta x$, we set |dash_y(h)| to the length of the dash pattern by
9951 finding the maximum of $\Delta x$ and the absolute value of~$y_0$.
9952
9953 @c @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>;
9954 pointer mp_make_dashes (MP mp,pointer h) { /* returns |h| or |null| */
9955   pointer p;  /* this scans the stroked nodes in the object list */
9956   pointer p0;  /* if not |null| this points to the first stroked node */
9957   pointer pp,qq,rr;  /* pointers into |path_p(p)| */
9958   pointer d,dd;  /* pointers used to create the dash list */
9959   @<Other local variables in |make_dashes|@>;
9960   scaled y0=0;  /* the initial $y$ coordinate */
9961   if ( dash_list(h)!=null_dash ) 
9962         return h;
9963   p0=null;
9964   p=link(dummy_loc(h));
9965   while ( p!=null ) { 
9966     if ( type(p)!=mp_stroked_code ) {
9967       @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type
9968         and |goto not_found|@>;
9969     }
9970     pp=path_p(p);
9971     if ( p0==null ){ p0=p; y0=y_coord(pp);  };
9972     @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path |pp|
9973       or |goto not_found| if there is an error@>;
9974     @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>;
9975     p=link(p);
9976   }
9977   if ( dash_list(h)==null_dash ) 
9978     goto NOT_FOUND; /* No error message */
9979   @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>;
9980   @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>;
9981   return h;
9982 NOT_FOUND: 
9983   @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>;
9984 };
9985
9986 @ @<Compain that the edge structure contains a node of the wrong type...@>=
9987
9988 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
9989 help3("When you say `dashed p', picture p should not contain any")
9990   ("text, filled regions, or clipping paths.  This time it did")
9991   ("so I'll just make it a solid line instead.");
9992 mp_put_get_error(mp);
9993 goto NOT_FOUND;
9994 }
9995
9996 @ A similar error occurs when monotonicity fails.
9997
9998 @<Declare a procedure called |x_retrace_error|@>=
9999 void mp_x_retrace_error (MP mp) { 
10000 print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
10001 help3("When you say `dashed p', every path in p should be monotone")
10002   ("in x and there must be no overlapping.  This failed")
10003   ("so I'll just make it a solid line instead.");
10004 mp_put_get_error(mp);
10005 }
10006
10007 @ We stash |p| in |info(d)| if |dash_p(p)<>0| so that subsequent processing can
10008 handle the case where the pen stroke |p| is itself dashed.
10009
10010 @<Make |d| point to a new dash node created from stroke |p| and path...@>=
10011 @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found| if there is
10012   an error@>;
10013 rr=pp;
10014 if ( link(pp)!=pp ) {
10015   do {  
10016     qq=rr; rr=link(rr);
10017     @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|
10018       if there is a problem@>;
10019   } while (right_type(rr)!=mp_endpoint);
10020 }
10021 d=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10022 if ( dash_p(p)==0 ) info(d)=0;  else info(d)=p;
10023 if ( x_coord(pp)<x_coord(rr) ) { 
10024   start_x(d)=x_coord(pp);
10025   stop_x(d)=x_coord(rr);
10026 } else { 
10027   start_x(d)=x_coord(rr);
10028   stop_x(d)=x_coord(pp);
10029 }
10030
10031 @ We also need to check for the case where the segment from |qq| to |rr| is
10032 monotone in $x$ but is reversed relative to the path from |pp| to |qq|.
10033
10034 @<Check for retracing between knots |qq| and |rr| and |goto not_found|...@>=
10035 x0=x_coord(qq);
10036 x1=right_x(qq);
10037 x2=left_x(rr);
10038 x3=x_coord(rr);
10039 if ( (x0>x1) || (x1>x2) || (x2>x3) ) {
10040   if ( (x0<x1) || (x1<x2) || (x2<x3) ) {
10041     if ( mp_ab_vs_cd(mp, x2-x1,x2-x1,x1-x0,x3-x2)>0 ) {
10042       mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
10043     }
10044   }
10045 }
10046 if ( (x_coord(pp)>x0) || (x0>x3) ) {
10047   if ( (x_coord(pp)<x0) || (x0<x3) ) {
10048     mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;
10049   }
10050 }
10051
10052 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10053   scaled x0,x1,x2,x3;  /* $x$ coordinates of the segment from |qq| to |rr| */
10054
10055 @ @<Make sure |p| and |p0| are the same color and |goto not_found|...@>=
10056 if ( (red_val(p)!=red_val(p0)) || (black_val(p)!=black_val(p0)) ||
10057   (green_val(p)!=green_val(p0)) || (blue_val(p)!=blue_val(p0)) ) {
10058   print_err("Picture is too complicated to use as a dash pattern");
10059   help3("When you say `dashed p', everything in picture p should")
10060     ("be the same color.  I can\'t handle your color changes")
10061     ("so I'll just make it a solid line instead.");
10062   mp_put_get_error(mp);
10063   goto NOT_FOUND;
10064 }
10065
10066 @ @<Insert |d| into the dash list and |goto not_found| if there is an error@>=
10067 start_x(null_dash)=stop_x(d);
10068 dd=h; /* this makes |link(dd)=dash_list(h)| */
10069 while ( start_x(link(dd))<stop_x(d) )
10070   dd=link(dd);
10071 if ( dd!=h ) {
10072   if ( (stop_x(dd)>start_x(d)) )
10073     { mp_x_retrace_error(mp); goto NOT_FOUND;  };
10074 }
10075 link(d)=link(dd);
10076 link(dd)=d
10077
10078 @ @<Set |dash_y(h)| and merge the first and last dashes if necessary@>=
10079 d=dash_list(h);
10080 while ( (link(d)!=null_dash) )
10081   d=link(d);
10082 dd=dash_list(h);
10083 dash_y(h)=stop_x(d)-start_x(dd);
10084 if ( abs(y0)>dash_y(h) ) {
10085   dash_y(h)=abs(y0);
10086 } else if ( d!=dd ) { 
10087   dash_list(h)=link(dd);
10088   stop_x(d)=stop_x(dd)+dash_y(h);
10089   mp_free_node(mp, dd,dash_node_size);
10090 }
10091
10092 @ We get here when the argument is a null picture or when there is an error.
10093 Recovering from an error involves making |dash_list(h)| empty to indicate
10094 that |h| is not known to be a valid dash pattern.  We also dereference |h|
10095 since it is not being used for the return value.
10096
10097 @<Flush the dash list, recycle |h| and return |null|@>=
10098 mp_flush_dash_list(mp, h);
10099 delete_edge_ref(h);
10100 return null
10101
10102 @ Having carefully saved the dashed stroked nodes in the
10103 corresponding dash nodes, we must be prepared to break up these dashes into
10104 smaller dashes.
10105
10106 @<Scan |dash_list(h)| and deal with any dashes that are themselves dashed@>=
10107 d=h;  /* now |link(d)=dash_list(h)| */
10108 while ( link(d)!=null_dash ) {
10109   ds=info(link(d));
10110   if ( ds==null ) { 
10111     d=link(d);
10112   } else {
10113     hh=dash_p(ds);
10114     hsf=dash_scale(ds);
10115     if ( (hh==null) ) mp_confusion(mp, "dash1");
10116 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10117     if ( dash_y(hh)==0 ) {
10118       d=link(d);
10119     } else { 
10120       if ( dash_list(hh)==null ) mp_confusion(mp, "dash1");
10121 @:this can't happen dash0}{\quad dash1@>
10122       @<Replace |link(d)| by a dashed version as determined by edge header
10123           |hh| and scale factor |ds|@>;
10124     }
10125   }
10126 }
10127
10128 @ @<Other local variables in |make_dashes|@>=
10129 pointer dln;  /* |link(d)| */
10130 pointer hh;  /* an edge header that tells how to break up |dln| */
10131 scaled hsf;  /* the dash pattern from |hh| gets scaled by this */
10132 pointer ds;  /* the stroked node from which |hh| and |hsf| are derived */
10133 scaled xoff;  /* added to $x$ values in |dash_list(hh)| to match |dln| */
10134
10135 @ @<Replace |link(d)| by a dashed version as determined by edge header...@>=
10136 dln=link(d);
10137 dd=dash_list(hh);
10138 xoff=start_x(dln)-mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))-
10139         mp_take_scaled(mp, hsf,mp_dash_offset(mp, hh));
10140 start_x(null_dash)=mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))
10141                    +mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10142 stop_x(null_dash)=start_x(null_dash);
10143 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when
10144   offset by |xoff|@>;
10145 while ( start_x(dln)<=stop_x(dln) ) {
10146   @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix |xoff|@>;
10147   @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset version
10148     of |dd|@>;
10149   dd=link(dd);
10150   start_x(dln)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10151 }
10152 link(d)=link(dln);
10153 mp_free_node(mp, dln,dash_node_size)
10154
10155 @ The name of this module is a bit of a lie because we actually just find the
10156 first |dd| where |take_scaled (hsf, stop_x(dd))| is large enough to make an
10157 overlap possible.  It could be that the unoffset version of dash |dln| falls
10158 in the gap between |dd| and its predecessor.
10159
10160 @<Advance |dd| until finding the first dash that overlaps |dln| when...@>=
10161 while ( xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd))<start_x(dln) ) {
10162   dd=link(dd);
10163 }
10164
10165 @ @<If |dd| has `fallen off the end', back up to the beginning and fix...@>=
10166 if ( dd==null_dash ) { 
10167   dd=dash_list(hh);
10168   xoff=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,dash_y(hh));
10169 }
10170
10171 @ At this point we already know that
10172 |start_x(dln)<=xoff+take_scaled(hsf,stop_x(dd))|.
10173
10174 @<Insert a dash between |d| and |dln| for the overlap with the offset...@>=
10175 if ( (xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd)))<=stop_x(dln) ) {
10176   link(d)=mp_get_node(mp, dash_node_size);
10177   d=link(d);
10178   link(d)=dln;
10179   if ( start_x(dln)>(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd))))
10180     start_x(d)=start_x(dln);
10181   else 
10182     start_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,start_x(dd));
10183   if ( stop_x(dln)<(xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd)))) 
10184     stop_x(d)=stop_x(dln);
10185   else 
10186     stop_x(d)=xoff+mp_take_scaled(mp, hsf,stop_x(dd));
10187 }
10188
10189 @ The next major task is to update the bounding box information in an edge
10190 header~|h|. This is done via a procedure |adjust_bbox| that enlarges an edge
10191 header's bounding box to accommodate the box computed by |path_bbox| or
10192 |pen_bbox|. (This is stored in global variables |minx|, |miny|, |maxx|, and
10193 |maxy|.)
10194
10195 @c void mp_adjust_bbox (MP mp,pointer h) { 
10196   if ( minx<minx_val(h) ) minx_val(h)=minx;
10197   if ( miny<miny_val(h) ) miny_val(h)=miny;
10198   if ( maxx>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=maxx;
10199   if ( maxy>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=maxy;
10200 }
10201
10202 @ Here is a special routine for updating the bounding box information in
10203 edge header~|h| to account for the squared-off ends of a non-cyclic path~|p|
10204 that is to be stroked with the pen~|pp|.
10205
10206 @c void mp_box_ends (MP mp, pointer p, pointer pp, pointer h) {
10207   pointer q;  /* a knot node adjacent to knot |p| */
10208   fraction dx,dy;  /* a unit vector in the direction out of the path at~|p| */
10209   scaled d;  /* a factor for adjusting the length of |(dx,dy)| */
10210   scaled z;  /* a coordinate being tested against the bounding box */
10211   scaled xx,yy;  /* the extreme pen vertex in the |(dx,dy)| direction */
10212   integer i; /* a loop counter */
10213   if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
10214     q=link(p);
10215     while (1) { 
10216       @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from
10217         |q| to~|p|; set~|d|@>;
10218       d=mp_pyth_add(mp, dx,dy);
10219       if ( d>0 ) { 
10220          @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>;
10221          for (i=1;i<= 2;i++) { 
10222            @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and
10223              update the bounding box to accommodate it@>;
10224            dx=-dx; dy=-dy; 
10225         }
10226       }
10227       if ( right_type(p)==mp_endpoint ) {
10228          return;
10229       } else {
10230         @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>;
10231       } 
10232     }
10233   }
10234 }
10235
10236 @ @<Make |(dx,dy)| the final direction for the path segment from...@>=
10237 if ( q==link(p) ) { 
10238   dx=x_coord(p)-right_x(p);
10239   dy=y_coord(p)-right_y(p);
10240   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10241     dx=x_coord(p)-left_x(q);
10242     dy=y_coord(p)-left_y(q);
10243   }
10244 } else { 
10245   dx=x_coord(p)-left_x(p);
10246   dy=y_coord(p)-left_y(p);
10247   if ( (dx==0)&&(dy==0) ) {
10248     dx=x_coord(p)-right_x(q);
10249     dy=y_coord(p)-right_y(q);
10250   }
10251 }
10252 dx=x_coord(p)-x_coord(q);
10253 dy=y_coord(p)-y_coord(q)
10254
10255 @ @<Normalize the direction |(dx,dy)| and find the pen offset |(xx,yy)|@>=
10256 dx=mp_make_fraction(mp, dx,d);
10257 dy=mp_make_fraction(mp, dy,d);
10258 mp_find_offset(mp, -dy,dx,pp);
10259 xx=mp->cur_x; yy=mp->cur_y
10260
10261 @ @<Use |(dx,dy)| to generate a vertex of the square end cap and...@>=
10262 mp_find_offset(mp, dx,dy,pp);
10263 d=mp_take_fraction(mp, xx-mp->cur_x,dx)+mp_take_fraction(mp, yy-mp->cur_y,dy);
10264 if ( ((d<0)&&(i==1)) || ((d>0)&&(i==2))) 
10265   mp_confusion(mp, "box_ends");
10266 @:this can't happen box ends}{\quad\\{box\_ends}@>
10267 z=x_coord(p)+mp->cur_x+mp_take_fraction(mp, d,dx);
10268 if ( z<minx_val(h) ) minx_val(h)=z;
10269 if ( z>maxx_val(h) ) maxx_val(h)=z;
10270 z=y_coord(p)+mp->cur_y+mp_take_fraction(mp, d,dy);
10271 if ( z<miny_val(h) ) miny_val(h)=z;
10272 if ( z>maxy_val(h) ) maxy_val(h)=z
10273
10274 @ @<Advance |p| to the end of the path and make |q| the previous knot@>=
10275 do {  
10276   q=p;
10277   p=link(p);
10278 } while (right_type(p)!=mp_endpoint)
10279
10280 @ The major difficulty in finding the bounding box of an edge structure is the
10281 effect of clipping paths.  We treat them conservatively by only clipping to the
10282 clipping path's bounding box, but this still
10283 requires recursive calls to |set_bbox| in order to find the bounding box of
10284 @^recursion@>
10285 the objects to be clipped.  Such calls are distinguished by the fact that the
10286 boolean parameter |top_level| is false.
10287
10288 @c void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level) {
10289   pointer p;  /* a graphical object being considered */
10290   scaled sminx,sminy,smaxx,smaxy;
10291   /* for saving the bounding box during recursive calls */
10292   scaled x0,x1,y0,y1;  /* temporary registers */
10293   integer lev;  /* nesting level for |mp_start_bounds_code| nodes */
10294   @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is
10295   incompatible with |internal[mp_true_corners]|@>;
10296   while ( link(bblast(h))!=null ) { 
10297     p=link(bblast(h));
10298     bblast(h)=p;
10299     switch (type(p)) {
10300     case mp_stop_clip_code: 
10301       if ( top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");  else return;
10302 @:this can't happen bbox}{\quad bbox@>
10303       break;
10304     @<Other cases for updating the bounding box based on the type of object |p|@>;
10305     } /* all cases are enumerated above */
10306   }
10307   if ( ! top_level ) mp_confusion(mp, "bbox");
10308 }
10309
10310 @ @<Internal library declarations@>=
10311 void mp_set_bbox (MP mp,pointer h, boolean top_level);
10312
10313 @ @<Wipe out any existing bounding box information if |bbtype(h)| is...@>=
10314 switch (bbtype(h)) {
10315 case no_bounds: 
10316   break;
10317 case bounds_set: 
10318   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10319   break;
10320 case bounds_unset: 
10321   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_init_bbox(mp, h);
10322   break;
10323 } /* there are no other cases */
10324
10325 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10326 case mp_fill_code: 
10327   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10328   if ( pen_p(p)!=null ) { 
10329     x0=minx; y0=miny;
10330     x1=maxx; y1=maxy;
10331     mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10332     minx=minx+x0;
10333     miny=miny+y0;
10334     maxx=maxx+x1;
10335     maxy=maxy+y1;
10336   }
10337   mp_adjust_bbox(mp, h);
10338   break;
10339
10340 @ @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10341 case mp_start_bounds_code: 
10342   if ( mp->internal[mp_true_corners]>0 ) {
10343     bbtype(h)=bounds_unset;
10344   } else { 
10345     bbtype(h)=bounds_set;
10346     mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10347     mp_adjust_bbox(mp, h);
10348     @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and
10349       |bblast(h)|@>;
10350   }
10351   break;
10352 case mp_stop_bounds_code: 
10353   if ( mp->internal[mp_true_corners]<=0 ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10354 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10355   break;
10356
10357 @ @<Scan to the matching |mp_stop_bounds_code| node and update |p| and...@>=
10358 lev=1;
10359 while ( lev!=0 ) { 
10360   if ( link(p)==null ) mp_confusion(mp, "bbox2");
10361 @:this can't happen bbox2}{\quad bbox2@>
10362   p=link(p);
10363   if ( type(p)==mp_start_bounds_code ) incr(lev);
10364   else if ( type(p)==mp_stop_bounds_code ) decr(lev);
10365 }
10366 bblast(h)=p
10367
10368 @ It saves a lot of grief here to be slightly conservative and not account for
10369 omitted parts of dashed lines.  We also don't worry about the material omitted
10370 when using butt end caps.  The basic computation is for round end caps and
10371 |box_ends| augments it for square end caps.
10372
10373 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10374 case mp_stroked_code: 
10375   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10376   x0=minx; y0=miny;
10377   x1=maxx; y1=maxy;
10378   mp_pen_bbox(mp, pen_p(p));
10379   minx=minx+x0;
10380   miny=miny+y0;
10381   maxx=maxx+x1;
10382   maxy=maxy+y1;
10383   mp_adjust_bbox(mp, h);
10384   if ( (left_type(path_p(p))==mp_endpoint)&&(lcap_val(p)==2) )
10385     mp_box_ends(mp, path_p(p), pen_p(p), h);
10386   break;
10387
10388 @ The height width and depth information stored in a text node determines a
10389 rectangle that needs to be transformed according to the transformation
10390 parameters stored in the text node.
10391
10392 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10393 case mp_text_code: 
10394   x1=mp_take_scaled(mp, txx_val(p),width_val(p));
10395   y0=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),-depth_val(p));
10396   y1=mp_take_scaled(mp, txy_val(p),height_val(p));
10397   minx=tx_val(p);
10398   maxx=minx;
10399   if ( y0<y1 ) { minx=minx+y0; maxx=maxx+y1;  }
10400   else         { minx=minx+y1; maxx=maxx+y0;  }
10401   if ( x1<0 ) minx=minx+x1;  else maxx=maxx+x1;
10402   x1=mp_take_scaled(mp, tyx_val(p),width_val(p));
10403   y0=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),-depth_val(p));
10404   y1=mp_take_scaled(mp, tyy_val(p),height_val(p));
10405   miny=ty_val(p);
10406   maxy=miny;
10407   if ( y0<y1 ) { miny=miny+y0; maxy=maxy+y1;  }
10408   else         { miny=miny+y1; maxy=maxy+y0;  }
10409   if ( x1<0 ) miny=miny+x1;  else maxy=maxy+x1;
10410   mp_adjust_bbox(mp, h);
10411   break;
10412
10413 @ This case involves a recursive call that advances |bblast(h)| to the node of
10414 type |mp_stop_clip_code| that matches |p|.
10415
10416 @<Other cases for updating the bounding box...@>=
10417 case mp_start_clip_code: 
10418   mp_path_bbox(mp, path_p(p));
10419   x0=minx; y0=miny;
10420   x1=maxx; y1=maxy;
10421   sminx=minx_val(h); sminy=miny_val(h);
10422   smaxx=maxx_val(h); smaxy=maxy_val(h);
10423   @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox| recursively
10424     starting at |link(p)|@>;
10425   @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,
10426     |y0|, |y1|@>;
10427   minx=sminx; miny=sminy;
10428   maxx=smaxx; maxy=smaxy;
10429   mp_adjust_bbox(mp, h);
10430   break;
10431
10432 @ @<Reinitialize the bounding box in header |h| and call |set_bbox|...@>=
10433 minx_val(h)=el_gordo;
10434 miny_val(h)=el_gordo;
10435 maxx_val(h)=-el_gordo;
10436 maxy_val(h)=-el_gordo;
10437 mp_set_bbox(mp, h,false)
10438
10439 @ @<Clip the bounding box in |h| to the rectangle given by |x0|, |x1|,...@>=
10440 if ( minx_val(h)<x0 ) minx_val(h)=x0;
10441 if ( miny_val(h)<y0 ) miny_val(h)=y0;
10442 if ( maxx_val(h)>x1 ) maxx_val(h)=x1;
10443 if ( maxy_val(h)>y1 ) maxy_val(h)=y1
10444
10445 @* \[22] Finding an envelope.
10446 When \MP\ has a path and a polygonal pen, it needs to express the desired
10447 shape in terms of things \ps\ can understand.  The present task is to compute
10448 a new path that describes the region to be filled.  It is convenient to
10449 define this as a two step process where the first step is determining what
10450 offset to use for each segment of the path.
10451
10452 @ Given a pointer |c| to a cyclic path,
10453 and a pointer~|h| to the first knot of a pen polygon,
10454 the |offset_prep| routine changes the path into cubics that are
10455 associated with particular pen offsets. Thus if the cubic between |p|
10456 and~|q| is associated with the |k|th offset and the cubic between |q| and~|r|
10457 has offset |l| then |info(q)=zero_off+l-k|. (The constant |zero_off| is added
10458 to because |l-k| could be negative.)
10459
10460 After overwriting the type information with offset differences, we no longer
10461 have a true path so we refer to the knot list returned by |offset_prep| as an
10462 ``envelope spec.''
10463 @^envelope spec@>
10464 Since an envelope spec only determines relative changes in pen offsets,
10465 |offset_prep| sets a global variable |spec_offset| to the relative change from
10466 |h| to the first offset.
10467
10468 @d zero_off 16384 /* added to offset changes to make them positive */
10469
10470 @<Glob...@>=
10471 integer spec_offset; /* number of pen edges between |h| and the initial offset */
10472
10473 @ @c @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>;
10474 pointer mp_offset_prep (MP mp,pointer c, pointer h) {
10475   halfword n; /* the number of vertices in the pen polygon */
10476   pointer p,q,q0,r,w, ww; /* for list manipulation */
10477   integer k_needed; /* amount to be added to |info(p)| when it is computed */
10478   pointer w0; /* a pointer to pen offset to use just before |p| */
10479   scaled dxin,dyin; /* the direction into knot |p| */
10480   integer turn_amt; /* change in pen offsets for the current cubic */
10481   @<Other local variables for |offset_prep|@>;
10482   dx0=0; dy0=0;
10483   @<Initialize the pen size~|n|@>;
10484   @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>;
10485   p=c; k_needed=0;
10486   do {  
10487     q=link(p);
10488     @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics
10489       associated with single offsets, after which |q| should
10490       point to the end of the final such cubic@>;
10491   NOT_FOUND:
10492     @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics that
10493       might have been introduced by the splitting process@>;
10494   } while (q!=c);
10495   @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of
10496     |offset_prep|@>;
10497   return c;
10498 }
10499
10500 @ We shall want to keep track of where certain knots on the cyclic path
10501 wind up in the envelope spec.  It doesn't suffice just to keep pointers to
10502 knot nodes because some nodes are deleted while removing dead cubics.  Thus
10503 |offset_prep| updates the following pointers
10504
10505 @<Glob...@>=
10506 pointer spec_p1;
10507 pointer spec_p2; /* pointers to distinguished knots */
10508
10509 @ @<Set init...@>=
10510 mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
10511
10512 @ @<Initialize the pen size~|n|@>=
10513 n=0; p=h;
10514 do {  
10515   incr(n);
10516   p=link(p);
10517 } while (p!=h)
10518
10519 @ Since the true incoming direction isn't known yet, we just pick a direction
10520 consistent with the pen offset~|h|.  If this is wrong, it can be corrected
10521 later.
10522
10523 @<Initialize the incoming direction and pen offset at |c|@>=
10524 dxin=x_coord(link(h))-x_coord(knil(h));
10525 dyin=y_coord(link(h))-y_coord(knil(h));
10526 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
10527   dxin=y_coord(knil(h))-y_coord(h);
10528   dyin=x_coord(h)-x_coord(knil(h));
10529 }
10530 w0=h
10531
10532 @ We must be careful not to remove the only cubic in a cycle.
10533
10534 But we must also be careful for another reason. If the user-supplied
10535 path starts with a set of degenerate cubics, the target node |q| can
10536 be collapsed to the initial node |p| which might be the same as the
10537 initial node |c| of the curve. This would cause the |offset_prep| routine
10538 to bail out too early, causing distress later on. (See for example
10539 the testcase reported by Bogus\l{}aw Jackowski in tracker id 267, case 52c
10540 on Sarovar.)
10541
10542 @<Advance |p| to node |q|, removing any ``dead'' cubics...@>=
10543 q0=q;
10544 do { 
10545   r=link(p);
10546   if ( x_coord(p)==right_x(p) && y_coord(p)==right_y(p) &&
10547        x_coord(p)==left_x(r)  && y_coord(p)==left_y(r) &&
10548        x_coord(p)==x_coord(r) && y_coord(p)==y_coord(r) &&
10549        r!=p ) {
10550       @<Remove the cubic following |p| and update the data structures
10551         to merge |r| into |p|@>;
10552   }
10553   p=r;
10554 } while (p!=q);
10555 /* Check if we removed too much */
10556 if(q!=q0)
10557   q = link(q)
10558
10559 @ @<Remove the cubic following |p| and update the data structures...@>=
10560 { k_needed=info(p)-zero_off;
10561   if ( r==q ) { 
10562     q=p;
10563   } else { 
10564     info(p)=k_needed+info(r);
10565     k_needed=0;
10566   };
10567   if ( r==c ) { info(p)=info(c); c=p; };
10568   if ( r==mp->spec_p1 ) mp->spec_p1=p;
10569   if ( r==mp->spec_p2 ) mp->spec_p2=p;
10570   r=p; mp_remove_cubic(mp, p);
10571 }
10572
10573 @ Not setting the |info| field of the newly created knot allows the splitting
10574 routine to work for paths.
10575
10576 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10577 void mp_split_cubic (MP mp,pointer p, fraction t) { /* splits the cubic after |p| */
10578   scaled v; /* an intermediate value */
10579   pointer q,r; /* for list manipulation */
10580   q=link(p); r=mp_get_node(mp, knot_node_size); link(p)=r; link(r)=q;
10581   originator(r)=mp_program_code;
10582   left_type(r)=mp_explicit; right_type(r)=mp_explicit;
10583   v=t_of_the_way(right_x(p),left_x(q));
10584   right_x(p)=t_of_the_way(x_coord(p),right_x(p));
10585   left_x(q)=t_of_the_way(left_x(q),x_coord(q));
10586   left_x(r)=t_of_the_way(right_x(p),v);
10587   right_x(r)=t_of_the_way(v,left_x(q));
10588   x_coord(r)=t_of_the_way(left_x(r),right_x(r));
10589   v=t_of_the_way(right_y(p),left_y(q));
10590   right_y(p)=t_of_the_way(y_coord(p),right_y(p));
10591   left_y(q)=t_of_the_way(left_y(q),y_coord(q));
10592   left_y(r)=t_of_the_way(right_y(p),v);
10593   right_y(r)=t_of_the_way(v,left_y(q));
10594   y_coord(r)=t_of_the_way(left_y(r),right_y(r));
10595 }
10596
10597 @ This does not set |info(p)| or |right_type(p)|.
10598
10599 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10600 void mp_remove_cubic (MP mp,pointer p) { /* removes the dead cubic following~|p| */
10601   pointer q; /* the node that disappears */
10602   q=link(p); link(p)=link(q);
10603   right_x(p)=right_x(q); right_y(p)=right_y(q);
10604   mp_free_node(mp, q,knot_node_size);
10605 }
10606
10607 @ Let $d\prec d'$ mean that the counter-clockwise angle from $d$ to~$d'$ is
10608 strictly between zero and $180^\circ$.  Then we can define $d\preceq d'$ to
10609 mean that the angle could be zero or $180^\circ$. If $w_k=(u_k,v_k)$ is the
10610 $k$th pen offset, the $k$th pen edge direction is defined by the formula
10611 $$d_k=(u\k-u_k,\,v\k-v_k).$$
10612 When listed by increasing $k$, these directions occur in counter-clockwise
10613 order so that $d_k\preceq d\k$ for all~$k$.
10614 The goal of |offset_prep| is to find an offset index~|k| to associate with
10615 each cubic, such that the direction $d(t)$ of the cubic satisfies
10616 $$d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k\qquad\hbox{for $0\le t\le 1$.}\eqno(*)$$
10617 We may have to split a cubic into many pieces before each
10618 piece corresponds to a unique offset.
10619
10620 @<Split the cubic between |p| and |q|, if necessary, into cubics...@>=
10621 info(p)=zero_off+k_needed;
10622 k_needed=0;
10623 @<Prepare for derivative computations;
10624   |goto not_found| if the current cubic is dead@>;
10625 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>;
10626 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that
10627   $d_{k-1}\preceq(\\{dx},\\{dy})\prec d_k$; also advance |w0| for
10628   the direction change at |p|@>;
10629 @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>;
10630 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>;
10631 @<Complete the offset splitting process@>;
10632 w0=mp_pen_walk(mp, w0,turn_amt)
10633
10634 @ @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10635 pointer mp_pen_walk (MP mp,pointer w, integer k) {
10636   /* walk |k| steps around a pen from |w| */
10637   while ( k>0 ) { w=link(w); decr(k);  };
10638   while ( k<0 ) { w=knil(w); incr(k);  };
10639   return w;
10640 }
10641
10642 @ The direction of a cubic $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)=\bigl(x(t),y(t)\bigr)$ can be
10643 calculated from the quadratic polynomials
10644 ${1\over3}x'(t)=B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$ and
10645 ${1\over3}y'(t)=B(y_1-y_0,y_2-y_1,y_3-y_2;t)$.
10646 Since we may be calculating directions from several cubics
10647 split from the current one, it is desirable to do these calculations
10648 without losing too much precision. ``Scaled up'' values of the
10649 derivatives, which will be less tainted by accumulated errors than
10650 derivatives found from the cubics themselves, are maintained in
10651 local variables |x0|, |x1|, and |x2|, representing $X_0=2^l(x_1-x_0)$,
10652 $X_1=2^l(x_2-x_1)$, and $X_2=2^l(x_3-x_2)$; similarly |y0|, |y1|, and~|y2|
10653 represent $Y_0=2^l(y_1-y_0)$, $Y_1=2^l(y_2-y_1)$, and $Y_2=2^l(y_3-y_2)$.
10654
10655 @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10656 integer x0,x1,x2,y0,y1,y2; /* representatives of derivatives */
10657 integer t0,t1,t2; /* coefficients of polynomial for slope testing */
10658 integer du,dv,dx,dy; /* for directions of the pen and the curve */
10659 integer dx0,dy0; /* initial direction for the first cubic in the curve */
10660 integer max_coef; /* used while scaling */
10661 integer x0a,x1a,x2a,y0a,y1a,y2a; /* intermediate values */
10662 fraction t; /* where the derivative passes through zero */
10663 fraction s; /* a temporary value */
10664
10665 @ @<Prepare for derivative computations...@>=
10666 x0=right_x(p)-x_coord(p);
10667 x2=x_coord(q)-left_x(q);
10668 x1=left_x(q)-right_x(p);
10669 y0=right_y(p)-y_coord(p); y2=y_coord(q)-left_y(q);
10670 y1=left_y(q)-right_y(p);
10671 max_coef=abs(x0);
10672 if ( abs(x1)>max_coef ) max_coef=abs(x1);
10673 if ( abs(x2)>max_coef ) max_coef=abs(x2);
10674 if ( abs(y0)>max_coef ) max_coef=abs(y0);
10675 if ( abs(y1)>max_coef ) max_coef=abs(y1);
10676 if ( abs(y2)>max_coef ) max_coef=abs(y2);
10677 if ( max_coef==0 ) goto NOT_FOUND;
10678 while ( max_coef<fraction_half ) {
10679   double(max_coef);
10680   double(x0); double(x1); double(x2);
10681   double(y0); double(y1); double(y2);
10682 }
10683
10684 @ Let us first solve a special case of the problem: Suppose we
10685 know an index~$k$ such that either (i)~$d(t)\succeq d_{k-1}$ for all~$t$
10686 and $d(0)\prec d_k$, or (ii)~$d(t)\preceq d_k$ for all~$t$ and
10687 $d(0)\succ d_{k-1}$.
10688 Then, in a sense, we're halfway done, since one of the two relations
10689 in $(*)$ is satisfied, and the other couldn't be satisfied for
10690 any other value of~|k|.
10691
10692 Actually, the conditions can be relaxed somewhat since a relation such as
10693 $d(t)\succeq d_{k-1}$ restricts $d(t)$ to a half plane when all that really
10694 matters is whether $d(t)$ crosses the ray in the $d_{k-1}$ direction from
10695 the origin.  The condition for case~(i) becomes $d_{k-1}\preceq d(0)\prec d_k$
10696 and $d(t)$ never crosses the $d_{k-1}$ ray in the clockwise direction.
10697 Case~(ii) is similar except $d(t)$ cannot cross the $d_k$ ray in the
10698 counterclockwise direction.
10699
10700 The |fin_offset_prep| subroutine solves the stated subproblem.
10701 It has a parameter called |rise| that is |1| in
10702 case~(i), |-1| in case~(ii). Parameters |x0| through |y2| represent
10703 the derivative of the cubic following |p|.
10704 The |w| parameter should point to offset~$w_k$ and |info(p)| should already
10705 be set properly.  The |turn_amt| parameter gives the absolute value of the
10706 overall net change in pen offsets.
10707
10708 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10709 void mp_fin_offset_prep (MP mp,pointer p, pointer w, integer 
10710   x0,integer x1, integer x2, integer y0, integer y1, integer y2, 
10711   integer rise, integer turn_amt)  {
10712   pointer ww; /* for list manipulation */
10713   scaled du,dv; /* for slope calculation */
10714   integer t0,t1,t2; /* test coefficients */
10715   fraction t; /* place where the derivative passes a critical slope */
10716   fraction s; /* slope or reciprocal slope */
10717   integer v; /* intermediate value for updating |x0..y2| */
10718   pointer q; /* original |link(p)| */
10719   q=link(p);
10720   while (1)  { 
10721     if ( rise>0 ) ww=link(w); /* a pointer to $w\k$ */
10722     else  ww=knil(w); /* a pointer to $w_{k-1}$ */
10723     @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)|
10724       for $d(t)$ versus $d_k$ or $d_{k-1}$@>;
10725     t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10726     if ( t>=fraction_one ) {
10727       if ( turn_amt>0 ) t=fraction_one;  else return;
10728     }
10729     @<Split the cubic at $t$,
10730       and split off another cubic if the derivative crosses back@>;
10731     w=ww;
10732   }
10733 }
10734
10735 @ We want $B(\\{t0},\\{t1},\\{t2};t)$ to be the dot product of $d(t)$ with a
10736 $-90^\circ$ rotation of the vector from |w| to |ww|.  This makes the resulting
10737 function cross from positive to negative when $d_{k-1}\preceq d(t)\preceq d_k$
10738 begins to fail.
10739
10740 @<Compute test coefficients |(t0,t1,t2)| for $d(t)$ versus...@>=
10741 du=x_coord(ww)-x_coord(w); dv=y_coord(ww)-y_coord(w);
10742 if ( abs(du)>=abs(dv) ) {
10743   s=mp_make_fraction(mp, dv,du);
10744   t0=mp_take_fraction(mp, x0,s)-y0;
10745   t1=mp_take_fraction(mp, x1,s)-y1;
10746   t2=mp_take_fraction(mp, x2,s)-y2;
10747   if ( du<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10748 } else { 
10749   s=mp_make_fraction(mp, du,dv);
10750   t0=x0-mp_take_fraction(mp, y0,s);
10751   t1=x1-mp_take_fraction(mp, y1,s);
10752   t2=x2-mp_take_fraction(mp, y2,s);
10753   if ( dv<0 ) { negate(t0); negate(t1); negate(t2);  }
10754 }
10755 if ( t0<0 ) t0=0 /* should be positive without rounding error */
10756
10757 @ The curve has crossed $d_k$ or $d_{k-1}$; its initial segment satisfies
10758 $(*)$, and it might cross again, yielding another solution of $(*)$.
10759
10760 @<Split the cubic at $t$, and split off another...@>=
10761
10762 mp_split_cubic(mp, p,t); p=link(p); info(p)=zero_off+rise;
10763 decr(turn_amt);
10764 v=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10765 x0=t_of_the_way(v,x1);
10766 v=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10767 y0=t_of_the_way(v,y1);
10768 if ( turn_amt<0 ) {
10769   t1=t_of_the_way(t1,t2);
10770   if ( t1>0 ) t1=0; /* without rounding error, |t1| would be |<=0| */
10771   t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10772   if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10773   incr(turn_amt);
10774   if ( (t==fraction_one)&&(link(p)!=q) ) {
10775     info(link(p))=info(link(p))-rise;
10776   } else { 
10777     mp_split_cubic(mp, p,t); info(link(p))=zero_off-rise;
10778     v=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10779     x2=t_of_the_way(x1,v);
10780     v=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10781     y2=t_of_the_way(y1,v);
10782   }
10783 }
10784 }
10785
10786 @ Now we must consider the general problem of |offset_prep|, when
10787 nothing is known about a given cubic. We start by finding its
10788 direction in the vicinity of |t=0|.
10789
10790 If $z'(t)=0$, the given cubic is numerically unstable but |offset_prep|
10791 has not yet introduced any more numerical errors.  Thus we can compute
10792 the true initial direction for the given cubic, even if it is almost
10793 degenerate.
10794
10795 @<Find the initial direction |(dx,dy)|@>=
10796 dx=x0; dy=y0;
10797 if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10798   dx=x1; dy=y1;
10799   if ( dx==0 && dy==0 ) { 
10800     dx=x2; dy=y2;
10801   }
10802 }
10803 if ( p==c ) { dx0=dx; dy0=dy;  }
10804
10805 @ @<Find the final direction |(dxin,dyin)|@>=
10806 dxin=x2; dyin=y2;
10807 if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10808   dxin=x1; dyin=y1;
10809   if ( dxin==0 && dyin==0 ) {
10810     dxin=x0; dyin=y0;
10811   }
10812 }
10813
10814 @ The next step is to bracket the initial direction between consecutive
10815 edges of the pen polygon.  We must be careful to turn clockwise only if
10816 this makes the turn less than $180^\circ$. (A $180^\circ$ turn must be
10817 counter-clockwise in order to make \&{doublepath} envelopes come out
10818 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
10819 right.) This code depends on |w0| being the offset for |(dxin,dyin)|.
10820
10821 @<Update |info(p)| and find the offset $w_k$ such that...@>=
10822 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp,w0,dx,dy,(mp_ab_vs_cd(mp, dy,dxin,dx,dyin)>=0));
10823 w=mp_pen_walk(mp, w0, turn_amt);
10824 w0=w;
10825 info(p)=info(p)+turn_amt
10826
10827 @ Decide how many pen offsets to go away from |w| in order to find the offset
10828 for |(dx,dy)|, going counterclockwise if |ccw| is |true|.  This assumes that
10829 |w| is the offset for some direction $(x',y')$ from which the angle to |(dx,dy)|
10830 in the sense determined by |ccw| is less than or equal to $180^\circ$.
10831
10832 If the pen polygon has only two edges, they could both be parallel
10833 to |(dx,dy)|.  In this case, we must be careful to stop after crossing the first
10834 such edge in order to avoid an infinite loop.
10835
10836 @<Declare subroutines needed by |offset_prep|@>=
10837 integer mp_get_turn_amt (MP mp,pointer w, scaled  dx,
10838                          scaled dy, boolean  ccw) {
10839   pointer ww; /* a neighbor of knot~|w| */
10840   integer s; /* turn amount so far */
10841   integer t; /* |ab_vs_cd| result */
10842   s=0;
10843   if ( ccw ) { 
10844     ww=link(w);
10845     do {  
10846       t=mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(ww)-x_coord(w)),
10847                         dx,(y_coord(ww)-y_coord(w)));
10848       if ( t<0 ) break;
10849       incr(s);
10850       w=ww; ww=link(ww);
10851     } while (t>0);
10852   } else { 
10853     ww=knil(w);
10854     while ( mp_ab_vs_cd(mp, dy,(x_coord(w)-x_coord(ww)),
10855                             dx,(y_coord(w)-y_coord(ww))) < 0) { 
10856       decr(s);
10857       w=ww; ww=knil(ww);
10858     }
10859   }
10860   return s;
10861 }
10862
10863 @ When we're all done, the final offset is |w0| and the final curve direction
10864 is |(dxin,dyin)|.  With this knowledge of the incoming direction at |c|, we
10865 can correct |info(c)| which was erroneously based on an incoming offset
10866 of~|h|.
10867
10868 @d fix_by(A) info(c)=info(c)+(A)
10869
10870 @<Fix the offset change in |info(c)| and set |c| to the return value of...@>=
10871 mp->spec_offset=info(c)-zero_off;
10872 if ( link(c)==c ) {
10873   info(c)=zero_off+n;
10874 } else { 
10875   fix_by(k_needed);
10876   while ( w0!=h ) { fix_by(1); w0=link(w0);  };
10877   while ( info(c)<=zero_off-n ) fix_by(n);
10878   while ( info(c)>zero_off ) fix_by(-n);
10879   if ( (info(c)!=zero_off)&&(mp_ab_vs_cd(mp, dy0,dxin,dx0,dyin)>=0) ) fix_by(n);
10880 }
10881 return c
10882
10883 @ Finally we want to reduce the general problem to situations that
10884 |fin_offset_prep| can handle. We split the cubic into at most three parts
10885 with respect to $d_{k-1}$, and apply |fin_offset_prep| to each part.
10886
10887 @<Complete the offset splitting process@>=
10888 ww=knil(w);
10889 @<Compute test coeff...@>;
10890 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set
10891   |t:=fraction_one+1|@>;
10892 if ( t>fraction_one ) {
10893   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1,x2,y0,y1,y2,1,turn_amt);
10894 } else {
10895   mp_split_cubic(mp, p,t); r=link(p);
10896   x1a=t_of_the_way(x0,x1); x1=t_of_the_way(x1,x2);
10897   x2a=t_of_the_way(x1a,x1);
10898   y1a=t_of_the_way(y0,y1); y1=t_of_the_way(y1,y2);
10899   y2a=t_of_the_way(y1a,y1);
10900   mp_fin_offset_prep(mp, p,w,x0,x1a,x2a,y0,y1a,y2a,1,0); x0=x2a; y0=y2a;
10901   info(r)=zero_off-1;
10902   if ( turn_amt>=0 ) {
10903     t1=t_of_the_way(t1,t2);
10904     if ( t1>0 ) t1=0;
10905     t=mp_crossing_point(mp, 0,-t1,-t2);
10906     if ( t>fraction_one ) t=fraction_one;
10907     @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>;
10908     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,0);
10909   } else {
10910     mp_fin_offset_prep(mp, r,ww,x0,x1,x2,y0,y1,y2,-1,(-1-turn_amt));
10911   }
10912 }
10913
10914 @ @<Split off another rising cubic for |fin_offset_prep|@>=
10915 mp_split_cubic(mp, r,t); info(link(r))=zero_off+1;
10916 x1a=t_of_the_way(x1,x2); x1=t_of_the_way(x0,x1);
10917 x0a=t_of_the_way(x1,x1a);
10918 y1a=t_of_the_way(y1,y2); y1=t_of_the_way(y0,y1);
10919 y0a=t_of_the_way(y1,y1a);
10920 mp_fin_offset_prep(mp, link(r),w,x0a,x1a,x2,y0a,y1a,y2,1,turn_amt);
10921 x2=x0a; y2=y0a
10922
10923 @ At this point, the direction of the incoming pen edge is |(-du,-dv)|.
10924 When the component of $d(t)$ perpendicular to |(-du,-dv)| crosses zero, we
10925 need to decide whether the directions are parallel or antiparallel.  We
10926 can test this by finding the dot product of $d(t)$ and |(-du,-dv)|, but this
10927 should be avoided when the value of |turn_amt| already determines the
10928 answer.  If |t2<0|, there is one crossing and it is antiparallel only if
10929 |turn_amt>=0|.  If |turn_amt<0|, there should always be at least one
10930 crossing and the first crossing cannot be antiparallel.
10931
10932 @<Find the first |t| where $d(t)$ crosses $d_{k-1}$ or set...@>=
10933 t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,t2);
10934 if ( turn_amt>=0 ) {
10935   if ( t2<0 ) {
10936     t=fraction_one+1;
10937   } else { 
10938     u0=t_of_the_way(x0,x1);
10939     u1=t_of_the_way(x1,x2);
10940     ss=mp_take_fraction(mp, -du,t_of_the_way(u0,u1));
10941     v0=t_of_the_way(y0,y1);
10942     v1=t_of_the_way(y1,y2);
10943     ss=ss+mp_take_fraction(mp, -dv,t_of_the_way(v0,v1));
10944     if ( ss<0 ) t=fraction_one+1;
10945   }
10946 } else if ( t>fraction_one ) {
10947   t=fraction_one;
10948 }
10949
10950 @ @<Other local variables for |offset_prep|@>=
10951 integer u0,u1,v0,v1; /* intermediate values for $d(t)$ calculation */
10952 integer ss = 0; /* the part of the dot product computed so far */
10953 int d_sign; /* sign of overall change in direction for this cubic */
10954
10955 @ If the cubic almost has a cusp, it is a numerically ill-conditioned
10956 problem to decide which way it loops around but that's OK as long we're
10957 consistent.  To make \&{doublepath} envelopes work properly, reversing
10958 the path should always change the sign of |turn_amt|.
10959
10960 @<Decide on the net change in pen offsets and set |turn_amt|@>=
10961 d_sign=mp_ab_vs_cd(mp, dx,dyin, dxin,dy);
10962 if ( d_sign==0 ) {
10963   @<Check rotation direction based on node position@>
10964 }
10965 if ( d_sign==0 ) {
10966   if ( dx==0 ) {
10967     if ( dy>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1;
10968   } else {
10969     if ( dx>0 ) d_sign=1;  else d_sign=-1; 
10970   }
10971 }
10972 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is
10973   more than $180^\circ$@>;
10974 turn_amt=mp_get_turn_amt(mp, w, dxin, dyin, (d_sign>0));
10975 if ( ss<0 ) turn_amt=turn_amt-d_sign*n
10976
10977 @ We check rotation direction by looking at the vector connecting the current
10978 node with the next. If its angle with incoming and outgoing tangents has the
10979 same sign, we pick this as |d_sign|, since it means we have a flex, not a cusp.
10980 Otherwise we proceed to the cusp code.
10981
10982 @<Check rotation direction based on node position@>=
10983 u0=x_coord(q)-x_coord(p);
10984 u1=y_coord(q)-y_coord(p);
10985 d_sign = half(mp_ab_vs_cd(mp, dx, u1, u0, dy)+
10986   mp_ab_vs_cd(mp, u0, dyin, dxin, u1));
10987
10988 @ In order to be invariant under path reversal, the result of this computation
10989 should not change when |x0|, |y0|, $\ldots$ are all negated and |(x0,y0)| is
10990 then swapped with |(x2,y2)|.  We make use of the identities
10991 |take_fraction(-a,-b)=take_fraction(a,b)| and
10992 |t_of_the_way(-a,-b)=-(t_of_the_way(a,b))|.
10993
10994 @<Make |ss| negative if and only if the total change in direction is...@>=
10995 t0=half(mp_take_fraction(mp, x0,y2))-half(mp_take_fraction(mp, x2,y0));
10996 t1=half(mp_take_fraction(mp, x1,(y0+y2)))-half(mp_take_fraction(mp, y1,(x0+x2)));
10997 if ( t0==0 ) t0=d_sign; /* path reversal always negates |d_sign| */
10998 if ( t0>0 ) {
10999   t=mp_crossing_point(mp, t0,t1,-t0);
11000   u0=t_of_the_way(x0,x1);
11001   u1=t_of_the_way(x1,x2);
11002   v0=t_of_the_way(y0,y1);
11003   v1=t_of_the_way(y1,y2);
11004 } else { 
11005   t=mp_crossing_point(mp, -t0,t1,t0);
11006   u0=t_of_the_way(x2,x1);
11007   u1=t_of_the_way(x1,x0);
11008   v0=t_of_the_way(y2,y1);
11009   v1=t_of_the_way(y1,y0);
11010 }
11011 ss=mp_take_fraction(mp, (x0+x2),t_of_the_way(u0,u1))+
11012    mp_take_fraction(mp, (y0+y2),t_of_the_way(v0,v1))
11013
11014 @ Here's a routine that prints an envelope spec in symbolic form.  It assumes
11015 that the |cur_pen| has not been walked around to the first offset.
11016
11017 @c 
11018 void mp_print_spec (MP mp,pointer cur_spec, pointer cur_pen, char *s) {
11019   pointer p,q; /* list traversal */
11020   pointer w; /* the current pen offset */
11021   mp_print_diagnostic(mp, "Envelope spec",s,true);
11022   p=cur_spec; w=mp_pen_walk(mp, cur_pen,mp->spec_offset);
11023   mp_print_ln(mp);
11024   mp_print_two(mp, x_coord(cur_spec),y_coord(cur_spec));
11025   mp_print(mp, " % beginning with offset ");
11026   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
11027   do { 
11028     while (1) {  
11029       q=link(p);
11030       @<Print the cubic between |p| and |q|@>;
11031       p=q;
11032           if ((p==cur_spec) || (info(p)!=zero_off)) 
11033         break;
11034     }
11035     if ( info(p)!=zero_off ) {
11036       @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>;
11037     }
11038   } while (p!=cur_spec);
11039   mp_print_nl(mp, " & cycle");
11040   mp_end_diagnostic(mp, true);
11041 }
11042
11043 @ @<Update |w| as indicated by |info(p)| and print an explanation@>=
11044
11045   w=mp_pen_walk(mp, w, (info(p)-zero_off));
11046   mp_print(mp, " % ");
11047   if ( info(p)>zero_off ) mp_print(mp, "counter");
11048   mp_print(mp, "clockwise to offset ");
11049   mp_print_two(mp, x_coord(w),y_coord(w));
11050 }
11051
11052 @ @<Print the cubic between |p| and |q|@>=
11053
11054   mp_print_nl(mp, "   ..controls ");
11055   mp_print_two(mp, right_x(p),right_y(p));
11056   mp_print(mp, " and ");
11057   mp_print_two(mp, left_x(q),left_y(q));
11058   mp_print_nl(mp, " ..");
11059   mp_print_two(mp, x_coord(q),y_coord(q));
11060 }
11061
11062 @ Once we have an envelope spec, the remaining task to construct the actual
11063 envelope by offsetting each cubic as determined by the |info| fields in
11064 the knots.  First we use |offset_prep| to convert the |c| into an envelope
11065 spec. Then we add the offsets so that |c| becomes a cyclic path that represents
11066 the envelope.
11067
11068 The |ljoin| and |miterlim| parameters control the treatment of points where the
11069 pen offset changes, and |lcap| controls the endpoints of a \&{doublepath}.
11070 The endpoints are easily located because |c| is given in undoubled form
11071 and then doubled in this procedure.  We use |spec_p1| and |spec_p2| to keep
11072 track of the endpoints and treat them like very sharp corners.
11073 Butt end caps are treated like beveled joins; round end caps are treated like
11074 round joins; and square end caps are achieved by setting |join_type:=3|.
11075
11076 None of these parameters apply to inside joins where the convolution tracing
11077 has retrograde lines.  In such cases we use a simple connect-the-endpoints
11078 approach that is achieved by setting |join_type:=2|.
11079
11080 @c @<Declare a function called |insert_knot|@>;
11081 pointer mp_make_envelope (MP mp,pointer c, pointer h, small_number ljoin,
11082   small_number lcap, scaled miterlim) {
11083   pointer p,q,r,q0; /* for manipulating the path */
11084   int join_type=0; /* codes |0..3| for mitered, round, beveled, or square */
11085   pointer w,w0; /* the pen knot for the current offset */
11086   scaled qx,qy; /* unshifted coordinates of |q| */
11087   halfword k,k0; /* controls pen edge insertion */
11088   @<Other local variables for |make_envelope|@>;
11089   dxin=0; dyin=0; dxout=0; dyout=0;
11090   mp->spec_p1=null; mp->spec_p2=null;
11091   @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>;
11092   @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to
11093     the initial offset@>;
11094   w=h;
11095   p=c;
11096   do {  
11097     q=link(p); q0=q;
11098     qx=x_coord(q); qy=y_coord(q);
11099     k=info(q);
11100     k0=k; w0=w;
11101     if ( k!=zero_off ) {
11102       @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>;
11103     }
11104     @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>;
11105     while ( k!=zero_off ) { 
11106       @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>;
11107       if ( (join_type==1)||(k==zero_off) )
11108          q=mp_insert_knot(mp, q,qx+x_coord(w),qy+y_coord(w));
11109     };
11110     if ( q!=link(p) ) {
11111       @<Set |p=link(p)| and add knots between |p| and |q| as
11112         required by |join_type|@>;
11113     }
11114     p=q;
11115   } while (q0!=c);
11116   return c;
11117 }
11118
11119 @ @<Use |offset_prep| to compute the envelope spec then walk |h| around to...@>=
11120 c=mp_offset_prep(mp, c,h);
11121 if ( mp->internal[mp_tracing_specs]>0 ) 
11122   mp_print_spec(mp, c,h,"");
11123 h=mp_pen_walk(mp, h,mp->spec_offset)
11124
11125 @ Mitered and squared-off joins depend on path directions that are difficult to
11126 compute for degenerate cubics.  The envelope spec computed by |offset_prep| can
11127 have degenerate cubics only if the entire cycle collapses to a single
11128 degenerate cubic.  Setting |join_type:=2| in this case makes the computed
11129 envelope degenerate as well.
11130
11131 @<Set |join_type| to indicate how to handle offset changes at~|q|@>=
11132 if ( k<zero_off ) {
11133   join_type=2;
11134 } else {
11135   if ( (q!=mp->spec_p1)&&(q!=mp->spec_p2) ) join_type=ljoin;
11136   else if ( lcap==2 ) join_type=3;
11137   else join_type=2-lcap;
11138   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11139     @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of
11140       degeneracy set |join_type:=2|@>;
11141     if ( join_type==0 ) {
11142       @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|
11143         then set |join_type:=2|@>;
11144     }
11145   }
11146 }
11147
11148 @ @<If |miterlim| is less than the secant of half the angle at |q|...@>=
11149
11150   tmp=mp_take_fraction(mp, miterlim,fraction_half+
11151       half(mp_take_fraction(mp, dxin,dxout)+mp_take_fraction(mp, dyin,dyout)));
11152   if ( tmp<unity )
11153     if ( mp_take_scaled(mp, miterlim,tmp)<unity ) join_type=2;
11154 }
11155
11156 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11157 fraction dxin,dyin,dxout,dyout; /* directions at |q| when square or mitered */
11158 scaled tmp; /* a temporary value */
11159
11160 @ The coordinates of |p| have already been shifted unless |p| is the first
11161 knot in which case they get shifted at the very end.
11162
11163 @<Add offset |w| to the cubic from |p| to |q|@>=
11164 right_x(p)=right_x(p)+x_coord(w);
11165 right_y(p)=right_y(p)+y_coord(w);
11166 left_x(q)=left_x(q)+x_coord(w);
11167 left_y(q)=left_y(q)+y_coord(w);
11168 x_coord(q)=x_coord(q)+x_coord(w);
11169 y_coord(q)=y_coord(q)+y_coord(w);
11170 left_type(q)=mp_explicit;
11171 right_type(q)=mp_explicit
11172
11173 @ @<Step |w| and move |k| one step closer to |zero_off|@>=
11174 if ( k>zero_off ){ w=link(w); decr(k);  }
11175 else { w=knil(w); incr(k);  }
11176
11177 @ The cubic from |q| to the new knot at |(x,y)| becomes a line segment and
11178 the |right_x| and |right_y| fields of |r| are set from |q|.  This is done in
11179 case the cubic containing these control points is ``yet to be examined.''
11180
11181 @<Declare a function called |insert_knot|@>=
11182 pointer mp_insert_knot (MP mp,pointer q, scaled x, scaled y) {
11183   /* returns the inserted knot */
11184   pointer r; /* the new knot */
11185   r=mp_get_node(mp, knot_node_size);
11186   link(r)=link(q); link(q)=r;
11187   right_x(r)=right_x(q);
11188   right_y(r)=right_y(q);
11189   x_coord(r)=x;
11190   y_coord(r)=y;
11191   right_x(q)=x_coord(q);
11192   right_y(q)=y_coord(q);
11193   left_x(r)=x_coord(r);
11194   left_y(r)=y_coord(r);
11195   left_type(r)=mp_explicit;
11196   right_type(r)=mp_explicit;
11197   originator(r)=mp_program_code;
11198   return r;
11199 }
11200
11201 @ After setting |p:=link(p)|, either |join_type=1| or |q=link(p)|.
11202
11203 @<Set |p=link(p)| and add knots between |p| and |q| as...@>=
11204
11205   p=link(p);
11206   if ( (join_type==0)||(join_type==3) ) {
11207     if ( join_type==0 ) {
11208       @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>
11209     } else {
11210       @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a
11211         squared join@>;
11212     }
11213     if ( r!=null ) { 
11214       right_x(r)=x_coord(r);
11215       right_y(r)=y_coord(r);
11216     }
11217   }
11218 }
11219
11220 @ For very small angles, adding a knot is unnecessary and would cause numerical
11221 problems, so we just set |r:=null| in that case.
11222
11223 @<Insert a new knot |r| between |p| and |q| as required for a mitered join@>=
11224
11225   det=mp_take_fraction(mp, dyout,dxin)-mp_take_fraction(mp, dxout,dyin);
11226   if ( abs(det)<26844 ) { 
11227      r=null; /* sine $<10^{-4}$ */
11228   } else { 
11229     tmp=mp_take_fraction(mp, x_coord(q)-x_coord(p),dyout)-
11230         mp_take_fraction(mp, y_coord(q)-y_coord(p),dxout);
11231     tmp=mp_make_fraction(mp, tmp,det);
11232     r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11233       y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11234   }
11235 }
11236
11237 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11238 fraction det; /* a determinant used for mitered join calculations */
11239
11240 @ @<Make |r| the last of two knots inserted between |p| and |q| to form a...@>=
11241
11242   ht_x=y_coord(w)-y_coord(w0);
11243   ht_y=x_coord(w0)-x_coord(w);
11244   while ( (abs(ht_x)<fraction_half)&&(abs(ht_y)<fraction_half) ) { 
11245     ht_x+=ht_x; ht_y+=ht_y;
11246   }
11247   @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range dot
11248     product with |(ht_x,ht_y)|@>;
11249   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxin,ht_x)+
11250                                   mp_take_fraction(mp, dyin,ht_y));
11251   r=mp_insert_knot(mp, p,x_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxin),
11252                          y_coord(p)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyin));
11253   tmp=mp_make_fraction(mp, max_ht,mp_take_fraction(mp, dxout,ht_x)+
11254                                   mp_take_fraction(mp, dyout,ht_y));
11255   r=mp_insert_knot(mp, r,x_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dxout),
11256                          y_coord(q)+mp_take_fraction(mp, tmp,dyout));
11257 }
11258
11259 @ @<Other local variables for |make_envelope|@>=
11260 fraction ht_x,ht_y; /* perpendicular to the segment from |p| to |q| */
11261 scaled max_ht; /* maximum height of the pen polygon above the |w0|-|w| line */
11262 halfword kk; /* keeps track of the pen vertices being scanned */
11263 pointer ww; /* the pen vertex being tested */
11264
11265 @ The dot product of the vector from |w0| to |ww| with |(ht_x,ht_y)| ranges
11266 from zero to |max_ht|.
11267
11268 @<Scan the pen polygon between |w0| and |w| and make |max_ht| the range...@>=
11269 max_ht=0;
11270 kk=zero_off;
11271 ww=w;
11272 while (1)  { 
11273   @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>;
11274   if ( kk==k0 ) break;
11275   tmp=mp_take_fraction(mp, (x_coord(ww)-x_coord(w0)),ht_x)+
11276       mp_take_fraction(mp, (y_coord(ww)-y_coord(w0)),ht_y);
11277   if ( tmp>max_ht ) max_ht=tmp;
11278 }
11279
11280
11281 @ @<Step |ww| and move |kk| one step closer to |k0|@>=
11282 if ( kk>k0 ) { ww=link(ww); decr(kk);  }
11283 else { ww=knil(ww); incr(kk);  }
11284
11285 @ @<If endpoint, double the path |c|, and set |spec_p1| and |spec_p2|@>=
11286 if ( left_type(c)==mp_endpoint ) { 
11287   mp->spec_p1=mp_htap_ypoc(mp, c);
11288   mp->spec_p2=mp->path_tail;
11289   originator(mp->spec_p1)=mp_program_code;
11290   link(mp->spec_p2)=link(mp->spec_p1);
11291   link(mp->spec_p1)=c;
11292   mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p1);
11293   c=mp->spec_p1;
11294   if ( c!=link(c) ) {
11295     originator(mp->spec_p2)=mp_program_code;
11296     mp_remove_cubic(mp, mp->spec_p2);
11297   } else {
11298     @<Make |c| look like a cycle of length one@>;
11299   }
11300 }
11301
11302 @ @<Make |c| look like a cycle of length one@>=
11303
11304   left_type(c)=mp_explicit; right_type(c)=mp_explicit;
11305   left_x(c)=x_coord(c); left_y(c)=y_coord(c);
11306   right_x(c)=x_coord(c); right_y(c)=y_coord(c);
11307 }
11308
11309 @ In degenerate situations we might have to look at the knot preceding~|q|.
11310 That knot is |p| but if |p<>c|, its coordinates have already been offset by |w|.
11311
11312 @<Set the incoming and outgoing directions at |q|; in case of...@>=
11313 dxin=x_coord(q)-left_x(q);
11314 dyin=y_coord(q)-left_y(q);
11315 if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11316   dxin=x_coord(q)-right_x(p);
11317   dyin=y_coord(q)-right_y(p);
11318   if ( (dxin==0)&&(dyin==0) ) {
11319     dxin=x_coord(q)-x_coord(p);
11320     dyin=y_coord(q)-y_coord(p);
11321     if ( p!=c ) { /* the coordinates of |p| have been offset by |w| */
11322       dxin=dxin+x_coord(w);
11323       dyin=dyin+y_coord(w);
11324     }
11325   }
11326 }
11327 tmp=mp_pyth_add(mp, dxin,dyin);
11328 if ( tmp==0 ) {
11329   join_type=2;
11330 } else { 
11331   dxin=mp_make_fraction(mp, dxin,tmp);
11332   dyin=mp_make_fraction(mp, dyin,tmp);
11333   @<Set the outgoing direction at |q|@>;
11334 }
11335
11336 @ If |q=c| then the coordinates of |r| and the control points between |q|
11337 and~|r| have already been offset by |h|.
11338
11339 @<Set the outgoing direction at |q|@>=
11340 dxout=right_x(q)-x_coord(q);
11341 dyout=right_y(q)-y_coord(q);
11342 if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11343   r=link(q);
11344   dxout=left_x(r)-x_coord(q);
11345   dyout=left_y(r)-y_coord(q);
11346   if ( (dxout==0)&&(dyout==0) ) {
11347     dxout=x_coord(r)-x_coord(q);
11348     dyout=y_coord(r)-y_coord(q);
11349   }
11350 }
11351 if ( q==c ) {
11352   dxout=dxout-x_coord(h);
11353   dyout=dyout-y_coord(h);
11354 }
11355 tmp=mp_pyth_add(mp, dxout,dyout);
11356 if ( tmp==0 ) mp_confusion(mp, "degenerate spec");
11357 @:this can't happen degerate spec}{\quad degenerate spec@>
11358 dxout=mp_make_fraction(mp, dxout,tmp);
11359 dyout=mp_make_fraction(mp, dyout,tmp)
11360
11361 @* \[23] Direction and intersection times.
11362 A path of length $n$ is defined parametrically by functions $x(t)$ and
11363 $y(t)$, for |0<=t<=n|; we can regard $t$ as the ``time'' at which the path
11364 reaches the point $\bigl(x(t),y(t)\bigr)$.  In this section of the program
11365 we shall consider operations that determine special times associated with
11366 given paths: the first time that a path travels in a given direction, and
11367 a pair of times at which two paths cross each other.
11368
11369 @ Let's start with the easier task. The function |find_direction_time| is
11370 given a direction |(x,y)| and a path starting at~|h|. If the path never
11371 travels in direction |(x,y)|, the direction time will be~|-1|; otherwise
11372 it will be nonnegative.
11373
11374 Certain anomalous cases can arise: If |(x,y)=(0,0)|, so that the given
11375 direction is undefined, the direction time will be~0. If $\bigl(x'(t),
11376 y'(t)\bigr)=(0,0)$, so that the path direction is undefined, it will be
11377 assumed to match any given direction at time~|t|.
11378
11379 The routine solves this problem in nondegenerate cases by rotating the path
11380 and the given direction so that |(x,y)=(1,0)|; i.e., the main task will be
11381 to find when a given path first travels ``due east.''
11382
11383 @c 
11384 scaled mp_find_direction_time (MP mp,scaled x, scaled y, pointer h) {
11385   scaled max; /* $\max\bigl(\vert x\vert,\vert y\vert\bigr)$ */
11386   pointer p,q; /* for list traversal */
11387   scaled n; /* the direction time at knot |p| */
11388   scaled tt; /* the direction time within a cubic */
11389   @<Other local variables for |find_direction_time|@>;
11390   @<Normalize the given direction for better accuracy;
11391     but |return| with zero result if it's zero@>;
11392   n=0; p=h; phi=0;
11393   while (1) { 
11394     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) break;
11395     q=link(p);
11396     @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then
11397       |goto found| if the rotated cubic travels due east at some time |tt|;
11398       but |break| if an entire cyclic path has been traversed@>;
11399     p=q; n=n+unity;
11400   }
11401   return (-unity);
11402 FOUND: 
11403   return (n+tt);
11404 }
11405
11406 @ @<Normalize the given direction for better accuracy...@>=
11407 if ( abs(x)<abs(y) ) { 
11408   x=mp_make_fraction(mp, x,abs(y));
11409   if ( y>0 ) y=fraction_one; else y=-fraction_one;
11410 } else if ( x==0 ) { 
11411   return 0;
11412 } else  { 
11413   y=mp_make_fraction(mp, y,abs(x));
11414   if ( x>0 ) x=fraction_one; else x=-fraction_one;
11415 }
11416
11417 @ Since we're interested in the tangent directions, we work with the
11418 derivative $${\textstyle1\over3}B'(x_0,x_1,x_2,x_3;t)=
11419 B(x_1-x_0,x_2-x_1,x_3-x_2;t)$$ instead of
11420 $B(x_0,x_1,x_2,x_3;t)$ itself. The derived coefficients are also scaled up
11421 in order to achieve better accuracy.
11422
11423 The given path may turn abruptly at a knot, and it might pass the critical
11424 tangent direction at such a time. Therefore we remember the direction |phi|
11425 in which the previous rotated cubic was traveling. (The value of |phi| will be
11426 undefined on the first cubic, i.e., when |n=0|.)
11427
11428 @<Rotate the cubic between |p| and |q|; then...@>=
11429 tt=0;
11430 @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples of the control
11431   points of the rotated derivatives@>;
11432 if ( y1==0 ) if ( x1>=0 ) goto FOUND;
11433 if ( n>0 ) { 
11434   @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>;
11435   if ( p==h ) break;
11436   };
11437 if ( (x3!=0)||(y3!=0) ) phi=mp_n_arg(mp, x3,y3);
11438 @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by
11439   |x1,x2,x3,y1,y2,y3| travels eastward at some time~|tt|@>
11440
11441 @ @<Other local variables for |find_direction_time|@>=
11442 scaled x1,x2,x3,y1,y2,y3;  /* multiples of rotated derivatives */
11443 angle theta,phi; /* angles of exit and entry at a knot */
11444 fraction t; /* temp storage */
11445
11446 @ @<Set local variables |x1,x2,x3| and |y1,y2,y3| to multiples...@>=
11447 x1=right_x(p)-x_coord(p); x2=left_x(q)-right_x(p);
11448 x3=x_coord(q)-left_x(q);
11449 y1=right_y(p)-y_coord(p); y2=left_y(q)-right_y(p);
11450 y3=y_coord(q)-left_y(q);
11451 max=abs(x1);
11452 if ( abs(x2)>max ) max=abs(x2);
11453 if ( abs(x3)>max ) max=abs(x3);
11454 if ( abs(y1)>max ) max=abs(y1);
11455 if ( abs(y2)>max ) max=abs(y2);
11456 if ( abs(y3)>max ) max=abs(y3);
11457 if ( max==0 ) goto FOUND;
11458 while ( max<fraction_half ){ 
11459   max+=max; x1+=x1; x2+=x2; x3+=x3;
11460   y1+=y1; y2+=y2; y3+=y3;
11461 }
11462 t=x1; x1=mp_take_fraction(mp, x1,x)+mp_take_fraction(mp, y1,y);
11463 y1=mp_take_fraction(mp, y1,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11464 t=x2; x2=mp_take_fraction(mp, x2,x)+mp_take_fraction(mp, y2,y);
11465 y2=mp_take_fraction(mp, y2,x)-mp_take_fraction(mp, t,y);
11466 t=x3; x3=mp_take_fraction(mp, x3,x)+mp_take_fraction(mp, y3,y);
11467 y3=mp_take_fraction(mp, y3,x)-mp_take_fraction(mp, t,y)
11468
11469 @ @<Exit to |found| if an eastward direction occurs at knot |p|@>=
11470 theta=mp_n_arg(mp, x1,y1);
11471 if ( theta>=0 ) if ( phi<=0 ) if ( phi>=theta-one_eighty_deg ) goto FOUND;
11472 if ( theta<=0 ) if ( phi>=0 ) if ( phi<=theta+one_eighty_deg ) goto FOUND
11473
11474 @ In this step we want to use the |crossing_point| routine to find the
11475 roots of the quadratic equation $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$.
11476 Several complications arise: If the quadratic equation has a double root,
11477 the curve never crosses zero, and |crossing_point| will find nothing;
11478 this case occurs iff $y_1y_3=y_2^2$ and $y_1y_2<0$. If the quadratic
11479 equation has simple roots, or only one root, we may have to negate it
11480 so that $B(y_1,y_2,y_3;t)$ crosses from positive to negative at its first root.
11481 And finally, we need to do special things if $B(y_1,y_2,y_3;t)$ is
11482 identically zero.
11483
11484 @ @<Exit to |found| if the curve whose derivatives are specified by...@>=
11485 if ( x1<0 ) if ( x2<0 ) if ( x3<0 ) goto DONE;
11486 if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y3,y2,y2)==0 ) {
11487   @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11488     either |goto found| or |goto done|@>;
11489 }
11490 if ( y1<=0 ) {
11491   if ( y1<0 ) { y1=-y1; y2=-y2; y3=-y3; }
11492   else if ( y2>0 ){ y2=-y2; y3=-y3; };
11493 }
11494 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$ to see if
11495   $B(x_1,x_2,x_3;t)\ge0$@>;
11496 DONE:
11497
11498 @ The quadratic polynomial $B(y_1,y_2,y_3;t)$ begins |>=0| and has at most
11499 two roots, because we know that it isn't identically zero.
11500
11501 It must be admitted that the |crossing_point| routine is not perfectly accurate;
11502 rounding errors might cause it to find a root when $y_1y_3>y_2^2$, or to
11503 miss the roots when $y_1y_3<y_2^2$. The rotation process is itself
11504 subject to rounding errors. Yet this code optimistically tries to
11505 do the right thing.
11506
11507 @d we_found_it { tt=(t+04000) / 010000; goto FOUND; }
11508
11509 @<Check the places where $B(y_1,y_2,y_3;t)=0$...@>=
11510 t=mp_crossing_point(mp, y1,y2,y3);
11511 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11512 y2=t_of_the_way(y2,y3);
11513 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11514 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11515 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11516 if ( x1>=0 ) we_found_it;
11517 if ( y2>0 ) y2=0;
11518 tt=t; t=mp_crossing_point(mp, 0,-y2,-y3);
11519 if ( t>fraction_one ) goto DONE;
11520 x1=t_of_the_way(x1,x2);
11521 x2=t_of_the_way(x2,x3);
11522 if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) { 
11523   t=t_of_the_way(tt,fraction_one); we_found_it;
11524 }
11525
11526 @ @<Handle the test for eastward directions when $y_1y_3=y_2^2$;
11527     either |goto found| or |goto done|@>=
11528
11529   if ( mp_ab_vs_cd(mp, y1,y2,0,0)<0 ) {
11530     t=mp_make_fraction(mp, y1,y1-y2);
11531     x1=t_of_the_way(x1,x2);
11532     x2=t_of_the_way(x2,x3);
11533     if ( t_of_the_way(x1,x2)>=0 ) we_found_it;
11534   } else if ( y3==0 ) {
11535     if ( y1==0 ) {
11536       @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|@>;
11537     } else if ( x3>=0 ) {
11538       tt=unity; goto FOUND;
11539     }
11540   }
11541   goto DONE;
11542 }
11543
11544 @ At this point we know that the derivative of |y(t)| is identically zero,
11545 and that |x1<0|; but either |x2>=0| or |x3>=0|, so there's some hope of
11546 traveling east.
11547
11548 @<Exit to |found| if the derivative $B(x_1,x_2,x_3;t)$ becomes |>=0|...@>=
11549
11550   t=mp_crossing_point(mp, -x1,-x2,-x3);
11551   if ( t<=fraction_one ) we_found_it;
11552   if ( mp_ab_vs_cd(mp, x1,x3,x2,x2)<=0 ) { 
11553     t=mp_make_fraction(mp, x1,x1-x2); we_found_it;
11554   }
11555 }
11556
11557 @ The intersection of two cubics can be found by an interesting variant
11558 of the general bisection scheme described in the introduction to
11559 |crossing_point|.\
11560 Given $w(t)=B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and $z(t)=B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$,
11561 we wish to find a pair of times $(t_1,t_2)$ such that $w(t_1)=z(t_2)$,
11562 if an intersection exists. First we find the smallest rectangle that
11563 encloses the points $\{w_0,w_1,w_2,w_3\}$ and check that it overlaps
11564 the smallest rectangle that encloses
11565 $\{z_0,z_1,z_2,z_3\}$; if not, the cubics certainly don't intersect.
11566 But if the rectangles do overlap, we bisect the intervals, getting
11567 new cubics $w'$ and~$w''$, $z'$~and~$z''$; the intersection routine first
11568 tries for an intersection between $w'$ and~$z'$, then (if unsuccessful)
11569 between $w'$ and~$z''$, then (if still unsuccessful) between $w''$ and~$z'$,
11570 finally (if thrice unsuccessful) between $w''$ and~$z''$. After $l$~successful
11571 levels of bisection we will have determined the intersection times $t_1$
11572 and~$t_2$ to $l$~bits of accuracy.
11573
11574 \def\submin{_{\rm min}} \def\submax{_{\rm max}}
11575 As before, it is better to work with the numbers $W_k=2^l(w_k-w_{k-1})$
11576 and $Z_k=2^l(z_k-z_{k-1})$ rather than the coefficients $w_k$ and $z_k$
11577 themselves. We also need one other quantity, $\Delta=2^l(w_0-z_0)$,
11578 to determine when the enclosing rectangles overlap. Here's why:
11579 The $x$~coordinates of~$w(t)$ are between $u\submin$ and $u\submax$,
11580 and the $x$~coordinates of~$z(t)$ are between $x\submin$ and $x\submax$,
11581 if we write $w_k=(u_k,v_k)$ and $z_k=(x_k,y_k)$ and $u\submin=
11582 \min(u_0,u_1,u_2,u_3)$, etc. These intervals of $x$~coordinates
11583 overlap if and only if $u\submin\L x\submax$ and
11584 $x\submin\L u\submax$. Letting
11585 $$U\submin=\min(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),\;
11586   U\submax=\max(0,U_1,U_1+U_2,U_1+U_2+U_3),$$
11587 we have $u\submin=2^lu_0+U\submin$, etc.; the condition for overlap
11588 reduces to
11589 $$X\submin-U\submax\L 2^l(u_0-x_0)\L X\submax-U\submin.$$
11590 Thus we want to maintain the quantity $2^l(u_0-x_0)$; similarly,
11591 the quantity $2^l(v_0-y_0)$ accounts for the $y$~coordinates. The
11592 coordinates of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ must stay bounded as $l$ increases,
11593 because of the overlap condition; i.e., we know that $X\submin$,
11594 $X\submax$, and their relatives are bounded, hence $X\submax-
11595 U\submin$ and $X\submin-U\submax$ are bounded.
11596
11597 @ Incidentally, if the given cubics intersect more than once, the process
11598 just sketched will not necessarily find the lexicographically smallest pair
11599 $(t_1,t_2)$. The solution actually obtained will be smallest in ``shuffled
11600 order''; i.e., if $t_1=(.a_1a_2\ldots a_{16})_2$ and
11601 $t_2=(.b_1b_2\ldots b_{16})_2$, then we will minimize
11602 $a_1b_1a_2b_2\ldots a_{16}b_{16}$, not
11603 $a_1a_2\ldots a_{16}b_1b_2\ldots b_{16}$.
11604 Shuffled order agrees with lexicographic order if all pairs of solutions
11605 $(t_1,t_2)$ and $(t_1',t_2')$ have the property that $t_1<t_1'$ iff
11606 $t_2<t_2'$; but in general, lexicographic order can be quite different,
11607 and the bisection algorithm would be substantially less efficient if it were
11608 constrained by lexicographic order.
11609
11610 For example, suppose that an overlap has been found for $l=3$ and
11611 $(t_1,t_2)= (.101,.011)$ in binary, but that no overlap is produced by
11612 either of the alternatives $(.1010,.0110)$, $(.1010,.0111)$ at level~4.
11613 Then there is probably an intersection in one of the subintervals
11614 $(.1011,.011x)$; but lexicographic order would require us to explore
11615 $(.1010,.1xxx)$ and $(.1011,.00xx)$ and $(.1011,.010x)$ first. We wouldn't
11616 want to store all of the subdivision data for the second path, so the
11617 subdivisions would have to be regenerated many times. Such inefficiencies
11618 would be associated with every `1' in the binary representation of~$t_1$.
11619
11620 @ The subdivision process introduces rounding errors, hence we need to
11621 make a more liberal test for overlap. It is not hard to show that the
11622 computed values of $U_i$ differ from the truth by at most~$l$, on
11623 level~$l$, hence $U\submin$ and $U\submax$ will be at most $3l$ in error.
11624 If $\beta$ is an upper bound on the absolute error in the computed
11625 components of $\Delta=(|delx|,|dely|)$ on level~$l$, we will replace
11626 the test `$X\submin-U\submax\L|delx|$' by the more liberal test
11627 `$X\submin-U\submax\L|delx|+|tol|$', where $|tol|=6l+\beta$.
11628
11629 More accuracy is obtained if we try the algorithm first with |tol=0|;
11630 the more liberal tolerance is used only if an exact approach fails.
11631 It is convenient to do this double-take by letting `3' in the preceding
11632 paragraph be a parameter, which is first 0, then 3.
11633
11634 @<Glob...@>=
11635 unsigned int tol_step; /* either 0 or 3, usually */
11636
11637 @ We shall use an explicit stack to implement the recursive bisection
11638 method described above. The |bisect_stack| array will contain numerous 5-word
11639 packets like $(U_1,U_2,U_3,U\submin,U\submax)$, as well as 20-word packets
11640 comprising the 5-word packets for $U$, $V$, $X$, and~$Y$.
11641
11642 The following macros define the allocation of stack positions to
11643 the quantities needed for bisection-intersection.
11644
11645 @d stack_1(A) mp->bisect_stack[(A)] /* $U_1$, $V_1$, $X_1$, or $Y_1$ */
11646 @d stack_2(A) mp->bisect_stack[(A)+1] /* $U_2$, $V_2$, $X_2$, or $Y_2$ */
11647 @d stack_3(A) mp->bisect_stack[(A)+2] /* $U_3$, $V_3$, $X_3$, or $Y_3$ */
11648 @d stack_min(A) mp->bisect_stack[(A)+3]
11649   /* $U\submin$, $V\submin$, $X\submin$, or $Y\submin$ */
11650 @d stack_max(A) mp->bisect_stack[(A)+4]
11651   /* $U\submax$, $V\submax$, $X\submax$, or $Y\submax$ */
11652 @d int_packets 20 /* number of words to represent $U_k$, $V_k$, $X_k$, and $Y_k$ */
11653 @#
11654 @d u_packet(A) ((A)-5)
11655 @d v_packet(A) ((A)-10)
11656 @d x_packet(A) ((A)-15)
11657 @d y_packet(A) ((A)-20)
11658 @d l_packets (mp->bisect_ptr-int_packets)
11659 @d r_packets mp->bisect_ptr
11660 @d ul_packet u_packet(l_packets) /* base of $U'_k$ variables */
11661 @d vl_packet v_packet(l_packets) /* base of $V'_k$ variables */
11662 @d xl_packet x_packet(l_packets) /* base of $X'_k$ variables */
11663 @d yl_packet y_packet(l_packets) /* base of $Y'_k$ variables */
11664 @d ur_packet u_packet(r_packets) /* base of $U''_k$ variables */
11665 @d vr_packet v_packet(r_packets) /* base of $V''_k$ variables */
11666 @d xr_packet x_packet(r_packets) /* base of $X''_k$ variables */
11667 @d yr_packet y_packet(r_packets) /* base of $Y''_k$ variables */
11668 @#
11669 @d u1l stack_1(ul_packet) /* $U'_1$ */
11670 @d u2l stack_2(ul_packet) /* $U'_2$ */
11671 @d u3l stack_3(ul_packet) /* $U'_3$ */
11672 @d v1l stack_1(vl_packet) /* $V'_1$ */
11673 @d v2l stack_2(vl_packet) /* $V'_2$ */
11674 @d v3l stack_3(vl_packet) /* $V'_3$ */
11675 @d x1l stack_1(xl_packet) /* $X'_1$ */
11676 @d x2l stack_2(xl_packet) /* $X'_2$ */
11677 @d x3l stack_3(xl_packet) /* $X'_3$ */
11678 @d y1l stack_1(yl_packet) /* $Y'_1$ */
11679 @d y2l stack_2(yl_packet) /* $Y'_2$ */
11680 @d y3l stack_3(yl_packet) /* $Y'_3$ */
11681 @d u1r stack_1(ur_packet) /* $U''_1$ */
11682 @d u2r stack_2(ur_packet) /* $U''_2$ */
11683 @d u3r stack_3(ur_packet) /* $U''_3$ */
11684 @d v1r stack_1(vr_packet) /* $V''_1$ */
11685 @d v2r stack_2(vr_packet) /* $V''_2$ */
11686 @d v3r stack_3(vr_packet) /* $V''_3$ */
11687 @d x1r stack_1(xr_packet) /* $X''_1$ */
11688 @d x2r stack_2(xr_packet) /* $X''_2$ */
11689 @d x3r stack_3(xr_packet) /* $X''_3$ */
11690 @d y1r stack_1(yr_packet) /* $Y''_1$ */
11691 @d y2r stack_2(yr_packet) /* $Y''_2$ */
11692 @d y3r stack_3(yr_packet) /* $Y''_3$ */
11693 @#
11694 @d stack_dx mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr] /* stacked value of |delx| */
11695 @d stack_dy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+1] /* stacked value of |dely| */
11696 @d stack_tol mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+2] /* stacked value of |tol| */
11697 @d stack_uv mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+3] /* stacked value of |uv| */
11698 @d stack_xy mp->bisect_stack[mp->bisect_ptr+4] /* stacked value of |xy| */
11699 @d int_increment (int_packets+int_packets+5) /* number of stack words per level */
11700
11701 @<Glob...@>=
11702 integer *bisect_stack;
11703 unsigned int bisect_ptr;
11704
11705 @ @<Allocate or initialize ...@>=
11706 mp->bisect_stack = xmalloc((bistack_size+1),sizeof(integer));
11707
11708 @ @<Dealloc variables@>=
11709 xfree(mp->bisect_stack);
11710
11711 @ @<Check the ``constant''...@>=
11712 if ( int_packets+17*int_increment>bistack_size ) mp->bad=19;
11713
11714 @ Computation of the min and max is a tedious but fairly fast sequence of
11715 instructions; exactly four comparisons are made in each branch.
11716
11717 @d set_min_max(A) 
11718   if ( stack_1((A))<0 ) {
11719     if ( stack_3((A))>=0 ) {
11720       if ( stack_2((A))<0 ) stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11721       else stack_min((A))=stack_1((A));
11722       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11723       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11724     } else { 
11725       stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11726       if ( stack_min((A))>stack_1((A)) ) stack_min((A))=stack_1((A));
11727       stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11728       if ( stack_max((A))<0 ) stack_max((A))=0;
11729     }
11730   } else if ( stack_3((A))<=0 ) {
11731     if ( stack_2((A))>0 ) stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11732     else stack_max((A))=stack_1((A));
11733     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11734     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11735   } else  { 
11736     stack_max((A))=stack_1((A))+stack_2((A))+stack_3((A));
11737     if ( stack_max((A))<stack_1((A)) ) stack_max((A))=stack_1((A));
11738     stack_min((A))=stack_1((A))+stack_2((A));
11739     if ( stack_min((A))>0 ) stack_min((A))=0;
11740   }
11741
11742 @ It's convenient to keep the current values of $l$, $t_1$, and $t_2$ in
11743 the integer form $2^l+2^lt_1$ and $2^l+2^lt_2$. The |cubic_intersection|
11744 routine uses global variables |cur_t| and |cur_tt| for this purpose;
11745 after successful completion, |cur_t| and |cur_tt| will contain |unity|
11746 plus the |scaled| values of $t_1$ and~$t_2$.
11747
11748 The values of |cur_t| and |cur_tt| will be set to zero if |cubic_intersection|
11749 finds no intersection. The routine gives up and gives an approximate answer
11750 if it has backtracked
11751 more than 5000 times (otherwise there are cases where several minutes
11752 of fruitless computation would be possible).
11753
11754 @d max_patience 5000
11755
11756 @<Glob...@>=
11757 integer cur_t;integer cur_tt; /* controls and results of |cubic_intersection| */
11758 integer time_to_go; /* this many backtracks before giving up */
11759 integer max_t; /* maximum of $2^{l+1}$ so far achieved */
11760
11761 @ The given cubics $B(w_0,w_1,w_2,w_3;t)$ and
11762 $B(z_0,z_1,z_2,z_3;t)$ are specified in adjacent knot nodes |(p,link(p))|
11763 and |(pp,link(pp))|, respectively.
11764
11765 @c void mp_cubic_intersection (MP mp,pointer p, pointer pp) {
11766   pointer q,qq; /* |link(p)|, |link(pp)| */
11767   mp->time_to_go=max_patience; mp->max_t=2;
11768   @<Initialize for intersections at level zero@>;
11769 CONTINUE:
11770   while (1) { 
11771     if ( mp->delx-mp->tol<=stack_max(x_packet(mp->xy))-stack_min(u_packet(mp->uv)))
11772     if ( mp->delx+mp->tol>=stack_min(x_packet(mp->xy))-stack_max(u_packet(mp->uv)))
11773     if ( mp->dely-mp->tol<=stack_max(y_packet(mp->xy))-stack_min(v_packet(mp->uv)))
11774     if ( mp->dely+mp->tol>=stack_min(y_packet(mp->xy))-stack_max(v_packet(mp->uv))) 
11775     { 
11776       if ( mp->cur_t>=mp->max_t ){ 
11777         if ( mp->max_t==two ) { /* we've done 17 bisections */ 
11778            mp->cur_t=halfp(mp->cur_t+1); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt+1); return;
11779         }
11780         mp->max_t+=mp->max_t; mp->appr_t=mp->cur_t; mp->appr_tt=mp->cur_tt;
11781       }
11782       @<Subdivide for a new level of intersection@>;
11783       goto CONTINUE;
11784     }
11785     if ( mp->time_to_go>0 ) {
11786       decr(mp->time_to_go);
11787     } else { 
11788       while ( mp->appr_t<unity ) { 
11789         mp->appr_t+=mp->appr_t; mp->appr_tt+=mp->appr_tt;
11790       }
11791       mp->cur_t=mp->appr_t; mp->cur_tt=mp->appr_tt; return;
11792     }
11793     @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>;
11794   }
11795 }
11796
11797 @ The following variables are global, although they are used only by
11798 |cubic_intersection|, because it is necessary on some machines to
11799 split |cubic_intersection| up into two procedures.
11800
11801 @<Glob...@>=
11802 integer delx;integer dely; /* the components of $\Delta=2^l(w_0-z_0)$ */
11803 integer tol; /* bound on the uncertainly in the overlap test */
11804 unsigned int uv;
11805 unsigned int xy; /* pointers to the current packets of interest */
11806 integer three_l; /* |tol_step| times the bisection level */
11807 integer appr_t;integer appr_tt; /* best approximations known to the answers */
11808
11809 @ We shall assume that the coordinates are sufficiently non-extreme that
11810 integer overflow will not occur.
11811
11812 @<Initialize for intersections at level zero@>=
11813 q=link(p); qq=link(pp); mp->bisect_ptr=int_packets;
11814 u1r=right_x(p)-x_coord(p); u2r=left_x(q)-right_x(p);
11815 u3r=x_coord(q)-left_x(q); set_min_max(ur_packet);
11816 v1r=right_y(p)-y_coord(p); v2r=left_y(q)-right_y(p);
11817 v3r=y_coord(q)-left_y(q); set_min_max(vr_packet);
11818 x1r=right_x(pp)-x_coord(pp); x2r=left_x(qq)-right_x(pp);
11819 x3r=x_coord(qq)-left_x(qq); set_min_max(xr_packet);
11820 y1r=right_y(pp)-y_coord(pp); y2r=left_y(qq)-right_y(pp);
11821 y3r=y_coord(qq)-left_y(qq); set_min_max(yr_packet);
11822 mp->delx=x_coord(p)-x_coord(pp); mp->dely=y_coord(p)-y_coord(pp);
11823 mp->tol=0; mp->uv=r_packets; mp->xy=r_packets; 
11824 mp->three_l=0; mp->cur_t=1; mp->cur_tt=1
11825
11826 @ @<Subdivide for a new level of intersection@>=
11827 stack_dx=mp->delx; stack_dy=mp->dely; stack_tol=mp->tol; 
11828 stack_uv=mp->uv; stack_xy=mp->xy;
11829 mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr+int_increment;
11830 mp->cur_t+=mp->cur_t; mp->cur_tt+=mp->cur_tt;
11831 u1l=stack_1(u_packet(mp->uv)); u3r=stack_3(u_packet(mp->uv));
11832 u2l=half(u1l+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11833 u2r=half(u3r+stack_2(u_packet(mp->uv)));
11834 u3l=half(u2l+u2r); u1r=u3l;
11835 set_min_max(ul_packet); set_min_max(ur_packet);
11836 v1l=stack_1(v_packet(mp->uv)); v3r=stack_3(v_packet(mp->uv));
11837 v2l=half(v1l+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11838 v2r=half(v3r+stack_2(v_packet(mp->uv)));
11839 v3l=half(v2l+v2r); v1r=v3l;
11840 set_min_max(vl_packet); set_min_max(vr_packet);
11841 x1l=stack_1(x_packet(mp->xy)); x3r=stack_3(x_packet(mp->xy));
11842 x2l=half(x1l+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11843 x2r=half(x3r+stack_2(x_packet(mp->xy)));
11844 x3l=half(x2l+x2r); x1r=x3l;
11845 set_min_max(xl_packet); set_min_max(xr_packet);
11846 y1l=stack_1(y_packet(mp->xy)); y3r=stack_3(y_packet(mp->xy));
11847 y2l=half(y1l+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11848 y2r=half(y3r+stack_2(y_packet(mp->xy)));
11849 y3l=half(y2l+y2r); y1r=y3l;
11850 set_min_max(yl_packet); set_min_max(yr_packet);
11851 mp->uv=l_packets; mp->xy=l_packets;
11852 mp->delx+=mp->delx; mp->dely+=mp->dely;
11853 mp->tol=mp->tol-mp->three_l+mp->tol_step; 
11854 mp->tol+=mp->tol; mp->three_l=mp->three_l+mp->tol_step
11855
11856 @ @<Advance to the next pair |(cur_t,cur_tt)|@>=
11857 NOT_FOUND: 
11858 if ( odd(mp->cur_tt) ) {
11859   if ( odd(mp->cur_t) ) {
11860      @<Descend to the previous level and |goto not_found|@>;
11861   } else { 
11862     incr(mp->cur_t);
11863     mp->delx=mp->delx+stack_1(u_packet(mp->uv))+stack_2(u_packet(mp->uv))
11864       +stack_3(u_packet(mp->uv));
11865     mp->dely=mp->dely+stack_1(v_packet(mp->uv))+stack_2(v_packet(mp->uv))
11866       +stack_3(v_packet(mp->uv));
11867     mp->uv=mp->uv+int_packets; /* switch from |l_packet| to |r_packet| */
11868     decr(mp->cur_tt); mp->xy=mp->xy-int_packets; 
11869          /* switch from |r_packet| to |l_packet| */
11870     mp->delx=mp->delx+stack_1(x_packet(mp->xy))+stack_2(x_packet(mp->xy))
11871       +stack_3(x_packet(mp->xy));
11872     mp->dely=mp->dely+stack_1(y_packet(mp->xy))+stack_2(y_packet(mp->xy))
11873       +stack_3(y_packet(mp->xy));
11874   }
11875 } else { 
11876   incr(mp->cur_tt); mp->tol=mp->tol+mp->three_l;
11877   mp->delx=mp->delx-stack_1(x_packet(mp->xy))-stack_2(x_packet(mp->xy))
11878     -stack_3(x_packet(mp->xy));
11879   mp->dely=mp->dely-stack_1(y_packet(mp->xy))-stack_2(y_packet(mp->xy))
11880     -stack_3(y_packet(mp->xy));
11881   mp->xy=mp->xy+int_packets; /* switch from |l_packet| to |r_packet| */
11882 }
11883
11884 @ @<Descend to the previous level...@>=
11885
11886   mp->cur_t=halfp(mp->cur_t); mp->cur_tt=halfp(mp->cur_tt);
11887   if ( mp->cur_t==0 ) return;
11888   mp->bisect_ptr=mp->bisect_ptr-int_increment; 
11889   mp->three_l=mp->three_l-mp->tol_step;
11890   mp->delx=stack_dx; mp->dely=stack_dy; mp->tol=stack_tol; 
11891   mp->uv=stack_uv; mp->xy=stack_xy;
11892   goto NOT_FOUND;
11893 }
11894
11895 @ The |path_intersection| procedure is much simpler.
11896 It invokes |cubic_intersection| in lexicographic order until finding a
11897 pair of cubics that intersect. The final intersection times are placed in
11898 |cur_t| and~|cur_tt|.
11899
11900 @c void mp_path_intersection (MP mp,pointer h, pointer hh) {
11901   pointer p,pp; /* link registers that traverse the given paths */
11902   integer n,nn; /* integer parts of intersection times, minus |unity| */
11903   @<Change one-point paths into dead cycles@>;
11904   mp->tol_step=0;
11905   do {  
11906     n=-unity; p=h;
11907     do {  
11908       if ( right_type(p)!=mp_endpoint ) { 
11909         nn=-unity; pp=hh;
11910         do {  
11911           if ( right_type(pp)!=mp_endpoint )  { 
11912             mp_cubic_intersection(mp, p,pp);
11913             if ( mp->cur_t>0 ) { 
11914               mp->cur_t=mp->cur_t+n; mp->cur_tt=mp->cur_tt+nn; 
11915               return;
11916             }
11917           }
11918           nn=nn+unity; pp=link(pp);
11919         } while (pp!=hh);
11920       }
11921       n=n+unity; p=link(p);
11922     } while (p!=h);
11923     mp->tol_step=mp->tol_step+3;
11924   } while (mp->tol_step<=3);
11925   mp->cur_t=-unity; mp->cur_tt=-unity;
11926 }
11927
11928 @ @<Change one-point paths...@>=
11929 if ( right_type(h)==mp_endpoint ) {
11930   right_x(h)=x_coord(h); left_x(h)=x_coord(h);
11931   right_y(h)=y_coord(h); left_y(h)=y_coord(h); right_type(h)=mp_explicit;
11932 }
11933 if ( right_type(hh)==mp_endpoint ) {
11934   right_x(hh)=x_coord(hh); left_x(hh)=x_coord(hh);
11935   right_y(hh)=y_coord(hh); left_y(hh)=y_coord(hh); right_type(hh)=mp_explicit;
11936 }
11937
11938 @* \[24] Dynamic linear equations.
11939 \MP\ users define variables implicitly by stating equations that should be
11940 satisfied; the computer is supposed to be smart enough to solve those equations.
11941 And indeed, the computer tries valiantly to do so, by distinguishing five
11942 different types of numeric values:
11943
11944 \smallskip\hang
11945 |type(p)=mp_known| is the nice case, when |value(p)| is the |scaled| value
11946 of the variable whose address is~|p|.
11947
11948 \smallskip\hang
11949 |type(p)=mp_dependent| means that |value(p)| is not present, but |dep_list(p)|
11950 points to a {\sl dependency list\/} that expresses the value of variable~|p|
11951 as a |scaled| number plus a sum of independent variables with |fraction|
11952 coefficients.
11953
11954 \smallskip\hang
11955 |type(p)=mp_independent| means that |value(p)=64s+m|, where |s>0| is a ``serial
11956 number'' reflecting the time this variable was first used in an equation;
11957 also |0<=m<64|, and each dependent variable
11958 that refers to this one is actually referring to the future value of
11959 this variable times~$2^m$. (Usually |m=0|, but higher degrees of
11960 scaling are sometimes needed to keep the coefficients in dependency lists
11961 from getting too large. The value of~|m| will always be even.)
11962
11963 \smallskip\hang
11964 |type(p)=mp_numeric_type| means that variable |p| hasn't appeared in an
11965 equation before, but it has been explicitly declared to be numeric.
11966
11967 \smallskip\hang
11968 |type(p)=undefined| means that variable |p| hasn't appeared before.
11969
11970 \smallskip\noindent
11971 We have actually discussed these five types in the reverse order of their
11972 history during a computation: Once |known|, a variable never again
11973 becomes |dependent|; once |dependent|, it almost never again becomes
11974 |mp_independent|; once |mp_independent|, it never again becomes |mp_numeric_type|;
11975 and once |mp_numeric_type|, it never again becomes |undefined| (except
11976 of course when the user specifically decides to scrap the old value
11977 and start again). A backward step may, however, take place: Sometimes
11978 a |dependent| variable becomes |mp_independent| again, when one of the
11979 independent variables it depends on is reverting to |undefined|.
11980
11981
11982 The next patch detects overflow of independent-variable serial
11983 numbers. Diagnosed and patched by Thorsten Dahlheimer.
11984
11985 @d s_scale 64 /* the serial numbers are multiplied by this factor */
11986 @d max_indep_vars 0177777777 /* $2^{25}-1$ */
11987 @d max_serial_no 017777777700 /* |max_indep_vars*s_scale| */
11988 @d new_indep(A)  /* create a new independent variable */
11989   { if ( mp->serial_no==max_serial_no )
11990     mp_fatal_error(mp, "variable instance identifiers exhausted");
11991   type((A))=mp_independent; mp->serial_no=mp->serial_no+s_scale;
11992   value((A))=mp->serial_no;
11993   }
11994
11995 @<Glob...@>=
11996 integer serial_no; /* the most recent serial number, times |s_scale| */
11997
11998 @ @<Make variable |q+s| newly independent@>=new_indep(q+s)
11999
12000 @ But how are dependency lists represented? It's simple: The linear combination
12001 $\alpha_1v_1+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$ appears in |k+1| value nodes. If
12002 |q=dep_list(p)| points to this list, and if |k>0|, then |value(q)=
12003 @t$\alpha_1$@>| (which is a |fraction|); |info(q)| points to the location
12004 of $\alpha_1$; and |link(p)| points to the dependency list
12005 $\alpha_2v_2+\cdots+\alpha_kv_k+\beta$. On the other hand if |k=0|,
12006 then |value(q)=@t$\beta$@>| (which is |scaled|) and |info(q)=null|.
12007 The independent variables $v_1$, \dots,~$v_k$ have been sorted so that
12008 they appear in decreasing order of their |value| fields (i.e., of
12009 their serial numbers). \ (It is convenient to use decreasing order,
12010 since |value(null)=0|. If the independent variables were not sorted by
12011 serial number but by some other criterion, such as their location in |mem|,
12012 the equation-solving mechanism would be too system-dependent, because
12013 the ordering can affect the computed results.)
12014
12015 The |link| field in the node that contains the constant term $\beta$ is
12016 called the {\sl final link\/} of the dependency list. \MP\ maintains
12017 a doubly-linked master list of all dependency lists, in terms of a permanently
12018 allocated node
12019 in |mem| called |dep_head|. If there are no dependencies, we have
12020 |link(dep_head)=dep_head| and |prev_dep(dep_head)=dep_head|;
12021 otherwise |link(dep_head)| points to the first dependent variable, say~|p|,
12022 and |prev_dep(p)=dep_head|. We have |type(p)=mp_dependent|, and |dep_list(p)|
12023 points to its dependency list. If the final link of that dependency list
12024 occurs in location~|q|, then |link(q)| points to the next dependent
12025 variable (say~|r|); and we have |prev_dep(r)=q|, etc.
12026
12027 @d dep_list(A) link(value_loc((A)))
12028   /* half of the |value| field in a |dependent| variable */
12029 @d prev_dep(A) info(value_loc((A)))
12030   /* the other half; makes a doubly linked list */
12031 @d dep_node_size 2 /* the number of words per dependency node */
12032
12033 @<Initialize table entries...@>= mp->serial_no=0;
12034 link(dep_head)=dep_head; prev_dep(dep_head)=dep_head;
12035 info(dep_head)=null; dep_list(dep_head)=null;
12036
12037 @ Actually the description above contains a little white lie. There's
12038 another kind of variable called |mp_proto_dependent|, which is
12039 just like a |dependent| one except that the $\alpha$ coefficients
12040 in its dependency list are |scaled| instead of being fractions.
12041 Proto-dependency lists are mixed with dependency lists in the
12042 nodes reachable from |dep_head|.
12043
12044 @ Here is a procedure that prints a dependency list in symbolic form.
12045 The second parameter should be either |dependent| or |mp_proto_dependent|,
12046 to indicate the scaling of the coefficients.
12047
12048 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
12049 void mp_print_dependency (MP mp,pointer p, small_number t) {
12050   integer v; /* a coefficient */
12051   pointer pp,q; /* for list manipulation */
12052   pp=p;
12053   while (1) { 
12054     v=abs(value(p)); q=info(p);
12055     if ( q==null ) { /* the constant term */
12056       if ( (v!=0)||(p==pp) ) {
12057          if ( value(p)>0 ) if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, '+');
12058          mp_print_scaled(mp, value(p));
12059       }
12060       return;
12061     }
12062     @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>;
12063     if ( type(q)!=mp_independent ) mp_confusion(mp, "dep");
12064 @:this can't happen dep}{\quad dep@>
12065     mp_print_variable_name(mp, q); v=value(q) % s_scale;
12066     while ( v>0 ) { mp_print(mp, "*4"); v=v-2; }
12067     p=link(p);
12068   }
12069 }
12070
12071 @ @<Print the coefficient, unless it's $\pm1.0$@>=
12072 if ( value(p)<0 ) mp_print_char(mp, '-');
12073 else if ( p!=pp ) mp_print_char(mp, '+');
12074 if ( t==mp_dependent ) v=mp_round_fraction(mp, v);
12075 if ( v!=unity ) mp_print_scaled(mp, v)
12076
12077 @ The maximum absolute value of a coefficient in a given dependency list
12078 is returned by the following simple function.
12079
12080 @c fraction mp_max_coef (MP mp,pointer p) {
12081   fraction x; /* the maximum so far */
12082   x=0;
12083   while ( info(p)!=null ) {
12084     if ( abs(value(p))>x ) x=abs(value(p));
12085     p=link(p);
12086   }
12087   return x;
12088 }
12089
12090 @ One of the main operations needed on dependency lists is to add a multiple
12091 of one list to the other; we call this |p_plus_fq|, where |p| and~|q| point
12092 to dependency lists and |f| is a fraction.
12093
12094 If the coefficient of any independent variable becomes |coef_bound| or
12095 more, in absolute value, this procedure changes the type of that variable
12096 to `|independent_needing_fix|', and sets the global variable |fix_needed|
12097 to~|true|. The value of $|coef_bound|=\mu$ is chosen so that
12098 $\mu^2+\mu<8$; this means that the numbers we deal with won't
12099 get too large. (Instead of the ``optimum'' $\mu=(\sqrt{33}-1)/2\approx
12100 2.3723$, the safer value 7/3 is taken as the threshold.)
12101
12102 The changes mentioned in the preceding paragraph are actually done only if
12103 the global variable |watch_coefs| is |true|. But it usually is; in fact,
12104 it is |false| only when \MP\ is making a dependency list that will soon
12105 be equated to zero.
12106
12107 Several procedures that act on dependency lists, including |p_plus_fq|,
12108 set the global variable |dep_final| to the final (constant term) node of
12109 the dependency list that they produce.
12110
12111 @d coef_bound 04525252525 /* |fraction| approximation to 7/3 */
12112 @d independent_needing_fix 0
12113
12114 @<Glob...@>=
12115 boolean fix_needed; /* does at least one |independent| variable need scaling? */
12116 boolean watch_coefs; /* should we scale coefficients that exceed |coef_bound|? */
12117 pointer dep_final; /* location of the constant term and final link */
12118
12119 @ @<Set init...@>=
12120 mp->fix_needed=false; mp->watch_coefs=true;
12121
12122 @ The |p_plus_fq| procedure has a fourth parameter, |t|, that should be
12123 set to |mp_proto_dependent| if |p| is a proto-dependency list. In this
12124 case |f| will be |scaled|, not a |fraction|. Similarly, the fifth parameter~|tt|
12125 should be |mp_proto_dependent| if |q| is a proto-dependency list.
12126
12127 List |q| is unchanged by the operation; but list |p| is totally destroyed.
12128
12129 The final link of the dependency list or proto-dependency list returned
12130 by |p_plus_fq| is the same as the original final link of~|p|. Indeed, the
12131 constant term of the result will be located in the same |mem| location
12132 as the original constant term of~|p|.
12133
12134 Coefficients of the result are assumed to be zero if they are less than
12135 a certain threshold. This compensates for inevitable rounding errors,
12136 and tends to make more variables `|known|'. The threshold is approximately
12137 $10^{-5}$ in the case of normal dependency lists, $10^{-4}$ for
12138 proto-dependencies.
12139
12140 @d fraction_threshold 2685 /* a |fraction| coefficient less than this is zeroed */
12141 @d half_fraction_threshold 1342 /* half of |fraction_threshold| */
12142 @d scaled_threshold 8 /* a |scaled| coefficient less than this is zeroed */
12143 @d half_scaled_threshold 4 /* half of |scaled_threshold| */
12144
12145 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12146 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12147                       pointer q, small_number t, small_number tt) ;
12148
12149 @ @c
12150 pointer mp_p_plus_fq ( MP mp, pointer p, integer f, 
12151                       pointer q, small_number t, small_number tt) {
12152   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12153   pointer r,s; /* for list manipulation */
12154   integer mp_threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12155   integer v; /* temporary register */
12156   if ( t==mp_dependent ) mp_threshold=fraction_threshold;
12157   else mp_threshold=scaled_threshold;
12158   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12159   while (1) {
12160     if ( pp==qq ) {
12161       if ( pp==null ) {
12162        break;
12163       } else {
12164         @<Contribute a term from |p|, plus |f| times the
12165           corresponding term from |q|@>
12166       }
12167     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12168       @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>
12169     } else { 
12170      link(r)=p; r=p; p=link(p); pp=info(p);
12171     }
12172   }
12173   if ( t==mp_dependent )
12174     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_fraction(mp, value(q),f));
12175   else  
12176     value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),mp_take_scaled(mp, value(q),f));
12177   link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12178   return link(temp_head);
12179 }
12180
12181 @ @<Contribute a term from |p|, plus |f|...@>=
12182
12183   if ( tt==mp_dependent ) v=value(p)+mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12184   else v=value(p)+mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12185   value(p)=v; s=p; p=link(p);
12186   if ( abs(v)<mp_threshold ) {
12187     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12188   } else {
12189     if ( (abs(v)>=coef_bound)  && mp->watch_coefs ) { 
12190       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12191     }
12192     link(r)=s; r=s;
12193   };
12194   pp=info(p); q=link(q); qq=info(q);
12195 }
12196
12197 @ @<Contribute a term from |q|, multiplied by~|f|@>=
12198
12199   if ( tt==mp_dependent ) v=mp_take_fraction(mp, f,value(q));
12200   else v=mp_take_scaled(mp, f,value(q));
12201   if ( abs(v)>halfp(mp_threshold) ) { 
12202     s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=v;
12203     if ( (abs(v)>=coef_bound) && mp->watch_coefs ) { 
12204       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12205     }
12206     link(r)=s; r=s;
12207   }
12208   q=link(q); qq=info(q);
12209 }
12210
12211 @ It is convenient to have another subroutine for the special case
12212 of |p_plus_fq| when |f=1.0|. In this routine lists |p| and |q| are
12213 both of the same type~|t| (either |dependent| or |mp_proto_dependent|).
12214
12215 @c pointer mp_p_plus_q (MP mp,pointer p, pointer q, small_number t) {
12216   pointer pp,qq; /* |info(p)| and |info(q)|, respectively */
12217   pointer r,s; /* for list manipulation */
12218   integer mp_threshold; /* defines a neighborhood of zero */
12219   integer v; /* temporary register */
12220   if ( t==mp_dependent ) mp_threshold=fraction_threshold;
12221   else mp_threshold=scaled_threshold;
12222   r=temp_head; pp=info(p); qq=info(q);
12223   while (1) {
12224     if ( pp==qq ) {
12225       if ( pp==null ) {
12226         break;
12227       } else {
12228         @<Contribute a term from |p|, plus the
12229           corresponding term from |q|@>
12230       }
12231     } else if ( value(pp)<value(qq) ) {
12232       s=mp_get_node(mp, dep_node_size); info(s)=qq; value(s)=value(q);
12233       q=link(q); qq=info(q); link(r)=s; r=s;
12234     } else { 
12235       link(r)=p; r=p; p=link(p); pp=info(p);
12236     }
12237   }
12238   value(p)=mp_slow_add(mp, value(p),value(q));
12239   link(r)=p; mp->dep_final=p; 
12240   return link(temp_head);
12241 }
12242
12243 @ @<Contribute a term from |p|, plus the...@>=
12244
12245   v=value(p)+value(q);
12246   value(p)=v; s=p; p=link(p); pp=info(p);
12247   if ( abs(v)<mp_threshold ) {
12248     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12249   } else { 
12250     if ( (abs(v)>=coef_bound ) && mp->watch_coefs ) {
12251       type(qq)=independent_needing_fix; mp->fix_needed=true;
12252     }
12253     link(r)=s; r=s;
12254   }
12255   q=link(q); qq=info(q);
12256 }
12257
12258 @ A somewhat simpler routine will multiply a dependency list
12259 by a given constant~|v|. The constant is either a |fraction| less than
12260 |fraction_one|, or it is |scaled|. In the latter case we might be forced to
12261 convert a dependency list to a proto-dependency list.
12262 Parameters |t0| and |t1| are the list types before and after;
12263 they should agree unless |t0=mp_dependent| and |t1=mp_proto_dependent|
12264 and |v_is_scaled=true|.
12265
12266 @c pointer mp_p_times_v (MP mp,pointer p, integer v, small_number t0,
12267                          small_number t1, boolean v_is_scaled) {
12268   pointer r,s; /* for list manipulation */
12269   integer w; /* tentative coefficient */
12270   integer mp_threshold;
12271   boolean scaling_down;
12272   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=! v_is_scaled;
12273   if ( t1==mp_dependent ) mp_threshold=half_fraction_threshold;
12274   else mp_threshold=half_scaled_threshold;
12275   r=temp_head;
12276   while ( info(p)!=null ) {    
12277     if ( scaling_down ) w=mp_take_fraction(mp, v,value(p));
12278     else w=mp_take_scaled(mp, v,value(p));
12279     if ( abs(w)<=mp_threshold ) { 
12280       s=link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12281     } else {
12282       if ( abs(w)>=coef_bound ) { 
12283         mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12284       }
12285       link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=link(p);
12286     }
12287   }
12288   link(r)=p;
12289   if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
12290   else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
12291   return link(temp_head);
12292 };
12293
12294 @ Similarly, we sometimes need to divide a dependency list
12295 by a given |scaled| constant.
12296
12297 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12298 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, small_number 
12299   t0, small_number t1) ;
12300
12301 @ @c
12302 pointer mp_p_over_v (MP mp,pointer p, scaled v, small_number 
12303   t0, small_number t1) {
12304   pointer r,s; /* for list manipulation */
12305   integer w; /* tentative coefficient */
12306   integer mp_threshold;
12307   boolean scaling_down;
12308   if ( t0!=t1 ) scaling_down=true; else scaling_down=false;
12309   if ( t1==mp_dependent ) mp_threshold=half_fraction_threshold;
12310   else mp_threshold=half_scaled_threshold;
12311   r=temp_head;
12312   while ( info( p)!=null ) {
12313     if ( scaling_down ) {
12314       if ( abs(v)<02000000 ) w=mp_make_scaled(mp, value(p),v*010000);
12315       else w=mp_make_scaled(mp, mp_round_fraction(mp, value(p)),v);
12316     } else {
12317       w=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12318     }
12319     if ( abs(w)<=mp_threshold ) {
12320       s=link(p); mp_free_node(mp, p,dep_node_size); p=s;
12321     } else { 
12322       if ( abs(w)>=coef_bound ) {
12323          mp->fix_needed=true; type(info(p))=independent_needing_fix;
12324       }
12325       link(r)=p; r=p; value(p)=w; p=link(p);
12326     }
12327   }
12328   link(r)=p; value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v);
12329   return link(temp_head);
12330 };
12331
12332 @ Here's another utility routine for dependency lists. When an independent
12333 variable becomes dependent, we want to remove it from all existing
12334 dependencies. The |p_with_x_becoming_q| function computes the
12335 dependency list of~|p| after variable~|x| has been replaced by~|q|.
12336
12337 This procedure has basically the same calling conventions as |p_plus_fq|:
12338 List~|q| is unchanged; list~|p| is destroyed; the constant node and the
12339 final link are inherited from~|p|; and the fourth parameter tells whether
12340 or not |p| is |mp_proto_dependent|. However, the global variable |dep_final|
12341 is not altered if |x| does not occur in list~|p|.
12342
12343 @c pointer mp_p_with_x_becoming_q (MP mp,pointer p,
12344            pointer x, pointer q, small_number t) {
12345   pointer r,s; /* for list manipulation */
12346   integer v; /* coefficient of |x| */
12347   integer sx; /* serial number of |x| */
12348   s=p; r=temp_head; sx=value(x);
12349   while ( value(info(s))>sx ) { r=s; s=link(s); };
12350   if ( info(s)!=x ) { 
12351     return p;
12352   } else { 
12353     link(temp_head)=p; link(r)=link(s); v=value(s);
12354     mp_free_node(mp, s,dep_node_size);
12355     return mp_p_plus_fq(mp, link(temp_head),v,q,t,mp_dependent);
12356   }
12357 }
12358
12359 @ Here's a simple procedure that reports an error when a variable
12360 has just received a known value that's out of the required range.
12361
12362 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12363 void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) ;
12364
12365 @ @c void mp_val_too_big (MP mp,scaled x) { 
12366   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) { 
12367     print_err("Value is too large ("); mp_print_scaled(mp, x); mp_print_char(mp, ')');
12368 @.Value is too large@>
12369     help4("The equation I just processed has given some variable")
12370       ("a value of 4096 or more. Continue and I'll try to cope")
12371       ("with that big value; but it might be dangerous.")
12372       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
12373     mp_error(mp);
12374   }
12375 }
12376
12377 @ When a dependent variable becomes known, the following routine
12378 removes its dependency list. Here |p| points to the variable, and
12379 |q| points to the dependency list (which is one node long).
12380
12381 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12382 void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) ;
12383
12384 @ @c void mp_make_known (MP mp,pointer p, pointer q) {
12385   int t; /* the previous type */
12386   prev_dep(link(q))=prev_dep(p);
12387   link(prev_dep(p))=link(q); t=type(p);
12388   type(p)=mp_known; value(p)=value(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
12389   if ( abs(value(p))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(p));
12390   if (( mp->internal[mp_tracing_equations]>0) && mp_interesting(mp, p) ) {
12391     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "#### ");
12392 @:]]]\#\#\#\#_}{\.{\#\#\#\#}@>
12393     mp_print_variable_name(mp, p); 
12394     mp_print_char(mp, '='); mp_print_scaled(mp, value(p));
12395     mp_end_diagnostic(mp, false);
12396   }
12397   if (( mp->cur_exp==p ) && mp->cur_type==t ) {
12398     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=value(p);
12399     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
12400   }
12401 }
12402
12403 @ The |fix_dependencies| routine is called into action when |fix_needed|
12404 has been triggered. The program keeps a list~|s| of independent variables
12405 whose coefficients must be divided by~4.
12406
12407 In unusual cases, this fixup process might reduce one or more coefficients
12408 to zero, so that a variable will become known more or less by default.
12409
12410 @<Declare basic dependency-list subroutines@>=
12411 void mp_fix_dependencies (MP mp);
12412
12413 @ @c void mp_fix_dependencies (MP mp) {
12414   pointer p,q,r,s,t; /* list manipulation registers */
12415   pointer x; /* an independent variable */
12416   r=link(dep_head); s=null;
12417   while ( r!=dep_head ){ 
12418     t=r;
12419     @<Run through the dependency list for variable |t|, fixing
12420       all nodes, and ending with final link~|q|@>;
12421     r=link(q);
12422     if ( q==dep_list(t) ) mp_make_known(mp, t,q);
12423   }
12424   while ( s!=null ) { 
12425     p=link(s); x=info(s); free_avail(s); s=p;
12426     type(x)=mp_independent; value(x)=value(x)+2;
12427   }
12428   mp->fix_needed=false;
12429 }
12430
12431 @ @d independent_being_fixed 1 /* this variable already appears in |s| */
12432
12433 @<Run through the dependency list for variable |t|...@>=
12434 r=value_loc(t); /* |link(r)=dep_list(t)| */
12435 while (1) { 
12436   q=link(r); x=info(q);
12437   if ( x==null ) break;
12438   if ( type(x)<=independent_being_fixed ) {
12439     if ( type(x)<independent_being_fixed ) {
12440       p=mp_get_avail(mp); link(p)=s; s=p;
12441       info(s)=x; type(x)=independent_being_fixed;
12442     }
12443     value(q)=value(q) / 4;
12444     if ( value(q)==0 ) {
12445       link(r)=link(q); mp_free_node(mp, q,dep_node_size); q=r;
12446     }
12447   }
12448   r=q;
12449 }
12450
12451
12452 @ The |new_dep| routine installs a dependency list~|p| into the value node~|q|,
12453 linking it into the list of all known dependencies. We assume that
12454 |dep_final| points to the final node of list~|p|.
12455
12456 @c void mp_new_dep (MP mp,pointer q, pointer p) {
12457   pointer r; /* what used to be the first dependency */
12458   dep_list(q)=p; prev_dep(q)=dep_head;
12459   r=link(dep_head); link(mp->dep_final)=r; prev_dep(r)=mp->dep_final;
12460   link(dep_head)=q;
12461 }
12462
12463 @ Here is one of the ways a dependency list gets started.
12464 The |const_dependency| routine produces a list that has nothing but
12465 a constant term.
12466
12467 @c pointer mp_const_dependency (MP mp, scaled v) {
12468   mp->dep_final=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12469   value(mp->dep_final)=v; info(mp->dep_final)=null;
12470   return mp->dep_final;
12471 }
12472
12473 @ And here's a more interesting way to start a dependency list from scratch:
12474 The parameter to |single_dependency| is the location of an
12475 independent variable~|x|, and the result is the simple dependency list
12476 `|x+0|'.
12477
12478 In the unlikely event that the given independent variable has been doubled so
12479 often that we can't refer to it with a nonzero coefficient,
12480 |single_dependency| returns the simple list `0'.  This case can be
12481 recognized by testing that the returned list pointer is equal to
12482 |dep_final|.
12483
12484 @c pointer mp_single_dependency (MP mp,pointer p) {
12485   pointer q; /* the new dependency list */
12486   integer m; /* the number of doublings */
12487   m=value(p) % s_scale;
12488   if ( m>28 ) {
12489     return mp_const_dependency(mp, 0);
12490   } else { 
12491     q=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12492     value(q)=two_to_the(28-m); info(q)=p;
12493     link(q)=mp_const_dependency(mp, 0);
12494     return q;
12495   }
12496 }
12497
12498 @ We sometimes need to make an exact copy of a dependency list.
12499
12500 @c pointer mp_copy_dep_list (MP mp,pointer p) {
12501   pointer q; /* the new dependency list */
12502   q=mp_get_node(mp, dep_node_size); mp->dep_final=q;
12503   while (1) { 
12504     info(mp->dep_final)=info(p); value(mp->dep_final)=value(p);
12505     if ( info(mp->dep_final)==null ) break;
12506     link(mp->dep_final)=mp_get_node(mp, dep_node_size);
12507     mp->dep_final=link(mp->dep_final); p=link(p);
12508   }
12509   return q;
12510 }
12511
12512 @ But how do variables normally become known? Ah, now we get to the heart of the
12513 equation-solving mechanism. The |linear_eq| procedure is given a |dependent|
12514 or |mp_proto_dependent| list,~|p|, in which at least one independent variable
12515 appears. It equates this list to zero, by choosing an independent variable
12516 with the largest coefficient and making it dependent on the others. The
12517 newly dependent variable is eliminated from all current dependencies,
12518 thereby possibly making other dependent variables known.
12519
12520 The given list |p| is, of course, totally destroyed by all this processing.
12521
12522 @c void mp_linear_eq (MP mp, pointer p, small_number t) {
12523   pointer q,r,s; /* for link manipulation */
12524   pointer x; /* the variable that loses its independence */
12525   integer n; /* the number of times |x| had been halved */
12526   integer v; /* the coefficient of |x| in list |p| */
12527   pointer prev_r; /* lags one step behind |r| */
12528   pointer final_node; /* the constant term of the new dependency list */
12529   integer w; /* a tentative coefficient */
12530    @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>;
12531   x=info(q); n=value(x) % s_scale;
12532   @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>;
12533   if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) {
12534     @<Display the new dependency@>;
12535   }
12536   @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>;
12537   @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>;
12538   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
12539 }
12540
12541 @ @<Find a node |q| in list |p| whose coefficient |v| is largest@>=
12542 q=p; r=link(p); v=value(q);
12543 while ( info(r)!=null ) { 
12544   if ( abs(value(r))>abs(v) ) { q=r; v=value(r); };
12545   r=link(r);
12546 }
12547
12548 @ Here we want to change the coefficients from |scaled| to |fraction|,
12549 except in the constant term. In the common case of a trivial equation
12550 like `\.{x=3.14}', we will have |v=-fraction_one|, |q=p|, and |t=mp_dependent|.
12551
12552 @<Divide list |p| by |-v|, removing node |q|@>=
12553 s=temp_head; link(s)=p; r=p;
12554 do { 
12555   if ( r==q ) {
12556     link(s)=link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12557   } else  { 
12558     w=mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12559     if ( abs(w)<=half_fraction_threshold ) {
12560       link(s)=link(r); mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12561     } else { 
12562       value(r)=-w; s=r;
12563     }
12564   }
12565   r=link(s);
12566 } while (info(r)!=null);
12567 if ( t==mp_proto_dependent ) {
12568   value(r)=-mp_make_scaled(mp, value(r),v);
12569 } else if ( v!=-fraction_one ) {
12570   value(r)=-mp_make_fraction(mp, value(r),v);
12571 }
12572 final_node=r; p=link(temp_head)
12573
12574 @ @<Display the new dependency@>=
12575 if ( mp_interesting(mp, x) ) {
12576   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "## "); 
12577   mp_print_variable_name(mp, x);
12578 @:]]]\#\#_}{\.{\#\#}@>
12579   w=n;
12580   while ( w>0 ) { mp_print(mp, "*4"); w=w-2;  };
12581   mp_print_char(mp, '='); mp_print_dependency(mp, p,mp_dependent); 
12582   mp_end_diagnostic(mp, false);
12583 }
12584
12585 @ @<Simplify all existing dependencies by substituting for |x|@>=
12586 prev_r=dep_head; r=link(dep_head);
12587 while ( r!=dep_head ) {
12588   s=dep_list(r); q=mp_p_with_x_becoming_q(mp, s,x,p,type(r));
12589   if ( info(q)==null ) {
12590     mp_make_known(mp, r,q);
12591   } else { 
12592     dep_list(r)=q;
12593     do {  q=link(q); } while (info(q)!=null);
12594     prev_r=q;
12595   }
12596   r=link(prev_r);
12597 }
12598
12599 @ @<Change variable |x| from |independent| to |dependent| or |known|@>=
12600 if ( n>0 ) @<Divide list |p| by $2^n$@>;
12601 if ( info(p)==null ) {
12602   type(x)=mp_known;
12603   value(x)=value(p);
12604   if ( abs(value(x))>=fraction_one ) mp_val_too_big(mp, value(x));
12605   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
12606   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
12607     mp->cur_exp=value(x); mp->cur_type=mp_known;
12608     mp_free_node(mp, x,value_node_size);
12609   }
12610 } else { 
12611   type(x)=mp_dependent; mp->dep_final=final_node; mp_new_dep(mp, x,p);
12612   if ( mp->cur_exp==x ) if ( mp->cur_type==mp_independent ) mp->cur_type=mp_dependent;
12613 }
12614
12615 @ @<Divide list |p| by $2^n$@>=
12616
12617   s=temp_head; link(temp_head)=p; r=p;
12618   do {  
12619     if ( n>30 ) w=0;
12620     else w=value(r) / two_to_the(n);
12621     if ( (abs(w)<=half_fraction_threshold)&&(info(r)!=null) ) {
12622       link(s)=link(r);
12623       mp_free_node(mp, r,dep_node_size);
12624     } else { 
12625       value(r)=w; s=r;
12626     }
12627     r=link(s);
12628   } while (info(s)!=null);
12629   p=link(temp_head);
12630 }
12631
12632 @ The |check_mem| procedure, which is used only when \MP\ is being
12633 debugged, makes sure that the current dependency lists are well formed.
12634
12635 @<Check the list of linear dependencies@>=
12636 q=dep_head; p=link(q);
12637 while ( p!=dep_head ) {
12638   if ( prev_dep(p)!=q ) {
12639     mp_print_nl(mp, "Bad PREVDEP at "); mp_print_int(mp, p);
12640 @.Bad PREVDEP...@>
12641   }
12642   p=dep_list(p);
12643   while (1) {
12644     r=info(p); q=p; p=link(q);
12645     if ( r==null ) break;
12646     if ( value(info(p))>=value(r) ) {
12647       mp_print_nl(mp, "Out of order at "); mp_print_int(mp, p);
12648 @.Out of order...@>
12649     }
12650   }
12651 }
12652
12653 @* \[25] Dynamic nonlinear equations.
12654 Variables of numeric type are maintained by the general scheme of
12655 independent, dependent, and known values that we have just studied;
12656 and the components of pair and transform variables are handled in the
12657 same way. But \MP\ also has five other types of values: \&{boolean},
12658 \&{string}, \&{pen}, \&{path}, and \&{picture}; what about them?
12659
12660 Equations are allowed between nonlinear quantities, but only in a
12661 simple form. Two variables that haven't yet been assigned values are
12662 either equal to each other, or they're not.
12663
12664 Before a boolean variable has received a value, its type is |mp_unknown_boolean|;
12665 similarly, there are variables whose type is |mp_unknown_string|, |mp_unknown_pen|,
12666 |mp_unknown_path|, and |mp_unknown_picture|. In such cases the value is either
12667 |null| (which means that no other variables are equivalent to this one), or
12668 it points to another variable of the same undefined type. The pointers in the
12669 latter case form a cycle of nodes, which we shall call a ``ring.''
12670 Rings of undefined variables may include capsules, which arise as
12671 intermediate results within expressions or as \&{expr} parameters to macros.
12672
12673 When one member of a ring receives a value, the same value is given to
12674 all the other members. In the case of paths and pictures, this implies
12675 making separate copies of a potentially large data structure; users should
12676 restrain their enthusiasm for such generality, unless they have lots and
12677 lots of memory space.
12678
12679 @ The following procedure is called when a capsule node is being
12680 added to a ring (e.g., when an unknown variable is mentioned in an expression).
12681
12682 @c pointer mp_new_ring_entry (MP mp,pointer p) {
12683   pointer q; /* the new capsule node */
12684   q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
12685   type(q)=type(p);
12686   if ( value(p)==null ) value(q)=p; else value(q)=value(p);
12687   value(p)=q;
12688   return q;
12689 }
12690
12691 @ Conversely, we might delete a capsule or a variable before it becomes known.
12692 The following procedure simply detaches a quantity from its ring,
12693 without recycling the storage.
12694
12695 @<Declare the recycling subroutines@>=
12696 void mp_ring_delete (MP mp,pointer p) {
12697   pointer q; 
12698   q=value(p);
12699   if ( q!=null ) if ( q!=p ){ 
12700     while ( value(q)!=p ) q=value(q);
12701     value(q)=value(p);
12702   }
12703 }
12704
12705 @ Eventually there might be an equation that assigns values to all of the
12706 variables in a ring. The |nonlinear_eq| subroutine does the necessary
12707 propagation of values.
12708
12709 If the parameter |flush_p| is |true|, node |p| itself needn't receive a
12710 value, it will soon be recycled.
12711
12712 @c void mp_nonlinear_eq (MP mp,integer v, pointer p, boolean flush_p) {
12713   small_number t; /* the type of ring |p| */
12714   pointer q,r; /* link manipulation registers */
12715   t=type(p)-unknown_tag; q=value(p);
12716   if ( flush_p ) type(p)=mp_vacuous; else p=q;
12717   do {  
12718     r=value(q); type(q)=t;
12719     switch (t) {
12720     case mp_boolean_type: value(q)=v; break;
12721     case mp_string_type: value(q)=v; add_str_ref(v); break;
12722     case mp_pen_type: value(q)=copy_pen(v); break;
12723     case mp_path_type: value(q)=mp_copy_path(mp, v); break;
12724     case mp_picture_type: value(q)=v; add_edge_ref(v); break;
12725     } /* there ain't no more cases */
12726     q=r;
12727   } while (q!=p);
12728 }
12729
12730 @ If two members of rings are equated, and if they have the same type,
12731 the |ring_merge| procedure is called on to make them equivalent.
12732
12733 @c void mp_ring_merge (MP mp,pointer p, pointer q) {
12734   pointer r; /* traverses one list */
12735   r=value(p);
12736   while ( r!=p ) {
12737     if ( r==q ) {
12738       @<Exclaim about a redundant equation@>;
12739       return;
12740     };
12741     r=value(r);
12742   }
12743   r=value(p); value(p)=value(q); value(q)=r;
12744 }
12745
12746 @ @<Exclaim about a redundant equation@>=
12747
12748   print_err("Redundant equation");
12749 @.Redundant equation@>
12750   help2("I already knew that this equation was true.")
12751    ("But perhaps no harm has been done; let's continue.");
12752   mp_put_get_error(mp);
12753 }
12754
12755 @* \[26] Introduction to the syntactic routines.
12756 Let's pause a moment now and try to look at the Big Picture.
12757 The \MP\ program consists of three main parts: syntactic routines,
12758 semantic routines, and output routines. The chief purpose of the
12759 syntactic routines is to deliver the user's input to the semantic routines,
12760 while parsing expressions and locating operators and operands. The
12761 semantic routines act as an interpreter responding to these operators,
12762 which may be regarded as commands. And the output routines are
12763 periodically called on to produce compact font descriptions that can be
12764 used for typesetting or for making interim proof drawings. We have
12765 discussed the basic data structures and many of the details of semantic
12766 operations, so we are good and ready to plunge into the part of \MP\ that
12767 actually controls the activities.
12768
12769 Our current goal is to come to grips with the |get_next| procedure,
12770 which is the keystone of \MP's input mechanism. Each call of |get_next|
12771 sets the value of three variables |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|,
12772 representing the next input token.
12773 $$\vbox{\halign{#\hfil\cr
12774   \hbox{|cur_cmd| denotes a command code from the long list of codes
12775    given earlier;}\cr
12776   \hbox{|cur_mod| denotes a modifier of the command code;}\cr
12777   \hbox{|cur_sym| is the hash address of the symbolic token that was
12778    just scanned,}\cr
12779   \hbox{\qquad or zero in the case of a numeric or string
12780    or capsule token.}\cr}}$$
12781 Underlying this external behavior of |get_next| is all the machinery
12782 necessary to convert from character files to tokens. At a given time we
12783 may be only partially finished with the reading of several files (for
12784 which \&{input} was specified), and partially finished with the expansion
12785 of some user-defined macros and/or some macro parameters, and partially
12786 finished reading some text that the user has inserted online,
12787 and so on. When reading a character file, the characters must be
12788 converted to tokens; comments and blank spaces must
12789 be removed, numeric and string tokens must be evaluated.
12790
12791 To handle these situations, which might all be present simultaneously,
12792 \MP\ uses various stacks that hold information about the incomplete
12793 activities, and there is a finite state control for each level of the
12794 input mechanism. These stacks record the current state of an implicitly
12795 recursive process, but the |get_next| procedure is not recursive.
12796
12797 @<Glob...@>=
12798 eight_bits cur_cmd; /* current command set by |get_next| */
12799 integer cur_mod; /* operand of current command */
12800 halfword cur_sym; /* hash address of current symbol */
12801
12802 @ The |print_cmd_mod| routine prints a symbolic interpretation of a
12803 command code and its modifier.
12804 It consists of a rather tedious sequence of print
12805 commands, and most of it is essentially an inverse to the |primitive|
12806 routine that enters a \MP\ primitive into |hash| and |eqtb|. Therefore almost
12807 all of this procedure appears elsewhere in the program, together with the
12808 corresponding |primitive| calls.
12809
12810 @<Declare the procedure called |print_cmd_mod|@>=
12811 void mp_print_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12812  switch (c) {
12813   @<Cases of |print_cmd_mod| for symbolic printing of primitives@>
12814   default: mp_print(mp, "[unknown command code!]"); break;
12815   }
12816 }
12817
12818 @ Here is a procedure that displays a given command in braces, in the
12819 user's transcript file.
12820
12821 @d show_cur_cmd_mod mp_show_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod)
12822
12823 @c 
12824 void mp_show_cmd_mod (MP mp,integer c, integer m) { 
12825   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
12826   mp_print_cmd_mod(mp, c,m); mp_print_char(mp, '}');
12827   mp_end_diagnostic(mp, false);
12828 }
12829
12830 @* \[27] Input stacks and states.
12831 The state of \MP's input mechanism appears in the input stack, whose
12832 entries are records with five fields, called |index|, |start|, |loc|,
12833 |limit|, and |name|. The top element of this stack is maintained in a
12834 global variable for which no subscripting needs to be done; the other
12835 elements of the stack appear in an array. Hence the stack is declared thus:
12836
12837 @<Types...@>=
12838 typedef struct {
12839   quarterword index_field;
12840   halfword start_field, loc_field, limit_field, name_field;
12841 } in_state_record;
12842
12843 @ @<Glob...@>=
12844 in_state_record *input_stack;
12845 integer input_ptr; /* first unused location of |input_stack| */
12846 integer max_in_stack; /* largest value of |input_ptr| when pushing */
12847 in_state_record cur_input; /* the ``top'' input state */
12848 int stack_size; /* maximum number of simultaneous input sources */
12849
12850 @ @<Allocate or initialize ...@>=
12851 mp->stack_size = 300;
12852 mp->input_stack = xmalloc((mp->stack_size+1),sizeof(in_state_record));
12853
12854 @ @<Dealloc variables@>=
12855 xfree(mp->input_stack);
12856
12857 @ We've already defined the special variable |loc==cur_input.loc_field|
12858 in our discussion of basic input-output routines. The other components of
12859 |cur_input| are defined in the same way:
12860
12861 @d index mp->cur_input.index_field /* reference for buffer information */
12862 @d start mp->cur_input.start_field /* starting position in |buffer| */
12863 @d limit mp->cur_input.limit_field /* end of current line in |buffer| */
12864 @d name mp->cur_input.name_field /* name of the current file */
12865
12866 @ Let's look more closely now at the five control variables
12867 (|index|,~|start|,~|loc|,~|limit|,~|name|),
12868 assuming that \MP\ is reading a line of characters that have been input
12869 from some file or from the user's terminal. There is an array called
12870 |buffer| that acts as a stack of all lines of characters that are
12871 currently being read from files, including all lines on subsidiary
12872 levels of the input stack that are not yet completed. \MP\ will return to
12873 the other lines when it is finished with the present input file.
12874
12875 (Incidentally, on a machine with byte-oriented addressing, it would be
12876 appropriate to combine |buffer| with the |str_pool| array,
12877 letting the buffer entries grow downward from the top of the string pool
12878 and checking that these two tables don't bump into each other.)
12879
12880 The line we are currently working on begins in position |start| of the
12881 buffer; the next character we are about to read is |buffer[loc]|; and
12882 |limit| is the location of the last character present. We always have
12883 |loc<=limit|. For convenience, |buffer[limit]| has been set to |"%"|, so
12884 that the end of a line is easily sensed.
12885
12886 The |name| variable is a string number that designates the name of
12887 the current file, if we are reading an ordinary text file.  Special codes
12888 |is_term..max_spec_src| indicate other sources of input text.
12889
12890 @d is_term 0 /* |name| value when reading from the terminal for normal input */
12891 @d is_read 1 /* |name| value when executing a \&{readstring} or \&{readfrom} */
12892 @d is_scantok 2 /* |name| value when reading text generated by \&{scantokens} */
12893 @d max_spec_src is_scantok
12894
12895 @ Additional information about the current line is available via the
12896 |index| variable, which counts how many lines of characters are present
12897 in the buffer below the current level. We have |index=0| when reading
12898 from the terminal and prompting the user for each line; then if the user types,
12899 e.g., `\.{input figs}', we will have |index=1| while reading
12900 the file \.{figs.mp}. However, it does not follow that |index| is the
12901 same as the input stack pointer, since many of the levels on the input
12902 stack may come from token lists and some |index| values may correspond
12903 to \.{MPX} files that are not currently on the stack.
12904
12905 The global variable |in_open| is equal to the highest |index| value counting
12906 \.{MPX} files but excluding token-list input levels.  Thus, the number of
12907 partially read lines in the buffer is |in_open+1| and we have |in_open>=index|
12908 when we are not reading a token list.
12909
12910 If we are not currently reading from the terminal,
12911 we are reading from the file variable |input_file[index]|. We use
12912 the notation |terminal_input| as a convenient abbreviation for |name=is_term|,
12913 and |cur_file| as an abbreviation for |input_file[index]|.
12914
12915 When \MP\ is not reading from the terminal, the global variable |line| contains
12916 the line number in the current file, for use in error messages. More precisely,
12917 |line| is a macro for |line_stack[index]| and the |line_stack| array gives
12918 the line number for each file in the |input_file| array.
12919
12920 When an \.{MPX} file is opened the file name is stored in the |mpx_name|
12921 array so that the name doesn't get lost when the file is temporarily removed
12922 from the input stack.
12923 Thus when |input_file[k]| is an \.{MPX} file, its name is |mpx_name[k]|
12924 and it contains translated \TeX\ pictures for |input_file[k-1]|.
12925 Since this is not an \.{MPX} file, we have
12926 $$ \hbox{|mpx_name[k-1]<=absent|}. $$
12927 This |name| field is set to |finished| when |input_file[k]| is completely
12928 read.
12929
12930 If more information about the input state is needed, it can be
12931 included in small arrays like those shown here. For example,
12932 the current page or segment number in the input file might be put
12933 into a variable |page|, that is really a macro for the current entry
12934 in `\ignorespaces|page_stack:array[0..max_in_open] of integer|\unskip'
12935 by analogy with |line_stack|.
12936 @^system dependencies@>
12937
12938 @d terminal_input (name==is_term) /* are we reading from the terminal? */
12939 @d cur_file mp->input_file[index] /* the current |void *| variable */
12940 @d line mp->line_stack[index] /* current line number in the current source file */
12941 @d in_name mp->iname_stack[index] /* a string used to construct \.{MPX} file names */
12942 @d in_area mp->iarea_stack[index] /* another string for naming \.{MPX} files */
12943 @d absent 1 /* |name_field| value for unused |mpx_in_stack| entries */
12944 @d mpx_reading (mp->mpx_name[index]>absent)
12945   /* when reading a file, is it an \.{MPX} file? */
12946 @d finished 0
12947   /* |name_field| value when the corresponding \.{MPX} file is finished */
12948
12949 @<Glob...@>=
12950 integer in_open; /* the number of lines in the buffer, less one */
12951 unsigned int open_parens; /* the number of open text files */
12952 void  * *input_file ;
12953 integer *line_stack ; /* the line number for each file */
12954 char *  *iname_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12955 char *  *iarea_stack; /* used for naming \.{MPX} files */
12956 halfword*mpx_name  ;
12957
12958 @ @<Allocate or ...@>=
12959 mp->input_file  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(void *));
12960 mp->line_stack  = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(integer));
12961 mp->iname_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12962 mp->iarea_stack = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(char *));
12963 mp->mpx_name    = xmalloc((mp->max_in_open+1),sizeof(halfword));
12964 {
12965   int k;
12966   for (k=0;k<=mp->max_in_open;k++) {
12967     mp->iname_stack[k] =NULL;
12968     mp->iarea_stack[k] =NULL;
12969   }
12970 }
12971
12972 @ @<Dealloc variables@>=
12973 {
12974   int l;
12975   for (l=0;l<=mp->max_in_open;l++) {
12976     xfree(mp->iname_stack[l]);
12977     xfree(mp->iarea_stack[l]);
12978   }
12979 }
12980 xfree(mp->input_file);
12981 xfree(mp->line_stack);
12982 xfree(mp->iname_stack);
12983 xfree(mp->iarea_stack);
12984 xfree(mp->mpx_name);
12985
12986
12987 @ However, all this discussion about input state really applies only to the
12988 case that we are inputting from a file. There is another important case,
12989 namely when we are currently getting input from a token list. In this case
12990 |index>max_in_open|, and the conventions about the other state variables
12991 are different:
12992
12993 \yskip\hang|loc| is a pointer to the current node in the token list, i.e.,
12994 the node that will be read next. If |loc=null|, the token list has been
12995 fully read.
12996
12997 \yskip\hang|start| points to the first node of the token list; this node
12998 may or may not contain a reference count, depending on the type of token
12999 list involved.
13000
13001 \yskip\hang|token_type|, which takes the place of |index| in the
13002 discussion above, is a code number that explains what kind of token list
13003 is being scanned.
13004
13005 \yskip\hang|name| points to the |eqtb| address of the control sequence
13006 being expanded, if the current token list is a macro not defined by
13007 \&{vardef}. Macros defined by \&{vardef} have |name=null|; their name
13008 can be deduced by looking at their first two parameters.
13009
13010 \yskip\hang|param_start|, which takes the place of |limit|, tells where
13011 the parameters of the current macro or loop text begin in the |param_stack|.
13012
13013 \yskip\noindent The |token_type| can take several values, depending on
13014 where the current token list came from:
13015
13016 \yskip
13017 \indent|forever_text|, if the token list being scanned is the body of
13018 a \&{forever} loop;
13019
13020 \indent|loop_text|, if the token list being scanned is the body of
13021 a \&{for} or \&{forsuffixes} loop;
13022
13023 \indent|parameter|, if a \&{text} or \&{suffix} parameter is being scanned;
13024
13025 \indent|backed_up|, if the token list being scanned has been inserted as
13026 `to be read again'.
13027
13028 \indent|inserted|, if the token list being scanned has been inserted as
13029 part of error recovery;
13030
13031 \indent|macro|, if the expansion of a user-defined symbolic token is being
13032 scanned.
13033
13034 \yskip\noindent
13035 The token list begins with a reference count if and only if |token_type=
13036 macro|.
13037 @^reference counts@>
13038
13039 @d token_type index /* type of current token list */
13040 @d token_state (index>(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a token list? */
13041 @d file_state (index<=(int)mp->max_in_open) /* are we scanning a file line? */
13042 @d param_start limit /* base of macro parameters in |param_stack| */
13043 @d forever_text (mp->max_in_open+1) /* |token_type| code for loop texts */
13044 @d loop_text (mp->max_in_open+2) /* |token_type| code for loop texts */
13045 @d parameter (mp->max_in_open+3) /* |token_type| code for parameter texts */
13046 @d backed_up (mp->max_in_open+4) /* |token_type| code for texts to be reread */
13047 @d inserted (mp->max_in_open+5) /* |token_type| code for inserted texts */
13048 @d macro (mp->max_in_open+6) /* |token_type| code for macro replacement texts */
13049
13050 @ The |param_stack| is an auxiliary array used to hold pointers to the token
13051 lists for parameters at the current level and subsidiary levels of input.
13052 This stack grows at a different rate from the others.
13053
13054 @<Glob...@>=
13055 pointer *param_stack;  /* token list pointers for parameters */
13056 integer param_ptr; /* first unused entry in |param_stack| */
13057 integer max_param_stack;  /* largest value of |param_ptr| */
13058
13059 @ @<Allocate or initialize ...@>=
13060 mp->param_stack = xmalloc((mp->param_size+1),sizeof(pointer));
13061
13062 @ @<Dealloc variables@>=
13063 xfree(mp->param_stack);
13064
13065 @ Notice that the |line| isn't valid when |token_state| is true because it
13066 depends on |index|.  If we really need to know the line number for the
13067 topmost file in the index stack we use the following function.  If a page
13068 number or other information is needed, this routine should be modified to
13069 compute it as well.
13070 @^system dependencies@>
13071
13072 @<Declare a function called |true_line|@>=
13073 integer mp_true_line (MP mp) {
13074   int k; /* an index into the input stack */
13075   if ( file_state && (name>max_spec_src) ) {
13076      return line;
13077   } else { 
13078     k=mp->input_ptr;
13079     while ((k>0) &&
13080            ((mp->input_stack[(k-1)].index_field>mp->max_in_open)||
13081             (mp->input_stack[(k-1)].name_field<=max_spec_src))) {
13082       decr(k);
13083     }
13084     return mp->line_stack[(k-1)];
13085   }
13086   return 0; 
13087 }
13088
13089 @ Thus, the ``current input state'' can be very complicated indeed; there
13090 can be many levels and each level can arise in a variety of ways. The
13091 |show_context| procedure, which is used by \MP's error-reporting routine to
13092 print out the current input state on all levels down to the most recent
13093 line of characters from an input file, illustrates most of these conventions.
13094 The global variable |file_ptr| contains the lowest level that was
13095 displayed by this procedure.
13096
13097 @<Glob...@>=
13098 integer file_ptr; /* shallowest level shown by |show_context| */
13099
13100 @ The status at each level is indicated by printing two lines, where the first
13101 line indicates what was read so far and the second line shows what remains
13102 to be read. The context is cropped, if necessary, so that the first line
13103 contains at most |half_error_line| characters, and the second contains
13104 at most |error_line|. Non-current input levels whose |token_type| is
13105 `|backed_up|' are shown only if they have not been fully read.
13106
13107 @c void mp_show_context (MP mp) { /* prints where the scanner is */
13108   int old_setting; /* saved |selector| setting */
13109   @<Local variables for formatting calculations@>
13110   mp->file_ptr=mp->input_ptr; mp->input_stack[mp->file_ptr]=mp->cur_input;
13111   /* store current state */
13112   while (1) { 
13113     mp->cur_input=mp->input_stack[mp->file_ptr]; /* enter into the context */
13114     @<Display the current context@>;
13115     if ( file_state )
13116       if ( (name>max_spec_src) || (mp->file_ptr==0) ) break;
13117     decr(mp->file_ptr);
13118   }
13119   mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr]; /* restore original state */
13120 }
13121
13122 @ @<Display the current context@>=
13123 if ( (mp->file_ptr==mp->input_ptr) || file_state ||
13124    (token_type!=backed_up) || (loc!=null) ) {
13125     /* we omit backed-up token lists that have already been read */
13126   mp->tally=0; /* get ready to count characters */
13127   old_setting=mp->selector;
13128   if ( file_state ) {
13129     @<Print location of current line@>;
13130     @<Pseudoprint the line@>;
13131   } else { 
13132     @<Print type of token list@>;
13133     @<Pseudoprint the token list@>;
13134   }
13135   mp->selector=old_setting; /* stop pseudoprinting */
13136   @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>;
13137 }
13138
13139 @ This routine should be changed, if necessary, to give the best possible
13140 indication of where the current line resides in the input file.
13141 For example, on some systems it is best to print both a page and line number.
13142 @^system dependencies@>
13143
13144 @<Print location of current line@>=
13145 if ( name>max_spec_src ) {
13146   mp_print_nl(mp, "l."); mp_print_int(mp, mp_true_line(mp));
13147 } else if ( terminal_input ) {
13148   if ( mp->file_ptr==0 ) mp_print_nl(mp, "<*>");
13149   else mp_print_nl(mp, "<insert>");
13150 } else if ( name==is_scantok ) {
13151   mp_print_nl(mp, "<scantokens>");
13152 } else {
13153   mp_print_nl(mp, "<read>");
13154 }
13155 mp_print_char(mp, ' ')
13156
13157 @ Can't use case statement here because the |token_type| is not
13158 a constant expression.
13159
13160 @<Print type of token list@>=
13161 {
13162   if(token_type==forever_text) {
13163     mp_print_nl(mp, "<forever> ");
13164   } else if (token_type==loop_text) {
13165     @<Print the current loop value@>;
13166   } else if (token_type==parameter) {
13167     mp_print_nl(mp, "<argument> "); 
13168   } else if (token_type==backed_up) { 
13169     if ( loc==null ) mp_print_nl(mp, "<recently read> ");
13170     else mp_print_nl(mp, "<to be read again> ");
13171   } else if (token_type==inserted) {
13172     mp_print_nl(mp, "<inserted text> ");
13173   } else if (token_type==macro) {
13174     mp_print_ln(mp);
13175     if ( name!=null ) mp_print_text(name);
13176     else @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>;
13177     mp_print(mp, "->");
13178   } else {
13179     mp_print_nl(mp, "?");/* this should never happen */
13180 @.?\relax@>
13181   }
13182 }
13183
13184 @ The parameter that corresponds to a loop text is either a token list
13185 (in the case of \&{forsuffixes}) or a ``capsule'' (in the case of \&{for}).
13186 We'll discuss capsules later; for now, all we need to know is that
13187 the |link| field in a capsule parameter is |void| and that
13188 |print_exp(p,0)| displays the value of capsule~|p| in abbreviated form.
13189
13190 @<Print the current loop value@>=
13191 { mp_print_nl(mp, "<for("); p=mp->param_stack[param_start];
13192   if ( p!=null ) {
13193     if ( link(p)==mp_void ) mp_print_exp(mp, p,0); /* we're in a \&{for} loop */
13194     else mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13195   }
13196   mp_print(mp, ")> ");
13197 }
13198
13199 @ The first two parameters of a macro defined by \&{vardef} will be token
13200 lists representing the macro's prefix and ``at point.'' By putting these
13201 together, we get the macro's full name.
13202
13203 @<Print the name of a \&{vardef}'d macro@>=
13204 { p=mp->param_stack[param_start];
13205   if ( p==null ) {
13206     mp_show_token_list(mp, mp->param_stack[param_start+1],null,20,mp->tally);
13207   } else { 
13208     q=p;
13209     while ( link(q)!=null ) q=link(q);
13210     link(q)=mp->param_stack[param_start+1];
13211     mp_show_token_list(mp, p,null,20,mp->tally);
13212     link(q)=null;
13213   }
13214 }
13215
13216 @ Now it is necessary to explain a little trick. We don't want to store a long
13217 string that corresponds to a token list, because that string might take up
13218 lots of memory; and we are printing during a time when an error message is
13219 being given, so we dare not do anything that might overflow one of \MP's
13220 tables. So `pseudoprinting' is the answer: We enter a mode of printing
13221 that stores characters into a buffer of length |error_line|, where character
13222 $k+1$ is placed into \hbox{|trick_buf[k mod error_line]|} if
13223 |k<trick_count|, otherwise character |k| is dropped. Initially we set
13224 |tally:=0| and |trick_count:=1000000|; then when we reach the
13225 point where transition from line 1 to line 2 should occur, we
13226 set |first_count:=tally| and |trick_count:=@tmax@>(error_line,
13227 tally+1+error_line-half_error_line)|. At the end of the
13228 pseudoprinting, the values of |first_count|, |tally|, and
13229 |trick_count| give us all the information we need to print the two lines,
13230 and all of the necessary text is in |trick_buf|.
13231
13232 Namely, let |l| be the length of the descriptive information that appears
13233 on the first line. The length of the context information gathered for that
13234 line is |k=first_count|, and the length of the context information
13235 gathered for line~2 is $m=\min(|tally|, |trick_count|)-k$. If |l+k<=h|,
13236 where |h=half_error_line|, we print |trick_buf[0..k-1]| after the
13237 descriptive information on line~1, and set |n:=l+k|; here |n| is the
13238 length of line~1. If $l+k>h$, some cropping is necessary, so we set |n:=h|
13239 and print `\.{...}' followed by
13240 $$\hbox{|trick_buf[(l+k-h+3)..k-1]|,}$$
13241 where subscripts of |trick_buf| are circular modulo |error_line|. The
13242 second line consists of |n|~spaces followed by |trick_buf[k..(k+m-1)]|,
13243 unless |n+m>error_line|; in the latter case, further cropping is done.
13244 This is easier to program than to explain.
13245
13246 @<Local variables for formatting...@>=
13247 int i; /* index into |buffer| */
13248 integer l; /* length of descriptive information on line 1 */
13249 integer m; /* context information gathered for line 2 */
13250 int n; /* length of line 1 */
13251 integer p; /* starting or ending place in |trick_buf| */
13252 integer q; /* temporary index */
13253
13254 @ The following code tells the print routines to gather
13255 the desired information.
13256
13257 @d begin_pseudoprint { 
13258   l=mp->tally; mp->tally=0; mp->selector=pseudo;
13259   mp->trick_count=1000000;
13260 }
13261 @d set_trick_count {
13262   mp->first_count=mp->tally;
13263   mp->trick_count=mp->tally+1+mp->error_line-mp->half_error_line;
13264   if ( mp->trick_count<mp->error_line ) mp->trick_count=mp->error_line;
13265 }
13266
13267 @ And the following code uses the information after it has been gathered.
13268
13269 @<Print two lines using the tricky pseudoprinted information@>=
13270 if ( mp->trick_count==1000000 ) set_trick_count;
13271   /* |set_trick_count| must be performed */
13272 if ( mp->tally<mp->trick_count ) m=mp->tally-mp->first_count;
13273 else m=mp->trick_count-mp->first_count; /* context on line 2 */
13274 if ( l+mp->first_count<=mp->half_error_line ) {
13275   p=0; n=l+mp->first_count;
13276 } else  { 
13277   mp_print(mp, "..."); p=l+mp->first_count-mp->half_error_line+3;
13278   n=mp->half_error_line;
13279 }
13280 for (q=p;q<=mp->first_count-1;q++) {
13281   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13282 }
13283 mp_print_ln(mp);
13284 for (q=1;q<=n;q++) {
13285   mp_print_char(mp, ' '); /* print |n| spaces to begin line~2 */
13286 }
13287 if ( m+n<=mp->error_line ) p=mp->first_count+m; 
13288 else p=mp->first_count+(mp->error_line-n-3);
13289 for (q=mp->first_count;q<=p-1;q++) {
13290   mp_print_char(mp, mp->trick_buf[q % mp->error_line]);
13291 }
13292 if ( m+n>mp->error_line ) mp_print(mp, "...")
13293
13294 @ But the trick is distracting us from our current goal, which is to
13295 understand the input state. So let's concentrate on the data structures that
13296 are being pseudoprinted as we finish up the |show_context| procedure.
13297
13298 @<Pseudoprint the line@>=
13299 begin_pseudoprint;
13300 if ( limit>0 ) {
13301   for (i=start;i<=limit-1;i++) {
13302     if ( i==loc ) set_trick_count;
13303     mp_print_str(mp, mp->buffer[i]);
13304   }
13305 }
13306
13307 @ @<Pseudoprint the token list@>=
13308 begin_pseudoprint;
13309 if ( token_type!=macro ) mp_show_token_list(mp, start,loc,100000,0);
13310 else mp_show_macro(mp, start,loc,100000)
13311
13312 @ Here is the missing piece of |show_token_list| that is activated when the
13313 token beginning line~2 is about to be shown:
13314
13315 @<Do magic computation@>=set_trick_count
13316
13317 @* \[28] Maintaining the input stacks.
13318 The following subroutines change the input status in commonly needed ways.
13319
13320 First comes |push_input|, which stores the current state and creates a
13321 new level (having, initially, the same properties as the old).
13322
13323 @d push_input  { /* enter a new input level, save the old */
13324   if ( mp->input_ptr>mp->max_in_stack ) {
13325     mp->max_in_stack=mp->input_ptr;
13326     if ( mp->input_ptr==mp->stack_size ) {
13327       int l = (mp->stack_size+(mp->stack_size>>2));
13328       XREALLOC(mp->input_stack, l, in_state_record);
13329       mp->stack_size = l;
13330     }         
13331   }
13332   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; /* stack the record */
13333   incr(mp->input_ptr);
13334 }
13335
13336 @ And of course what goes up must come down.
13337
13338 @d pop_input { /* leave an input level, re-enter the old */
13339     decr(mp->input_ptr); mp->cur_input=mp->input_stack[mp->input_ptr];
13340   }
13341
13342 @ Here is a procedure that starts a new level of token-list input, given
13343 a token list |p| and its type |t|. If |t=macro|, the calling routine should
13344 set |name|, reset~|loc|, and increase the macro's reference count.
13345
13346 @d back_list(A) mp_begin_token_list(mp, (A),backed_up) /* backs up a simple token list */
13347
13348 @c void mp_begin_token_list (MP mp,pointer p, quarterword t)  { 
13349   push_input; start=p; token_type=t;
13350   param_start=mp->param_ptr; loc=p;
13351 }
13352
13353 @ When a token list has been fully scanned, the following computations
13354 should be done as we leave that level of input.
13355 @^inner loop@>
13356
13357 @c void mp_end_token_list (MP mp) { /* leave a token-list input level */
13358   pointer p; /* temporary register */
13359   if ( token_type>=backed_up ) { /* token list to be deleted */
13360     if ( token_type<=inserted ) { 
13361       mp_flush_token_list(mp, start); goto DONE;
13362     } else {
13363       mp_delete_mac_ref(mp, start); /* update reference count */
13364     }
13365   }
13366   while ( mp->param_ptr>param_start ) { /* parameters must be flushed */
13367     decr(mp->param_ptr);
13368     p=mp->param_stack[mp->param_ptr];
13369     if ( p!=null ) {
13370       if ( link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
13371         mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
13372       } else {
13373         mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
13374       }
13375     }
13376   }
13377 DONE: 
13378   pop_input; check_interrupt;
13379 }
13380
13381 @ The contents of |cur_cmd,cur_mod,cur_sym| are placed into an equivalent
13382 token by the |cur_tok| routine.
13383 @^inner loop@>
13384
13385 @c @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>;
13386 pointer mp_cur_tok (MP mp) {
13387   pointer p; /* a new token node */
13388   small_number save_type; /* |cur_type| to be restored */
13389   integer save_exp; /* |cur_exp| to be restored */
13390   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13391     if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
13392       save_type=mp->cur_type; save_exp=mp->cur_exp;
13393       mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); p=mp_stash_cur_exp(mp); link(p)=null;
13394       mp->cur_type=save_type; mp->cur_exp=save_exp;
13395     } else { 
13396       p=mp_get_node(mp, token_node_size);
13397       value(p)=mp->cur_mod; name_type(p)=mp_token;
13398       if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) type(p)=mp_known;
13399       else type(p)=mp_string_type;
13400     }
13401   } else { 
13402     fast_get_avail(p); info(p)=mp->cur_sym;
13403   }
13404   return p;
13405 }
13406
13407 @ Sometimes \MP\ has read too far and wants to ``unscan'' what it has
13408 seen. The |back_input| procedure takes care of this by putting the token
13409 just scanned back into the input stream, ready to be read again.
13410 If |cur_sym<>0|, the values of |cur_cmd| and |cur_mod| are irrelevant.
13411
13412 @<Declarations@>= 
13413 void mp_back_input (MP mp);
13414
13415 @ @c void mp_back_input (MP mp) {/* undoes one token of input */
13416   pointer p; /* a token list of length one */
13417   p=mp_cur_tok(mp);
13418   while ( token_state &&(loc==null) ) 
13419     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
13420   back_list(p);
13421 }
13422
13423 @ The |back_error| routine is used when we want to restore or replace an
13424 offending token just before issuing an error message.  We disable interrupts
13425 during the call of |back_input| so that the help message won't be lost.
13426
13427 @<Declarations@>=
13428 void mp_error (MP mp);
13429 void mp_back_error (MP mp);
13430
13431 @ @c void mp_back_error (MP mp) { /* back up one token and call |error| */
13432   mp->OK_to_interrupt=false; 
13433   mp_back_input(mp); 
13434   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13435 }
13436 void mp_ins_error (MP mp) { /* back up one inserted token and call |error| */
13437   mp->OK_to_interrupt=false; 
13438   mp_back_input(mp); token_type=inserted;
13439   mp->OK_to_interrupt=true; mp_error(mp);
13440 }
13441
13442 @ The |begin_file_reading| procedure starts a new level of input for lines
13443 of characters to be read from a file, or as an insertion from the
13444 terminal. It does not take care of opening the file, nor does it set |loc|
13445 or |limit| or |line|.
13446 @^system dependencies@>
13447
13448 @c void mp_begin_file_reading (MP mp) { 
13449   if ( mp->in_open==mp->max_in_open ) 
13450     mp_overflow(mp, "text input levels",mp->max_in_open);
13451 @:MetaPost capacity exceeded text input levels}{\quad text input levels@>
13452   if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13453     mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
13454   incr(mp->in_open); push_input; index=mp->in_open;
13455   mp->mpx_name[index]=absent;
13456   start=mp->first;
13457   name=is_term; /* |terminal_input| is now |true| */
13458 }
13459
13460 @ Conversely, the variables must be downdated when such a level of input
13461 is finished.  Any associated \.{MPX} file must also be closed and popped
13462 off the file stack.
13463
13464 @c void mp_end_file_reading (MP mp) { 
13465   if ( mp->in_open>index ) {
13466     if ( (mp->mpx_name[mp->in_open]==absent)||(name<=max_spec_src) ) {
13467       mp_confusion(mp, "endinput");
13468 @:this can't happen endinput}{\quad endinput@>
13469     } else { 
13470       (mp->close_file)(mp->input_file[mp->in_open]); /* close an \.{MPX} file */
13471       delete_str_ref(mp->mpx_name[mp->in_open]);
13472       decr(mp->in_open);
13473     }
13474   }
13475   mp->first=start;
13476   if ( index!=mp->in_open ) mp_confusion(mp, "endinput");
13477   if ( name>max_spec_src ) {
13478     (mp->close_file)(cur_file);
13479     delete_str_ref(name);
13480     xfree(in_name); 
13481     xfree(in_area);
13482   }
13483   pop_input; decr(mp->in_open);
13484 }
13485
13486 @ Here is a function that tries to resume input from an \.{MPX} file already
13487 associated with the current input file.  It returns |false| if this doesn't
13488 work.
13489
13490 @c boolean mp_begin_mpx_reading (MP mp) { 
13491   if ( mp->in_open!=index+1 ) {
13492      return false;
13493   } else { 
13494     if ( mp->mpx_name[mp->in_open]<=absent ) mp_confusion(mp, "mpx");
13495 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13496     if ( mp->first==mp->buf_size ) 
13497       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
13498     push_input; index=mp->in_open;
13499     start=mp->first;
13500     name=mp->mpx_name[mp->in_open]; add_str_ref(name);
13501     @<Put an empty line in the input buffer@>;
13502     return true;
13503   }
13504 }
13505
13506 @ This procedure temporarily stops reading an \.{MPX} file.
13507
13508 @c void mp_end_mpx_reading (MP mp) { 
13509   if ( mp->in_open!=index ) mp_confusion(mp, "mpx");
13510 @:this can't happen mpx}{\quad mpx@>
13511   if ( loc<limit ) {
13512     @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>;
13513   }
13514   mp->first=start;
13515   pop_input;
13516 }
13517
13518 @ Here we enforce a restriction that simplifies the input stacks considerably.
13519 This should not inconvenience the user because \.{MPX} files are generated
13520 by an auxiliary program called \.{DVItoMP}.
13521
13522 @ @<Complain that we are not at the end of a line in the \.{MPX} file@>=
13523
13524 print_err("`mpxbreak' must be at the end of a line");
13525 help4("This file contains picture expressions for btex...etex")
13526   ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
13527   ("but this one seems to be messed up.  I'm going to ignore")
13528   ("the rest of this line.");
13529 mp_error(mp);
13530 }
13531
13532 @ In order to keep the stack from overflowing during a long sequence of
13533 inserted `\.{show}' commands, the following routine removes completed
13534 error-inserted lines from memory.
13535
13536 @c void mp_clear_for_error_prompt (MP mp) { 
13537   while ( file_state && terminal_input &&
13538     (mp->input_ptr>0)&&(loc==limit) ) mp_end_file_reading(mp);
13539   mp_print_ln(mp); clear_terminal;
13540 }
13541
13542 @ To get \MP's whole input mechanism going, we perform the following
13543 actions.
13544
13545 @<Initialize the input routines@>=
13546 { mp->input_ptr=0; mp->max_in_stack=0;
13547   mp->in_open=0; mp->open_parens=0; mp->max_buf_stack=0;
13548   mp->param_ptr=0; mp->max_param_stack=0;
13549   mp->first=1;
13550   start=1; index=0; line=0; name=is_term;
13551   mp->mpx_name[0]=absent;
13552   mp->force_eof=false;
13553   if ( ! mp_init_terminal(mp) ) mp_jump_out(mp);
13554   limit=mp->last; mp->first=mp->last+1; 
13555   /* |init_terminal| has set |loc| and |last| */
13556 }
13557
13558 @* \[29] Getting the next token.
13559 The heart of \MP's input mechanism is the |get_next| procedure, which
13560 we shall develop in the next few sections of the program. Perhaps we
13561 shouldn't actually call it the ``heart,'' however; it really acts as \MP's
13562 eyes and mouth, reading the source files and gobbling them up. And it also
13563 helps \MP\ to regurgitate stored token lists that are to be processed again.
13564
13565 The main duty of |get_next| is to input one token and to set |cur_cmd|
13566 and |cur_mod| to that token's command code and modifier. Furthermore, if
13567 the input token is a symbolic token, that token's |hash| address
13568 is stored in |cur_sym|; otherwise |cur_sym| is set to zero.
13569
13570 Underlying this simple description is a certain amount of complexity
13571 because of all the cases that need to be handled.
13572 However, the inner loop of |get_next| is reasonably short and fast.
13573
13574 @ Before getting into |get_next|, we need to consider a mechanism by which
13575 \MP\ helps keep errors from propagating too far. Whenever the program goes
13576 into a mode where it keeps calling |get_next| repeatedly until a certain
13577 condition is met, it sets |scanner_status| to some value other than |normal|.
13578 Then if an input file ends, or if an `\&{outer}' symbol appears,
13579 an appropriate error recovery will be possible.
13580
13581 The global variable |warning_info| helps in this error recovery by providing
13582 additional information. For example, |warning_info| might indicate the
13583 name of a macro whose replacement text is being scanned.
13584
13585 @d normal 0 /* |scanner_status| at ``quiet times'' */
13586 @d skipping 1 /* |scanner_status| when false conditional text is being skipped */
13587 @d flushing 2 /* |scanner_status| when junk after a statement is being ignored */
13588 @d absorbing 3 /* |scanner_status| when a \&{text} parameter is being scanned */
13589 @d var_defining 4 /* |scanner_status| when a \&{vardef} is being scanned */
13590 @d op_defining 5 /* |scanner_status| when a macro \&{def} is being scanned */
13591 @d loop_defining 6 /* |scanner_status| when a \&{for} loop is being scanned */
13592 @d tex_flushing 7 /* |scanner_status| when skipping \TeX\ material */
13593
13594 @<Glob...@>=
13595 integer scanner_status; /* are we scanning at high speed? */
13596 integer warning_info; /* if so, what else do we need to know,
13597     in case an error occurs? */
13598
13599 @ @<Initialize the input routines@>=
13600 mp->scanner_status=normal;
13601
13602 @ The following subroutine
13603 is called when an `\&{outer}' symbolic token has been scanned or
13604 when the end of a file has been reached. These two cases are distinguished
13605 by |cur_sym|, which is zero at the end of a file.
13606
13607 @c boolean mp_check_outer_validity (MP mp) {
13608   pointer p; /* points to inserted token list */
13609   if ( mp->scanner_status==normal ) {
13610     return true;
13611   } else if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13612     @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set the
13613       result value for |check_outer_validity|@>;
13614   } else { 
13615     mp->deletions_allowed=false;
13616     @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>;
13617     if ( mp->scanner_status>skipping ) {
13618       @<Tell the user what has run away and try to recover@>;
13619     } else { 
13620       print_err("Incomplete if; all text was ignored after line ");
13621 @.Incomplete if...@>
13622       mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13623       help3("A forbidden `outer' token occurred in skipped text.")
13624         ("This kind of error happens when you say `if...' and forget")
13625         ("the matching `fi'. I've inserted a `fi'; this might work.");
13626       if ( mp->cur_sym==0 ) 
13627         mp->help_line[2]="The file ended while I was skipping conditional text.";
13628       mp->cur_sym=frozen_fi; mp_ins_error(mp);
13629     }
13630     mp->deletions_allowed=true; 
13631         return false;
13632   }
13633 }
13634
13635 @ @<Check if the file has ended while flushing \TeX\ material and set...@>=
13636 if ( mp->cur_sym!=0 ) { 
13637    return true;
13638 } else { 
13639   mp->deletions_allowed=false;
13640   print_err("TeX mode didn't end; all text was ignored after line ");
13641   mp_print_int(mp, mp->warning_info);
13642   help2("The file ended while I was looking for the `etex' to")
13643     ("finish this TeX material.  I've inserted `etex' now.");
13644   mp->cur_sym = frozen_etex;
13645   mp_ins_error(mp);
13646   mp->deletions_allowed=true;
13647   return false;
13648 }
13649
13650 @ @<Back up an outer symbolic token so that it can be reread@>=
13651 if ( mp->cur_sym!=0 ) {
13652   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
13653   back_list(p); /* prepare to read the symbolic token again */
13654 }
13655
13656 @ @<Tell the user what has run away...@>=
13657
13658   mp_runaway(mp); /* print the definition-so-far */
13659   if ( mp->cur_sym==0 ) {
13660     print_err("File ended");
13661 @.File ended while scanning...@>
13662   } else { 
13663     print_err("Forbidden token found");
13664 @.Forbidden token found...@>
13665   }
13666   mp_print(mp, " while scanning ");
13667   help4("I suspect you have forgotten an `enddef',")
13668     ("causing me to read past where you wanted me to stop.")
13669     ("I'll try to recover; but if the error is serious,")
13670     ("you'd better type `E' or `X' now and fix your file.");
13671   switch (mp->scanner_status) {
13672     @<Complete the error message,
13673       and set |cur_sym| to a token that might help recover from the error@>
13674   } /* there are no other cases */
13675   mp_ins_error(mp);
13676 }
13677
13678 @ As we consider various kinds of errors, it is also appropriate to
13679 change the first line of the help message just given; |help_line[3]|
13680 points to the string that might be changed.
13681
13682 @<Complete the error message,...@>=
13683 case flushing: 
13684   mp_print(mp, "to the end of the statement");
13685   mp->help_line[3]="A previous error seems to have propagated,";
13686   mp->cur_sym=frozen_semicolon;
13687   break;
13688 case absorbing: 
13689   mp_print(mp, "a text argument");
13690   mp->help_line[3]="It seems that a right delimiter was left out,";
13691   if ( mp->warning_info==0 ) {
13692     mp->cur_sym=frozen_end_group;
13693   } else { 
13694     mp->cur_sym=frozen_right_delimiter;
13695     equiv(frozen_right_delimiter)=mp->warning_info;
13696   }
13697   break;
13698 case var_defining:
13699 case op_defining: 
13700   mp_print(mp, "the definition of ");
13701   if ( mp->scanner_status==op_defining ) 
13702      mp_print_text(mp->warning_info);
13703   else 
13704      mp_print_variable_name(mp, mp->warning_info);
13705   mp->cur_sym=frozen_end_def;
13706   break;
13707 case loop_defining: 
13708   mp_print(mp, "the text of a "); 
13709   mp_print_text(mp->warning_info);
13710   mp_print(mp, " loop");
13711   mp->help_line[3]="I suspect you have forgotten an `endfor',";
13712   mp->cur_sym=frozen_end_for;
13713   break;
13714
13715 @ The |runaway| procedure displays the first part of the text that occurred
13716 when \MP\ began its special |scanner_status|, if that text has been saved.
13717
13718 @<Declare the procedure called |runaway|@>=
13719 void mp_runaway (MP mp) { 
13720   if ( mp->scanner_status>flushing ) { 
13721      mp_print_nl(mp, "Runaway ");
13722          switch (mp->scanner_status) { 
13723          case absorbing: mp_print(mp, "text?"); break;
13724          case var_defining: 
13725      case op_defining: mp_print(mp,"definition?"); break;
13726      case loop_defining: mp_print(mp, "loop?"); break;
13727      } /* there are no other cases */
13728      mp_print_ln(mp); 
13729      mp_show_token_list(mp, link(hold_head),null,mp->error_line-10,0);
13730   }
13731 }
13732
13733 @ We need to mention a procedure that may be called by |get_next|.
13734
13735 @<Declarations@>= 
13736 void mp_firm_up_the_line (MP mp);
13737
13738 @ And now we're ready to take the plunge into |get_next| itself.
13739 Note that the behavior depends on the |scanner_status| because percent signs
13740 and double quotes need to be passed over when skipping TeX material.
13741
13742 @c 
13743 void mp_get_next (MP mp) {
13744   /* sets |cur_cmd|, |cur_mod|, |cur_sym| to next token */
13745 @^inner loop@>
13746   /*restart*/ /* go here to get the next input token */
13747   /*exit*/ /* go here when the next input token has been got */
13748   /*|common_ending|*/ /* go here to finish getting a symbolic token */
13749   /*found*/ /* go here when the end of a symbolic token has been found */
13750   /*switch*/ /* go here to branch on the class of an input character */
13751   /*|start_numeric_token|,|start_decimal_token|,|fin_numeric_token|,|done|*/
13752     /* go here at crucial stages when scanning a number */
13753   int k; /* an index into |buffer| */
13754   ASCII_code c; /* the current character in the buffer */
13755   ASCII_code class; /* its class number */
13756   integer n,f; /* registers for decimal-to-binary conversion */
13757 RESTART: 
13758   mp->cur_sym=0;
13759   if ( file_state ) {
13760     @<Input from external file; |goto restart| if no input found,
13761     or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13762   } else {
13763     @<Input from token list; |goto restart| if end of list or
13764       if a parameter needs to be expanded,
13765       or |return| if a non-symbolic token is found@>;
13766   }
13767 COMMON_ENDING: 
13768   @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|;
13769    |goto restart| if it is illegal@>;
13770 }
13771
13772 @ When a symbolic token is declared to be `\&{outer}', its command code
13773 is increased by |outer_tag|.
13774 @^inner loop@>
13775
13776 @<Finish getting the symbolic token in |cur_sym|...@>=
13777 mp->cur_cmd=eq_type(mp->cur_sym); mp->cur_mod=equiv(mp->cur_sym);
13778 if ( mp->cur_cmd>=outer_tag ) {
13779   if ( mp_check_outer_validity(mp) ) 
13780     mp->cur_cmd=mp->cur_cmd-outer_tag;
13781   else 
13782     goto RESTART;
13783 }
13784
13785 @ A percent sign appears in |buffer[limit]|; this makes it unnecessary
13786 to have a special test for end-of-line.
13787 @^inner loop@>
13788
13789 @<Input from external file;...@>=
13790
13791 SWITCH: 
13792   c=mp->buffer[loc]; incr(loc); class=mp->char_class[c];
13793   switch (class) {
13794   case digit_class: goto START_NUMERIC_TOKEN; break;
13795   case period_class: 
13796     class=mp->char_class[mp->buffer[loc]];
13797     if ( class>period_class ) {
13798       goto SWITCH;
13799     } else if ( class<period_class ) { /* |class=digit_class| */
13800       n=0; goto START_DECIMAL_TOKEN;
13801     }
13802 @:. }{\..\ token@>
13803     break;
13804   case space_class: goto SWITCH; break;
13805   case percent_class: 
13806     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) {
13807       if ( loc<limit ) goto SWITCH;
13808     }
13809     @<Move to next line of file, or |goto restart| if there is no next line@>;
13810     check_interrupt;
13811     goto SWITCH;
13812     break;
13813   case string_class: 
13814     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13815     else @<Get a string token and |return|@>;
13816     break;
13817   case isolated_classes: 
13818     k=loc-1; goto FOUND; break;
13819   case invalid_class: 
13820     if ( mp->scanner_status==tex_flushing ) goto SWITCH;
13821     else @<Decry the invalid character and |goto restart|@>;
13822     break;
13823   default: break; /* letters, etc. */
13824   }
13825   k=loc-1;
13826   while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==class ) incr(loc);
13827   goto FOUND;
13828 START_NUMERIC_TOKEN:
13829   @<Get the integer part |n| of a numeric token;
13830     set |f:=0| and |goto fin_numeric_token| if there is no decimal point@>;
13831 START_DECIMAL_TOKEN:
13832   @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>;
13833 FIN_NUMERIC_TOKEN:
13834   @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token
13835     and |return|@>;
13836 FOUND: 
13837   mp->cur_sym=mp_id_lookup(mp, k,loc-k);
13838 }
13839
13840 @ We go to |restart| instead of to |SWITCH|, because |state| might equal
13841 |token_list| after the error has been dealt with
13842 (cf.\ |clear_for_error_prompt|).
13843
13844 @<Decry the invalid...@>=
13845
13846   print_err("Text line contains an invalid character");
13847 @.Text line contains...@>
13848   help2("A funny symbol that I can\'t read has just been input.")
13849     ("Continue, and I'll forget that it ever happened.");
13850   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13851   goto RESTART;
13852 }
13853
13854 @ @<Get a string token and |return|@>=
13855
13856   if ( mp->buffer[loc]=='"' ) {
13857     mp->cur_mod=rts("");
13858   } else { 
13859     k=loc; mp->buffer[limit+1]='"';
13860     do {  
13861      incr(loc);
13862     } while (mp->buffer[loc]!='"');
13863     if ( loc>limit ) {
13864       @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>;
13865     }
13866     if ( loc==k+1 ) {
13867       mp->cur_mod=mp->buffer[k];
13868     } else { 
13869       str_room(loc-k);
13870       do {  
13871         append_char(mp->buffer[k]); incr(k);
13872       } while (k!=loc);
13873       mp->cur_mod=mp_make_string(mp);
13874     }
13875   }
13876   incr(loc); mp->cur_cmd=string_token; 
13877   return;
13878 }
13879
13880 @ We go to |restart| after this error message, not to |SWITCH|,
13881 because the |clear_for_error_prompt| routine might have reinstated
13882 |token_state| after |error| has finished.
13883
13884 @<Decry the missing string delimiter and |goto restart|@>=
13885
13886   loc=limit; /* the next character to be read on this line will be |"%"| */
13887   print_err("Incomplete string token has been flushed");
13888 @.Incomplete string token...@>
13889   help3("Strings should finish on the same line as they began.")
13890     ("I've deleted the partial string; you might want to")
13891     ("insert another by typing, e.g., `I\"new string\"'.");
13892   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp);
13893   mp->deletions_allowed=true; 
13894   goto RESTART;
13895 }
13896
13897 @ @<Get the integer part |n| of a numeric token...@>=
13898 n=c-'0';
13899 while ( mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class ) {
13900   if ( n<32768 ) n=10*n+mp->buffer[loc]-'0';
13901   incr(loc);
13902 }
13903 if ( mp->buffer[loc]=='.' ) 
13904   if ( mp->char_class[mp->buffer[loc+1]]==digit_class ) 
13905     goto DONE;
13906 f=0; 
13907 goto FIN_NUMERIC_TOKEN;
13908 DONE: incr(loc)
13909
13910 @ @<Get the fraction part |f| of a numeric token@>=
13911 k=0;
13912 do { 
13913   if ( k<17 ) { /* digits for |k>=17| cannot affect the result */
13914     mp->dig[k]=mp->buffer[loc]-'0'; incr(k);
13915   }
13916   incr(loc);
13917 } while (mp->char_class[mp->buffer[loc]]==digit_class);
13918 f=mp_round_decimals(mp, k);
13919 if ( f==unity ) {
13920   incr(n); f=0;
13921 }
13922
13923 @ @<Pack the numeric and fraction parts of a numeric token and |return|@>=
13924 if ( n<32768 ) {
13925   @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>;
13926 } else if ( mp->scanner_status!=tex_flushing ) {
13927   print_err("Enormous number has been reduced");
13928 @.Enormous number...@>
13929   help2("I can\'t handle numbers bigger than 32767.99998;")
13930     ("so I've changed your constant to that maximum amount.");
13931   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
13932   mp->cur_mod=el_gordo;
13933 }
13934 mp->cur_cmd=numeric_token; return
13935
13936 @ @<Set |cur_mod:=n*unity+f| and check if it is uncomfortably large@>=
13937
13938   mp->cur_mod=n*unity+f;
13939   if ( mp->cur_mod>=fraction_one ) {
13940     if ( (mp->internal[mp_warning_check]>0) &&
13941          (mp->scanner_status!=tex_flushing) ) {
13942       print_err("Number is too large (");
13943       mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
13944       mp_print_char(mp, ')');
13945       help3("It is at least 4096. Continue and I'll try to cope")
13946       ("with that big value; but it might be dangerous.")
13947       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
13948       mp_error(mp);
13949     }
13950   }
13951 }
13952
13953 @ Let's consider now what happens when |get_next| is looking at a token list.
13954 @^inner loop@>
13955
13956 @<Input from token list;...@>=
13957 if ( loc>=mp->hi_mem_min ) { /* one-word token */
13958   mp->cur_sym=info(loc); loc=link(loc); /* move to next */
13959   if ( mp->cur_sym>=expr_base ) {
13960     if ( mp->cur_sym>=suffix_base ) {
13961       @<Insert a suffix or text parameter and |goto restart|@>;
13962     } else { 
13963       mp->cur_cmd=capsule_token;
13964       mp->cur_mod=mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(expr_base)];
13965       mp->cur_sym=0; return;
13966     }
13967   }
13968 } else if ( loc>null ) {
13969   @<Get a stored numeric or string or capsule token and |return|@>
13970 } else { /* we are done with this token list */
13971   mp_end_token_list(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
13972 }
13973
13974 @ @<Insert a suffix or text parameter...@>=
13975
13976   if ( mp->cur_sym>=text_base ) mp->cur_sym=mp->cur_sym-mp->param_size;
13977   /* |param_size=text_base-suffix_base| */
13978   mp_begin_token_list(mp,
13979                       mp->param_stack[param_start+mp->cur_sym-(suffix_base)],
13980                       parameter);
13981   goto RESTART;
13982 }
13983
13984 @ @<Get a stored numeric or string or capsule token...@>=
13985
13986   if ( name_type(loc)==mp_token ) {
13987     mp->cur_mod=value(loc);
13988     if ( type(loc)==mp_known ) {
13989       mp->cur_cmd=numeric_token;
13990     } else { 
13991       mp->cur_cmd=string_token; add_str_ref(mp->cur_mod);
13992     }
13993   } else { 
13994     mp->cur_mod=loc; mp->cur_cmd=capsule_token;
13995   };
13996   loc=link(loc); return;
13997 }
13998
13999 @ All of the easy branches of |get_next| have now been taken care of.
14000 There is one more branch.
14001
14002 @<Move to next line of file, or |goto restart|...@>=
14003 if ( name>max_spec_src ) {
14004   @<Read next line of file into |buffer|, or
14005     |goto restart| if the file has ended@>;
14006 } else { 
14007   if ( mp->input_ptr>0 ) {
14008      /* text was inserted during error recovery or by \&{scantokens} */
14009     mp_end_file_reading(mp); goto RESTART; /* resume previous level */
14010   }
14011   if ( mp->selector<log_only || mp->selector>=write_file) mp_open_log_file(mp);
14012   if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
14013     if ( limit==start ) /* previous line was empty */
14014       mp_print_nl(mp, "(Please type a command or say `end')");
14015 @.Please type...@>
14016     mp_print_ln(mp); mp->first=start;
14017     prompt_input("*"); /* input on-line into |buffer| */
14018 @.*\relax@>
14019     limit=mp->last; mp->buffer[limit]='%';
14020     mp->first=limit+1; loc=start;
14021   } else {
14022     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, no legal end found)");
14023 @.job aborted@>
14024     /* nonstop mode, which is intended for overnight batch processing,
14025     never waits for on-line input */
14026   }
14027 }
14028
14029 @ The global variable |force_eof| is normally |false|; it is set |true|
14030 by an \&{endinput} command.
14031
14032 @<Glob...@>=
14033 boolean force_eof; /* should the next \&{input} be aborted early? */
14034
14035 @ We must decrement |loc| in order to leave the buffer in a valid state
14036 when an error condition causes us to |goto restart| without calling
14037 |end_file_reading|.
14038
14039 @<Read next line of file into |buffer|, or
14040   |goto restart| if the file has ended@>=
14041
14042   incr(line); mp->first=start;
14043   if ( ! mp->force_eof ) {
14044     if ( mp_input_ln(mp, cur_file ) ) /* not end of file */
14045       mp_firm_up_the_line(mp); /* this sets |limit| */
14046     else 
14047       mp->force_eof=true;
14048   };
14049   if ( mp->force_eof ) {
14050     mp->force_eof=false;
14051     decr(loc);
14052     if ( mpx_reading ) {
14053       @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set
14054         |cur_sym:=frozen_mpx_break| and |goto comon_ending|@>;
14055     } else { 
14056       mp_print_char(mp, ')'); decr(mp->open_parens);
14057       update_terminal; /* show user that file has been read */
14058       mp_end_file_reading(mp); /* resume previous level */
14059       if ( mp_check_outer_validity(mp) ) goto  RESTART;  
14060       else goto RESTART;
14061     }
14062   }
14063   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start; /* ready to read */
14064 }
14065
14066 @ We should never actually come to the end of an \.{MPX} file because such
14067 files should have an \&{mpxbreak} after the translation of the last
14068 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} block.
14069
14070 @<Complain that the \.{MPX} file ended unexpectly; then set...@>=
14071
14072   mp->mpx_name[index]=finished;
14073   print_err("mpx file ended unexpectedly");
14074   help4("The file had too few picture expressions for btex...etex")
14075     ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
14076     ("but this one got messed up.  You might want to insert a")
14077     ("picture expression now.");
14078   mp->deletions_allowed=false; mp_error(mp); mp->deletions_allowed=true;
14079   mp->cur_sym=frozen_mpx_break; goto COMMON_ENDING;
14080 }
14081
14082 @ Sometimes we want to make it look as though we have just read a blank line
14083 without really doing so.
14084
14085 @<Put an empty line in the input buffer@>=
14086 mp->last=mp->first; limit=mp->last; /* simulate |input_ln| and |firm_up_the_line| */
14087 mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start
14088
14089 @ If the user has set the |mp_pausing| parameter to some positive value,
14090 and if nonstop mode has not been selected, each line of input is displayed
14091 on the terminal and the transcript file, followed by `\.{=>}'.
14092 \MP\ waits for a response. If the response is null (i.e., if nothing is
14093 typed except perhaps a few blank spaces), the original
14094 line is accepted as it stands; otherwise the line typed is
14095 used instead of the line in the file.
14096
14097 @c void mp_firm_up_the_line (MP mp) {
14098   size_t k; /* an index into |buffer| */
14099   limit=mp->last;
14100   if ( mp->internal[mp_pausing]>0) if ( mp->interaction>mp_nonstop_mode ) {
14101     wake_up_terminal; mp_print_ln(mp);
14102     if ( start<limit ) {
14103       for (k=(size_t)start;k<=(size_t)(limit-1);k++) {
14104         mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
14105       } 
14106     }
14107     mp->first=limit; prompt_input("=>"); /* wait for user response */
14108 @.=>@>
14109     if ( mp->last>mp->first ) {
14110       for (k=mp->first;k<=mp->last-1;k++) { /* move line down in buffer */
14111         mp->buffer[k+start-mp->first]=mp->buffer[k];
14112       }
14113       limit=start+mp->last-mp->first;
14114     }
14115   }
14116 }
14117
14118 @* \[30] Dealing with \TeX\ material.
14119 The \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}$\,\ldots\,$\&{etex}
14120 features need to be implemented at a low level in the scanning process
14121 so that \MP\ can stay in synch with the a preprocessor that treats
14122 blocks of \TeX\ material as they occur in the input file without trying
14123 to expand \MP\ macros.  Thus we need a special version of |get_next|
14124 that does not expand macros and such but does handle \&{btex},
14125 \&{verbatimtex}, etc.
14126
14127 The special version of |get_next| is called |get_t_next|.  It works by flushing
14128 \&{btex}$\,\ldots\,$\&{etex} and \&{verbatimtex}\allowbreak
14129 $\,\ldots\,$\&{etex} blocks, switching to the \.{MPX} file when it sees
14130 \&{btex}, and switching back when it sees \&{mpxbreak}.
14131
14132 @d btex_code 0
14133 @d verbatim_code 1
14134
14135 @ @<Put each...@>=
14136 mp_primitive(mp, "btex",start_tex,btex_code);
14137 @:btex_}{\&{btex} primitive@>
14138 mp_primitive(mp, "verbatimtex",start_tex,verbatim_code);
14139 @:verbatimtex_}{\&{verbatimtex} primitive@>
14140 mp_primitive(mp, "etex",etex_marker,0); mp->eqtb[frozen_etex]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14141 @:etex_}{\&{etex} primitive@>
14142 mp_primitive(mp, "mpxbreak",mpx_break,0); mp->eqtb[frozen_mpx_break]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14143 @:mpx_break_}{\&{mpxbreak} primitive@>
14144
14145 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14146 case start_tex: if ( m==btex_code ) mp_print(mp, "btex");
14147   else mp_print(mp, "verbatimtex"); break;
14148 case etex_marker: mp_print(mp, "etex"); break;
14149 case mpx_break: mp_print(mp, "mpxbreak"); break;
14150
14151 @ Actually, |get_t_next| is a macro that avoids procedure overhead except
14152 in the unusual case where \&{btex}, \&{verbatimtex}, \&{etex}, or \&{mpxbreak}
14153 is encountered.
14154
14155 @d get_t_next {mp_get_next(mp); if ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) mp_t_next(mp); }
14156
14157 @<Declarations@>=
14158 void mp_start_mpx_input (MP mp);
14159
14160 @ @c 
14161 void mp_t_next (MP mp) {
14162   int old_status; /* saves the |scanner_status| */
14163   integer old_info; /* saves the |warning_info| */
14164   while ( mp->cur_cmd<=max_pre_command ) {
14165     if ( mp->cur_cmd==mpx_break ) {
14166       if ( ! file_state || (mp->mpx_name[index]==absent) ) {
14167         @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>;
14168       } else { 
14169         mp_end_mpx_reading(mp); 
14170         goto TEX_FLUSH;
14171       }
14172     } else if ( mp->cur_cmd==start_tex ) {
14173       if ( token_state || (name<=max_spec_src) ) {
14174         @<Complain that we are not reading a file@>;
14175       } else if ( mpx_reading ) {
14176         @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>;
14177       } else if ( (mp->cur_mod!=verbatim_code)&&
14178                   (mp->mpx_name[index]!=finished) ) {
14179         if ( ! mp_begin_mpx_reading(mp) ) mp_start_mpx_input(mp);
14180       } else {
14181         goto TEX_FLUSH;
14182       }
14183     } else {
14184        @<Complain about a misplaced \&{etex}@>;
14185     }
14186     goto COMMON_ENDING;
14187   TEX_FLUSH: 
14188     @<Flush the \TeX\ material@>;
14189   COMMON_ENDING: 
14190     mp_get_next(mp);
14191   }
14192 }
14193
14194 @ We could be in the middle of an operation such as skipping false conditional
14195 text when \TeX\ material is encountered, so we must be careful to save the
14196 |scanner_status|.
14197
14198 @<Flush the \TeX\ material@>=
14199 old_status=mp->scanner_status;
14200 old_info=mp->warning_info;
14201 mp->scanner_status=tex_flushing;
14202 mp->warning_info=line;
14203 do {  mp_get_next(mp); } while (mp->cur_cmd!=etex_marker);
14204 mp->scanner_status=old_status;
14205 mp->warning_info=old_info
14206
14207 @ @<Complain that \.{MPX} files cannot contain \TeX\ material@>=
14208 { print_err("An mpx file cannot contain btex or verbatimtex blocks");
14209 help4("This file contains picture expressions for btex...etex")
14210   ("blocks.  Such files are normally generated automatically")
14211   ("but this one seems to be messed up.  I'll just keep going")
14212   ("and hope for the best.");
14213 mp_error(mp);
14214 }
14215
14216 @ @<Complain that we are not reading a file@>=
14217 { print_err("You can only use `btex' or `verbatimtex' in a file");
14218 help3("I'll have to ignore this preprocessor command because it")
14219   ("only works when there is a file to preprocess.  You might")
14220   ("want to delete everything up to the next `etex`.");
14221 mp_error(mp);
14222 }
14223
14224 @ @<Complain about a misplaced \&{mpxbreak}@>=
14225 { print_err("Misplaced mpxbreak");
14226 help2("I'll ignore this preprocessor command because it")
14227   ("doesn't belong here");
14228 mp_error(mp);
14229 }
14230
14231 @ @<Complain about a misplaced \&{etex}@>=
14232 { print_err("Extra etex will be ignored");
14233 help1("There is no btex or verbatimtex for this to match");
14234 mp_error(mp);
14235 }
14236
14237 @* \[31] Scanning macro definitions.
14238 \MP\ has a variety of ways to tuck tokens away into token lists for later
14239 use: Macros can be defined with \&{def}, \&{vardef}, \&{primarydef}, etc.;
14240 repeatable code can be defined with \&{for}, \&{forever}, \&{forsuffixes}.
14241 All such operations are handled by the routines in this part of the program.
14242
14243 The modifier part of each command code is zero for the ``ending delimiters''
14244 like \&{enddef} and \&{endfor}.
14245
14246 @d start_def 1 /* command modifier for \&{def} */
14247 @d var_def 2 /* command modifier for \&{vardef} */
14248 @d end_def 0 /* command modifier for \&{enddef} */
14249 @d start_forever 1 /* command modifier for \&{forever} */
14250 @d end_for 0 /* command modifier for \&{endfor} */
14251
14252 @<Put each...@>=
14253 mp_primitive(mp, "def",macro_def,start_def);
14254 @:def_}{\&{def} primitive@>
14255 mp_primitive(mp, "vardef",macro_def,var_def);
14256 @:var_def_}{\&{vardef} primitive@>
14257 mp_primitive(mp, "primarydef",macro_def,secondary_primary_macro);
14258 @:primary_def_}{\&{primarydef} primitive@>
14259 mp_primitive(mp, "secondarydef",macro_def,tertiary_secondary_macro);
14260 @:secondary_def_}{\&{secondarydef} primitive@>
14261 mp_primitive(mp, "tertiarydef",macro_def,expression_tertiary_macro);
14262 @:tertiary_def_}{\&{tertiarydef} primitive@>
14263 mp_primitive(mp, "enddef",macro_def,end_def); mp->eqtb[frozen_end_def]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14264 @:end_def_}{\&{enddef} primitive@>
14265 @#
14266 mp_primitive(mp, "for",iteration,expr_base);
14267 @:for_}{\&{for} primitive@>
14268 mp_primitive(mp, "forsuffixes",iteration,suffix_base);
14269 @:for_suffixes_}{\&{forsuffixes} primitive@>
14270 mp_primitive(mp, "forever",iteration,start_forever);
14271 @:forever_}{\&{forever} primitive@>
14272 mp_primitive(mp, "endfor",iteration,end_for); mp->eqtb[frozen_end_for]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
14273 @:end_for_}{\&{endfor} primitive@>
14274
14275 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14276 case macro_def:
14277   if ( m<=var_def ) {
14278     if ( m==start_def ) mp_print(mp, "def");
14279     else if ( m<start_def ) mp_print(mp, "enddef");
14280     else mp_print(mp, "vardef");
14281   } else if ( m==secondary_primary_macro ) { 
14282     mp_print(mp, "primarydef");
14283   } else if ( m==tertiary_secondary_macro ) { 
14284     mp_print(mp, "secondarydef");
14285   } else { 
14286     mp_print(mp, "tertiarydef");
14287   }
14288   break;
14289 case iteration: 
14290   if ( m<=start_forever ) {
14291     if ( m==start_forever ) mp_print(mp, "forever"); 
14292     else mp_print(mp, "endfor");
14293   } else if ( m==expr_base ) {
14294     mp_print(mp, "for"); 
14295   } else { 
14296     mp_print(mp, "forsuffixes");
14297   }
14298   break;
14299
14300 @ Different macro-absorbing operations have different syntaxes, but they
14301 also have a lot in common. There is a list of special symbols that are to
14302 be replaced by parameter tokens; there is a special command code that
14303 ends the definition; the quotation conventions are identical.  Therefore
14304 it makes sense to have most of the work done by a single subroutine. That
14305 subroutine is called |scan_toks|.
14306
14307 The first parameter to |scan_toks| is the command code that will
14308 terminate scanning (either |macro_def|, |loop_repeat|, or |iteration|).
14309
14310 The second parameter, |subst_list|, points to a (possibly empty) list
14311 of two-word nodes whose |info| and |value| fields specify symbol tokens
14312 before and after replacement. The list will be returned to free storage
14313 by |scan_toks|.
14314
14315 The third parameter is simply appended to the token list that is built.
14316 And the final parameter tells how many of the special operations
14317 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#} are to be replaced by suffix parameters.
14318 When such parameters are present, they are called \.{(SUFFIX0)},
14319 \.{(SUFFIX1)}, and \.{(SUFFIX2)}.
14320
14321 @c pointer mp_scan_toks (MP mp,command_code terminator, pointer 
14322   subst_list, pointer tail_end, small_number suffix_count) {
14323   pointer p; /* tail of the token list being built */
14324   pointer q; /* temporary for link management */
14325   integer balance; /* left delimiters minus right delimiters */
14326   p=hold_head; balance=1; link(hold_head)=null;
14327   while (1) { 
14328     get_t_next;
14329     if ( mp->cur_sym>0 ) {
14330       @<Substitute for |cur_sym|, if it's on the |subst_list|@>;
14331       if ( mp->cur_cmd==terminator ) {
14332         @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>;
14333       } else if ( mp->cur_cmd==macro_special ) {
14334         @<Handle quoted symbols, \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, or \.{\AT!\#}@>;
14335       }
14336     }
14337     link(p)=mp_cur_tok(mp); p=link(p);
14338   }
14339   link(p)=tail_end; mp_flush_node_list(mp, subst_list);
14340   return link(hold_head);
14341 }
14342
14343 @ @<Substitute for |cur_sym|...@>=
14344
14345   q=subst_list;
14346   while ( q!=null ) {
14347     if ( info(q)==mp->cur_sym ) {
14348       mp->cur_sym=value(q); mp->cur_cmd=relax; break;
14349     }
14350     q=link(q);
14351   }
14352 }
14353
14354 @ @<Adjust the balance; |break| if it's zero@>=
14355 if ( mp->cur_mod>0 ) {
14356   incr(balance);
14357 } else { 
14358   decr(balance);
14359   if ( balance==0 )
14360     break;
14361 }
14362
14363 @ Four commands are intended to be used only within macro texts: \&{quote},
14364 \.{\#\AT!}, \.{\AT!}, and \.{\AT!\#}. They are variants of a single command
14365 code called |macro_special|.
14366
14367 @d quote 0 /* |macro_special| modifier for \&{quote} */
14368 @d macro_prefix 1 /* |macro_special| modifier for \.{\#\AT!} */
14369 @d macro_at 2 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!} */
14370 @d macro_suffix 3 /* |macro_special| modifier for \.{\AT!\#} */
14371
14372 @<Put each...@>=
14373 mp_primitive(mp, "quote",macro_special,quote);
14374 @:quote_}{\&{quote} primitive@>
14375 mp_primitive(mp, "#@@",macro_special,macro_prefix);
14376 @:]]]\#\AT!_}{\.{\#\AT!} primitive@>
14377 mp_primitive(mp, "@@",macro_special,macro_at);
14378 @:]]]\AT!_}{\.{\AT!} primitive@>
14379 mp_primitive(mp, "@@#",macro_special,macro_suffix);
14380 @:]]]\AT!\#_}{\.{\AT!\#} primitive@>
14381
14382 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14383 case macro_special: 
14384   switch (m) {
14385   case macro_prefix: mp_print(mp, "#@@"); break;
14386   case macro_at: mp_print_char(mp, '@@'); break;
14387   case macro_suffix: mp_print(mp, "@@#"); break;
14388   default: mp_print(mp, "quote"); break;
14389   }
14390   break;
14391
14392 @ @<Handle quoted...@>=
14393
14394   if ( mp->cur_mod==quote ) { get_t_next; } 
14395   else if ( mp->cur_mod<=suffix_count ) 
14396     mp->cur_sym=suffix_base-1+mp->cur_mod;
14397 }
14398
14399 @ Here is a routine that's used whenever a token will be redefined. If
14400 the user's token is unredefinable, the `|frozen_inaccessible|' token is
14401 substituted; the latter is redefinable but essentially impossible to use,
14402 hence \MP's tables won't get fouled up.
14403
14404 @c void mp_get_symbol (MP mp) { /* sets |cur_sym| to a safe symbol */
14405 RESTART: 
14406   get_t_next;
14407   if ( (mp->cur_sym==0)||(mp->cur_sym>frozen_inaccessible) ) {
14408     print_err("Missing symbolic token inserted");
14409 @.Missing symbolic token...@>
14410     help3("Sorry: You can\'t redefine a number, string, or expr.")
14411       ("I've inserted an inaccessible symbol so that your")
14412       ("definition will be completed without mixing me up too badly.");
14413     if ( mp->cur_sym>0 )
14414       mp->help_line[2]="Sorry: You can\'t redefine my error-recovery tokens.";
14415     else if ( mp->cur_cmd==string_token ) 
14416       delete_str_ref(mp->cur_mod);
14417     mp->cur_sym=frozen_inaccessible; mp_ins_error(mp); goto RESTART;
14418   }
14419 }
14420
14421 @ Before we actually redefine a symbolic token, we need to clear away its
14422 former value, if it was a variable. The following stronger version of
14423 |get_symbol| does that.
14424
14425 @c void mp_get_clear_symbol (MP mp) { 
14426   mp_get_symbol(mp); mp_clear_symbol(mp, mp->cur_sym,false);
14427 }
14428
14429 @ Here's another little subroutine; it checks that an equals sign
14430 or assignment sign comes along at the proper place in a macro definition.
14431
14432 @c void mp_check_equals (MP mp) { 
14433   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
14434      mp_missing_err(mp, "=");
14435 @.Missing `='@>
14436     help5("The next thing in this `def' should have been `=',")
14437       ("because I've already looked at the definition heading.")
14438       ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
14439       ("was present. Everything from here to `enddef'")
14440       ("will be the replacement text of this macro.");
14441     mp_back_error(mp);
14442   }
14443 }
14444
14445 @ A \&{primarydef}, \&{secondarydef}, or \&{tertiarydef} is rather easily
14446 handled now that we have |scan_toks|.  In this case there are
14447 two parameters, which will be \.{EXPR0} and \.{EXPR1} (i.e.,
14448 |expr_base| and |expr_base+1|).
14449
14450 @c void mp_make_op_def (MP mp) {
14451   command_code m; /* the type of definition */
14452   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
14453   m=mp->cur_mod;
14454   mp_get_symbol(mp); q=mp_get_node(mp, token_node_size);
14455   info(q)=mp->cur_sym; value(q)=expr_base;
14456   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym;
14457   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14458   info(p)=mp->cur_sym; value(p)=expr_base+1; link(p)=q;
14459   get_t_next; mp_check_equals(mp);
14460   mp->scanner_status=op_defining; q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null;
14461   r=mp_get_avail(mp); link(q)=r; info(r)=general_macro;
14462   link(r)=mp_scan_toks(mp, macro_def,p,null,0);
14463   mp->scanner_status=normal; eq_type(mp->warning_info)=m;
14464   equiv(mp->warning_info)=q; mp_get_x_next(mp);
14465 }
14466
14467 @ Parameters to macros are introduced by the keywords \&{expr},
14468 \&{suffix}, \&{text}, \&{primary}, \&{secondary}, and \&{tertiary}.
14469
14470 @<Put each...@>=
14471 mp_primitive(mp, "expr",param_type,expr_base);
14472 @:expr_}{\&{expr} primitive@>
14473 mp_primitive(mp, "suffix",param_type,suffix_base);
14474 @:suffix_}{\&{suffix} primitive@>
14475 mp_primitive(mp, "text",param_type,text_base);
14476 @:text_}{\&{text} primitive@>
14477 mp_primitive(mp, "primary",param_type,primary_macro);
14478 @:primary_}{\&{primary} primitive@>
14479 mp_primitive(mp, "secondary",param_type,secondary_macro);
14480 @:secondary_}{\&{secondary} primitive@>
14481 mp_primitive(mp, "tertiary",param_type,tertiary_macro);
14482 @:tertiary_}{\&{tertiary} primitive@>
14483
14484 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
14485 case param_type:
14486   if ( m>=expr_base ) {
14487     if ( m==expr_base ) mp_print(mp, "expr");
14488     else if ( m==suffix_base ) mp_print(mp, "suffix");
14489     else mp_print(mp, "text");
14490   } else if ( m<secondary_macro ) {
14491     mp_print(mp, "primary");
14492   } else if ( m==secondary_macro ) {
14493     mp_print(mp, "secondary");
14494   } else {
14495     mp_print(mp, "tertiary");
14496   }
14497   break;
14498
14499 @ Let's turn next to the more complex processing associated with \&{def}
14500 and \&{vardef}. When the following procedure is called, |cur_mod|
14501 should be either |start_def| or |var_def|.
14502
14503 @c @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>;
14504 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>;
14505 void mp_scan_def (MP mp) {
14506   int m; /* the type of definition */
14507   int n; /* the number of special suffix parameters */
14508   int k; /* the total number of parameters */
14509   int c; /* the kind of macro we're defining */
14510   pointer r; /* parameter-substitution list */
14511   pointer q; /* tail of the macro token list */
14512   pointer p; /* temporary storage */
14513   halfword base; /* |expr_base|, |suffix_base|, or |text_base| */
14514   pointer l_delim,r_delim; /* matching delimiters */
14515   m=mp->cur_mod; c=general_macro; link(hold_head)=null;
14516   q=mp_get_avail(mp); ref_count(q)=null; r=null;
14517   @<Scan the token or variable to be defined;
14518     set |n|, |scanner_status|, and |warning_info|@>;
14519   k=n;
14520   if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
14521     @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>;
14522   }
14523   if ( mp->cur_cmd==param_type ) {
14524     @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>;
14525   }
14526   mp_check_equals(mp);
14527   p=mp_get_avail(mp); info(p)=c; link(q)=p;
14528   @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>;
14529   mp->scanner_status=normal; mp_get_x_next(mp);
14530 }
14531
14532 @ We don't put `|frozen_end_group|' into the replacement text of
14533 a \&{vardef}, because the user may want to redefine `\.{endgroup}'.
14534
14535 @<Attach the replacement text to the tail of node |p|@>=
14536 if ( m==start_def ) {
14537   link(p)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,null,n);
14538 } else { 
14539   q=mp_get_avail(mp); info(q)=mp->bg_loc; link(p)=q;
14540   p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->eg_loc;
14541   link(q)=mp_scan_toks(mp, macro_def,r,p,n);
14542 }
14543 if ( mp->warning_info==bad_vardef ) 
14544   mp_flush_token_list(mp, value(bad_vardef))
14545
14546 @ @<Glob...@>=
14547 int bg_loc;
14548 int eg_loc; /* hash addresses of `\.{begingroup}' and `\.{endgroup}' */
14549
14550 @ @<Scan the token or variable to be defined;...@>=
14551 if ( m==start_def ) {
14552   mp_get_clear_symbol(mp); mp->warning_info=mp->cur_sym; get_t_next;
14553   mp->scanner_status=op_defining; n=0;
14554   eq_type(mp->warning_info)=defined_macro; equiv(mp->warning_info)=q;
14555 } else { 
14556   p=mp_scan_declared_variable(mp);
14557   mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),link(p),true);
14558   mp->warning_info=mp_find_variable(mp, p); mp_flush_list(mp, p);
14559   if ( mp->warning_info==null ) @<Change to `\.{a bad variable}'@>;
14560   mp->scanner_status=var_defining; n=2;
14561   if ( mp->cur_cmd==macro_special ) if ( mp->cur_mod==macro_suffix ) {/* \.{\AT!\#} */
14562     n=3; get_t_next;
14563   }
14564   type(mp->warning_info)=mp_unsuffixed_macro-2+n; value(mp->warning_info)=q;
14565 } /* |mp_suffixed_macro=mp_unsuffixed_macro+1| */
14566
14567 @ @<Change to `\.{a bad variable}'@>=
14568
14569   print_err("This variable already starts with a macro");
14570 @.This variable already...@>
14571   help2("After `vardef a' you can\'t say `vardef a.b'.")
14572     ("So I'll have to discard this definition.");
14573   mp_error(mp); mp->warning_info=bad_vardef;
14574 }
14575
14576 @ @<Initialize table entries...@>=
14577 name_type(bad_vardef)=mp_root; link(bad_vardef)=frozen_bad_vardef;
14578 equiv(frozen_bad_vardef)=bad_vardef; eq_type(frozen_bad_vardef)=tag_token;
14579
14580 @ @<Absorb delimited parameters, putting them into lists |q| and |r|@>=
14581 do {  
14582   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; get_t_next;
14583   if ( (mp->cur_cmd==param_type)&&(mp->cur_mod>=expr_base) ) {
14584    base=mp->cur_mod;
14585   } else { 
14586     print_err("Missing parameter type; `expr' will be assumed");
14587 @.Missing parameter type@>
14588     help1("You should've had `expr' or `suffix' or `text' here.");
14589     mp_back_error(mp); base=expr_base;
14590   }
14591   @<Absorb parameter tokens for type |base|@>;
14592   mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
14593   get_t_next;
14594 } while (mp->cur_cmd==left_delimiter)
14595
14596 @ @<Absorb parameter tokens for type |base|@>=
14597 do { 
14598   link(q)=mp_get_avail(mp); q=link(q); info(q)=base+k;
14599   mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size); 
14600   value(p)=base+k; info(p)=mp->cur_sym;
14601   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14602 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
14603   incr(k); link(p)=r; r=p; get_t_next;
14604 } while (mp->cur_cmd==comma)
14605
14606 @ @<Absorb undelimited parameters, putting them into list |r|@>=
14607
14608   p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14609   if ( mp->cur_mod<expr_base ) {
14610     c=mp->cur_mod; value(p)=expr_base+k;
14611   } else { 
14612     value(p)=mp->cur_mod+k;
14613     if ( mp->cur_mod==expr_base ) c=expr_macro;
14614     else if ( mp->cur_mod==suffix_base ) c=suffix_macro;
14615     else c=text_macro;
14616   }
14617   if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14618   incr(k); mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym; link(p)=r; r=p; get_t_next;
14619   if ( c==expr_macro ) if ( mp->cur_cmd==of_token ) {
14620     c=of_macro; p=mp_get_node(mp, token_node_size);
14621     if ( k==mp->param_size ) mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
14622     value(p)=expr_base+k; mp_get_symbol(mp); info(p)=mp->cur_sym;
14623     link(p)=r; r=p; get_t_next;
14624   }
14625 }
14626
14627 @* \[32] Expanding the next token.
14628 Only a few command codes |<min_command| can possibly be returned by
14629 |get_t_next|; in increasing order, they are
14630 |if_test|, |fi_or_else|, |input|, |iteration|, |repeat_loop|,
14631 |exit_test|, |relax|, |scan_tokens|, |expand_after|, and |defined_macro|.
14632
14633 \MP\ usually gets the next token of input by saying |get_x_next|. This is
14634 like |get_t_next| except that it keeps getting more tokens until
14635 finding |cur_cmd>=min_command|. In other words, |get_x_next| expands
14636 macros and removes conditionals or iterations or input instructions that
14637 might be present.
14638
14639 It follows that |get_x_next| might invoke itself recursively. In fact,
14640 there is massive recursion, since macro expansion can involve the
14641 scanning of arbitrarily complex expressions, which in turn involve
14642 macro expansion and conditionals, etc.
14643 @^recursion@>
14644
14645 Therefore it's necessary to declare a whole bunch of |forward|
14646 procedures at this point, and to insert some other procedures
14647 that will be invoked by |get_x_next|.
14648
14649 @<Declarations@>= 
14650 void mp_scan_primary (MP mp);
14651 void mp_scan_secondary (MP mp);
14652 void mp_scan_tertiary (MP mp);
14653 void mp_scan_expression (MP mp);
14654 void mp_scan_suffix (MP mp);
14655 @<Declare the procedure called |macro_call|@>;
14656 void mp_get_boolean (MP mp);
14657 void mp_pass_text (MP mp);
14658 void mp_conditional (MP mp);
14659 void mp_start_input (MP mp);
14660 void mp_begin_iteration (MP mp);
14661 void mp_resume_iteration (MP mp);
14662 void mp_stop_iteration (MP mp);
14663
14664 @ An auxiliary subroutine called |expand| is used by |get_x_next|
14665 when it has to do exotic expansion commands.
14666
14667 @c void mp_expand (MP mp) {
14668   pointer p; /* for list manipulation */
14669   size_t k; /* something that we hope is |<=buf_size| */
14670   pool_pointer j; /* index into |str_pool| */
14671   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14672     if ( mp->cur_cmd!=defined_macro )
14673       show_cur_cmd_mod;
14674   switch (mp->cur_cmd)  {
14675   case if_test:
14676     mp_conditional(mp); /* this procedure is discussed in Part 36 below */
14677     break;
14678   case fi_or_else:
14679     @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>;
14680     break;
14681   case input:
14682     @<Initiate or terminate input from a file@>;
14683     break;
14684   case iteration:
14685     if ( mp->cur_mod==end_for ) {
14686       @<Scold the user for having an extra \&{endfor}@>;
14687     } else {
14688       mp_begin_iteration(mp); /* this procedure is discussed in Part 37 below */
14689     }
14690     break;
14691   case repeat_loop: 
14692     @<Repeat a loop@>;
14693     break;
14694   case exit_test: 
14695     @<Exit a loop if the proper time has come@>;
14696     break;
14697   case relax: 
14698     break;
14699   case expand_after: 
14700     @<Expand the token after the next token@>;
14701     break;
14702   case scan_tokens: 
14703     @<Put a string into the input buffer@>;
14704     break;
14705   case defined_macro:
14706    mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14707    break;
14708   }; /* there are no other cases */
14709 };
14710
14711 @ @<Scold the user...@>=
14712
14713   print_err("Extra `endfor'");
14714 @.Extra `endfor'@>
14715   help2("I'm not currently working on a for loop,")
14716     ("so I had better not try to end anything.");
14717   mp_error(mp);
14718 }
14719
14720 @ The processing of \&{input} involves the |start_input| subroutine,
14721 which will be declared later; the processing of \&{endinput} is trivial.
14722
14723 @<Put each...@>=
14724 mp_primitive(mp, "input",input,0);
14725 @:input_}{\&{input} primitive@>
14726 mp_primitive(mp, "endinput",input,1);
14727 @:end_input_}{\&{endinput} primitive@>
14728
14729 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
14730 case input: 
14731   if ( m==0 ) mp_print(mp, "input");
14732   else mp_print(mp, "endinput");
14733   break;
14734
14735 @ @<Initiate or terminate input...@>=
14736 if ( mp->cur_mod>0 ) mp->force_eof=true;
14737 else mp_start_input(mp)
14738
14739 @ We'll discuss the complicated parts of loop operations later. For now
14740 it suffices to know that there's a global variable called |loop_ptr|
14741 that will be |null| if no loop is in progress.
14742
14743 @<Repeat a loop@>=
14744 { while ( token_state &&(loc==null) ) 
14745     mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
14746   if ( mp->loop_ptr==null ) {
14747     print_err("Lost loop");
14748 @.Lost loop@>
14749     help2("I'm confused; after exiting from a loop, I still seem")
14750       ("to want to repeat it. I'll try to forget the problem.");
14751     mp_error(mp);
14752   } else {
14753     mp_resume_iteration(mp); /* this procedure is in Part 37 below */
14754   }
14755 }
14756
14757 @ @<Exit a loop if the proper time has come@>=
14758 { mp_get_boolean(mp);
14759   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) 
14760     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,mp->cur_exp);
14761   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
14762     if ( mp->loop_ptr==null ) {
14763       print_err("No loop is in progress");
14764 @.No loop is in progress@>
14765       help1("Why say `exitif' when there's nothing to exit from?");
14766       if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp); else mp_back_error(mp);
14767     } else {
14768      @<Exit prematurely from an iteration@>;
14769     }
14770   } else if ( mp->cur_cmd!=semicolon ) {
14771     mp_missing_err(mp, ";");
14772 @.Missing `;'@>
14773     help2("After `exitif <boolean exp>' I expect to see a semicolon.")
14774     ("I shall pretend that one was there."); mp_back_error(mp);
14775   }
14776 }
14777
14778 @ Here we use the fact that |forever_text| is the only |token_type| that
14779 is less than |loop_text|.
14780
14781 @<Exit prematurely...@>=
14782 { p=null;
14783   do {  
14784     if ( file_state ) {
14785       mp_end_file_reading(mp);
14786     } else { 
14787       if ( token_type<=loop_text ) p=start;
14788       mp_end_token_list(mp);
14789     }
14790   } while (p==null);
14791   if ( p!=info(mp->loop_ptr) ) mp_fatal_error(mp, "*** (loop confusion)");
14792 @.loop confusion@>
14793   mp_stop_iteration(mp); /* this procedure is in Part 34 below */
14794 }
14795
14796 @ @<Expand the token after the next token@>=
14797 { get_t_next;
14798   p=mp_cur_tok(mp); get_t_next;
14799   if ( mp->cur_cmd<min_command ) mp_expand(mp); 
14800   else mp_back_input(mp);
14801   back_list(p);
14802 }
14803
14804 @ @<Put a string into the input buffer@>=
14805 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
14806   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
14807     mp_disp_err(mp, null,"Not a string");
14808 @.Not a string@>
14809     help2("I'm going to flush this expression, since")
14810        ("scantokens should be followed by a known string.");
14811     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
14812   } else { 
14813     mp_back_input(mp);
14814     if ( length(mp->cur_exp)>0 )
14815        @<Pretend we're reading a new one-line file@>;
14816   }
14817 }
14818
14819 @ @<Pretend we're reading a new one-line file@>=
14820 { mp_begin_file_reading(mp); name=is_scantok;
14821   k=mp->first+length(mp->cur_exp);
14822   if ( k>=mp->max_buf_stack ) {
14823     while ( k>=mp->buf_size ) {
14824       mp_reallocate_buffer(mp,(mp->buf_size+(mp->buf_size>>2)));
14825     }
14826     mp->max_buf_stack=k+1;
14827   }
14828   j=mp->str_start[mp->cur_exp]; limit=k;
14829   while ( mp->first<(size_t)limit ) {
14830     mp->buffer[mp->first]=mp->str_pool[j]; incr(j); incr(mp->first);
14831   }
14832   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start; 
14833   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
14834 }
14835
14836 @ Here finally is |get_x_next|.
14837
14838 The expression scanning routines to be considered later
14839 communicate via the global quantities |cur_type| and |cur_exp|;
14840 we must be very careful to save and restore these quantities while
14841 macros are being expanded.
14842 @^inner loop@>
14843
14844 @<Declarations@>=
14845 void mp_get_x_next (MP mp);
14846
14847 @ @c void mp_get_x_next (MP mp) {
14848   pointer save_exp; /* a capsule to save |cur_type| and |cur_exp| */
14849   get_t_next;
14850   if ( mp->cur_cmd<min_command ) {
14851     save_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
14852     do {  
14853       if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) 
14854         mp_macro_call(mp, mp->cur_mod,null,mp->cur_sym);
14855       else 
14856         mp_expand(mp);
14857       get_t_next;
14858      } while (mp->cur_cmd<min_command);
14859      mp_unstash_cur_exp(mp, save_exp); /* that restores |cur_type| and |cur_exp| */
14860   }
14861 }
14862
14863 @ Now let's consider the |macro_call| procedure, which is used to start up
14864 all user-defined macros. Since the arguments to a macro might be expressions,
14865 |macro_call| is recursive.
14866 @^recursion@>
14867
14868 The first parameter to |macro_call| points to the reference count of the
14869 token list that defines the macro. The second parameter contains any
14870 arguments that have already been parsed (see below).  The third parameter
14871 points to the symbolic token that names the macro. If the third parameter
14872 is |null|, the macro was defined by \&{vardef}, so its name can be
14873 reconstructed from the prefix and ``at'' arguments found within the
14874 second parameter.
14875
14876 What is this second parameter? It's simply a linked list of one-word items,
14877 whose |info| fields point to the arguments. In other words, if |arg_list=null|,
14878 no arguments have been scanned yet; otherwise |info(arg_list)| points to
14879 the first scanned argument, and |link(arg_list)| points to the list of
14880 further arguments (if any).
14881
14882 Arguments of type \&{expr} are so-called capsules, which we will
14883 discuss later when we concentrate on expressions; they can be
14884 recognized easily because their |link| field is |void|. Arguments of type
14885 \&{suffix} and \&{text} are token lists without reference counts.
14886
14887 @ After argument scanning is complete, the arguments are moved to the
14888 |param_stack|. (They can't be put on that stack any sooner, because
14889 the stack is growing and shrinking in unpredictable ways as more arguments
14890 are being acquired.)  Then the macro body is fed to the scanner; i.e.,
14891 the replacement text of the macro is placed at the top of the \MP's
14892 input stack, so that |get_t_next| will proceed to read it next.
14893
14894 @<Declare the procedure called |macro_call|@>=
14895 @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>;
14896 @<Declare the procedure called |print_arg|@>;
14897 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>;
14898 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14899                     pointer macro_name) ;
14900
14901 @ @c
14902 void mp_macro_call (MP mp,pointer def_ref, pointer arg_list, 
14903                     pointer macro_name) {
14904   /* invokes a user-defined control sequence */
14905   pointer r; /* current node in the macro's token list */
14906   pointer p,q; /* for list manipulation */
14907   integer n; /* the number of arguments */
14908   pointer tail = 0; /* tail of the argument list */
14909   pointer l_delim=0,r_delim=0; /* a delimiter pair */
14910   r=link(def_ref); add_mac_ref(def_ref);
14911   if ( arg_list==null ) {
14912     n=0;
14913   } else {
14914    @<Determine the number |n| of arguments already supplied,
14915     and set |tail| to the tail of |arg_list|@>;
14916   }
14917   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
14918     @<Show the text of the macro being expanded, and the existing arguments@>;
14919   }
14920   @<Scan the remaining arguments, if any; set |r| to the first token
14921     of the replacement text@>;
14922   @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>;
14923 }
14924
14925 @ @<Show the text of the macro...@>=
14926 mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_ln(mp); 
14927 mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
14928 if ( n==3 ) mp_print(mp, "@@#"); /* indicate a suffixed macro */
14929 mp_show_macro(mp, def_ref,null,100000);
14930 if ( arg_list!=null ) {
14931   n=0; p=arg_list;
14932   do {  
14933     q=info(p);
14934     mp_print_arg(mp, q,n,0);
14935     incr(n); p=link(p);
14936   } while (p!=null);
14937 }
14938 mp_end_diagnostic(mp, false)
14939
14940
14941 @ @<Declare the procedure called |print_macro_name|@>=
14942 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n);
14943
14944 @ @c
14945 void mp_print_macro_name (MP mp,pointer a, pointer n) {
14946   pointer p,q; /* they traverse the first part of |a| */
14947   if ( n!=null ) {
14948     mp_print_text(n);
14949   } else  { 
14950     p=info(a);
14951     if ( p==null ) {
14952       mp_print_text(info(info(link(a))));
14953     } else { 
14954       q=p;
14955       while ( link(q)!=null ) q=link(q);
14956       link(q)=info(link(a));
14957       mp_show_token_list(mp, p,null,1000,0);
14958       link(q)=null;
14959     }
14960   }
14961 }
14962
14963 @ @<Declare the procedure called |print_arg|@>=
14964 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) ;
14965
14966 @ @c
14967 void mp_print_arg (MP mp,pointer q, integer n, pointer b) {
14968   if ( link(q)==mp_void ) mp_print_nl(mp, "(EXPR");
14969   else if ( (b<text_base)&&(b!=text_macro) ) mp_print_nl(mp, "(SUFFIX");
14970   else mp_print_nl(mp, "(TEXT");
14971   mp_print_int(mp, n); mp_print(mp, ")<-");
14972   if ( link(q)==mp_void ) mp_print_exp(mp, q,1);
14973   else mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
14974 }
14975
14976 @ @<Determine the number |n| of arguments already supplied...@>=
14977 {  
14978   n=1; tail=arg_list;
14979   while ( link(tail)!=null ) { 
14980     incr(n); tail=link(tail);
14981   }
14982 }
14983
14984 @ @<Scan the remaining arguments, if any; set |r|...@>=
14985 mp->cur_cmd=comma+1; /* anything |<>comma| will do */
14986 while ( info(r)>=expr_base ) { 
14987   @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>;
14988   r=link(r);
14989 };
14990 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
14991   print_err("Too many arguments to ");
14992 @.Too many arguments...@>
14993   mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name); mp_print_char(mp, ';');
14994   mp_print_nl(mp, "  Missing `"); mp_print_text(r_delim);
14995 @.Missing `)'...@>
14996   mp_print(mp, "' has been inserted");
14997   help3("I'm going to assume that the comma I just read was a")
14998    ("right delimiter, and then I'll begin expanding the macro.")
14999    ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15000   mp_error(mp);
15001 }
15002 if ( info(r)!=general_macro ) {
15003   @<Scan undelimited argument(s)@>;
15004 }
15005 r=link(r)
15006
15007 @ At this point, the reader will find it advisable to review the explanation
15008 of token list format that was presented earlier, paying special attention to
15009 the conventions that apply only at the beginning of a macro's token list.
15010
15011 On the other hand, the reader will have to take the expression-parsing
15012 aspects of the following program on faith; we will explain |cur_type|
15013 and |cur_exp| later. (Several things in this program depend on each other,
15014 and it's necessary to jump into the circle somewhere.)
15015
15016 @<Scan the delimited argument represented by |info(r)|@>=
15017 if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
15018   mp_get_x_next(mp);
15019   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15020     print_err("Missing argument to ");
15021 @.Missing argument...@>
15022     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15023     help3("That macro has more parameters than you thought.")
15024      ("I'll continue by pretending that each missing argument")
15025      ("is either zero or null.");
15026     if ( info(r)>=suffix_base ) {
15027       mp->cur_exp=null; mp->cur_type=mp_token_list;
15028     } else { 
15029       mp->cur_exp=0; mp->cur_type=mp_known;
15030     }
15031     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=right_delimiter; 
15032     goto FOUND;
15033   }
15034   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod;
15035 }
15036 @<Scan the argument represented by |info(r)|@>;
15037 if ( mp->cur_cmd!=comma ) 
15038   @<Check that the proper right delimiter was present@>;
15039 FOUND:  
15040 @<Append the current expression to |arg_list|@>
15041
15042 @ @<Check that the proper right delim...@>=
15043 if ( (mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15044   if ( info(link(r))>=expr_base ) {
15045     mp_missing_err(mp, ",");
15046 @.Missing `,'@>
15047     help3("I've finished reading a macro argument and am about to")
15048       ("read another; the arguments weren't delimited correctly.")
15049        ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15050     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=comma;
15051   } else { 
15052     mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15053 @.Missing `)'@>
15054     help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.")
15055        ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15056     mp_back_error(mp);
15057   }
15058 }
15059
15060 @ A \&{suffix} or \&{text} parameter will be have been scanned as
15061 a token list pointed to by |cur_exp|, in which case we will have
15062 |cur_type=token_list|.
15063
15064 @<Append the current expression to |arg_list|@>=
15065
15066   p=mp_get_avail(mp);
15067   if ( mp->cur_type==mp_token_list ) info(p)=mp->cur_exp;
15068   else info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15069   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) {
15070     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,info(r)); 
15071     mp_end_diagnostic(mp, false);
15072   }
15073   if ( arg_list==null ) arg_list=p;
15074   else link(tail)=p;
15075   tail=p; incr(n);
15076 }
15077
15078 @ @<Scan the argument represented by |info(r)|@>=
15079 if ( info(r)>=text_base ) {
15080   mp_scan_text_arg(mp, l_delim,r_delim);
15081 } else { 
15082   mp_get_x_next(mp);
15083   if ( info(r)>=suffix_base ) mp_scan_suffix(mp);
15084   else mp_scan_expression(mp);
15085 }
15086
15087 @ The parameters to |scan_text_arg| are either a pair of delimiters
15088 or zero; the latter case is for undelimited text arguments, which
15089 end with the first semicolon or \&{endgroup} or \&{end} that is not
15090 contained in a group.
15091
15092 @<Declare the procedure called |scan_text_arg|@>=
15093 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) ;
15094
15095 @ @c
15096 void mp_scan_text_arg (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
15097   integer balance; /* excess of |l_delim| over |r_delim| */
15098   pointer p; /* list tail */
15099   mp->warning_info=l_delim; mp->scanner_status=absorbing;
15100   p=hold_head; balance=1; link(hold_head)=null;
15101   while (1)  { 
15102     get_t_next;
15103     if ( l_delim==0 ) {
15104       @<Adjust the balance for an undelimited argument; |break| if done@>;
15105     } else {
15106           @<Adjust the balance for a delimited argument; |break| if done@>;
15107     }
15108     link(p)=mp_cur_tok(mp); p=link(p);
15109   }
15110   mp->cur_exp=link(hold_head); mp->cur_type=mp_token_list;
15111   mp->scanner_status=normal;
15112 };
15113
15114 @ @<Adjust the balance for a delimited argument...@>=
15115 if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) { 
15116   if ( mp->cur_mod==l_delim ) { 
15117     decr(balance);
15118     if ( balance==0 ) break;
15119   }
15120 } else if ( mp->cur_cmd==left_delimiter ) {
15121   if ( mp->cur_mod==r_delim ) incr(balance);
15122 }
15123
15124 @ @<Adjust the balance for an undelimited...@>=
15125 if ( end_of_statement ) { /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
15126   if ( balance==1 ) { break; }
15127   else  { if ( mp->cur_cmd==end_group ) decr(balance); }
15128 } else if ( mp->cur_cmd==begin_group ) { 
15129   incr(balance); 
15130 }
15131
15132 @ @<Scan undelimited argument(s)@>=
15133
15134   if ( info(r)<text_macro ) {
15135     mp_get_x_next(mp);
15136     if ( info(r)!=suffix_macro ) {
15137       if ( (mp->cur_cmd==equals)||(mp->cur_cmd==assignment) ) mp_get_x_next(mp);
15138     }
15139   }
15140   switch (info(r)) {
15141   case primary_macro:mp_scan_primary(mp); break;
15142   case secondary_macro:mp_scan_secondary(mp); break;
15143   case tertiary_macro:mp_scan_tertiary(mp); break;
15144   case expr_macro:mp_scan_expression(mp); break;
15145   case of_macro:
15146     @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>;
15147     break;
15148   case suffix_macro:
15149     @<Scan a suffix with optional delimiters@>;
15150     break;
15151   case text_macro:mp_scan_text_arg(mp, 0,0); break;
15152   } /* there are no other cases */
15153   mp_back_input(mp); 
15154   @<Append the current expression to |arg_list|@>;
15155 }
15156
15157 @ @<Scan an expression followed by `\&{of} $\langle$primary$\rangle$'@>=
15158
15159   mp_scan_expression(mp); p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp_stash_cur_exp(mp);
15160   if ( mp->internal[mp_tracing_macros]>0 ) { 
15161     mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_arg(mp, info(p),n,0); 
15162     mp_end_diagnostic(mp, false);
15163   }
15164   if ( arg_list==null ) arg_list=p; else link(tail)=p;
15165   tail=p;incr(n);
15166   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
15167     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for ");
15168 @.Missing `of'@>
15169     mp_print_macro_name(mp, arg_list,macro_name);
15170     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
15171     mp_back_error(mp);
15172   }
15173   mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
15174 }
15175
15176 @ @<Scan a suffix with optional delimiters@>=
15177
15178   if ( mp->cur_cmd!=left_delimiter ) {
15179     l_delim=null;
15180   } else { 
15181     l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
15182   };
15183   mp_scan_suffix(mp);
15184   if ( l_delim!=null ) {
15185     if ((mp->cur_cmd!=right_delimiter)||(mp->cur_mod!=l_delim) ) {
15186       mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
15187 @.Missing `)'@>
15188       help2("I've gotten to the end of the macro parameter list.")
15189          ("You might want to delete some tokens before continuing.");
15190       mp_back_error(mp);
15191     }
15192     mp_get_x_next(mp);
15193   }
15194 }
15195
15196 @ Before we put a new token list on the input stack, it is wise to clean off
15197 all token lists that have recently been depleted. Then a user macro that ends
15198 with a call to itself will not require unbounded stack space.
15199
15200 @<Feed the arguments and replacement text to the scanner@>=
15201 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp); /* conserve stack space */
15202 if ( mp->param_ptr+n>mp->max_param_stack ) {
15203   mp->max_param_stack=mp->param_ptr+n;
15204   if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15205     mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15206 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15207 }
15208 mp_begin_token_list(mp, def_ref,macro); name=macro_name; loc=r;
15209 if ( n>0 ) {
15210   p=arg_list;
15211   do {  
15212    mp->param_stack[mp->param_ptr]=info(p); incr(mp->param_ptr); p=link(p);
15213   } while (p!=null);
15214   mp_flush_list(mp, arg_list);
15215 }
15216
15217 @ It's sometimes necessary to put a single argument onto |param_stack|.
15218 The |stack_argument| subroutine does this.
15219
15220 @c void mp_stack_argument (MP mp,pointer p) { 
15221   if ( mp->param_ptr==mp->max_param_stack ) {
15222     incr(mp->max_param_stack);
15223     if ( mp->max_param_stack>mp->param_size )
15224       mp_overflow(mp, "parameter stack size",mp->param_size);
15225 @:MetaPost capacity exceeded parameter stack size}{\quad parameter stack size@>
15226   }
15227   mp->param_stack[mp->param_ptr]=p; incr(mp->param_ptr);
15228 }
15229
15230 @* \[33] Conditional processing.
15231 Let's consider now the way \&{if} commands are handled.
15232
15233 Conditions can be inside conditions, and this nesting has a stack
15234 that is independent of other stacks.
15235 Four global variables represent the top of the condition stack:
15236 |cond_ptr| points to pushed-down entries, if~any; |cur_if| tells whether
15237 we are processing \&{if} or \&{elseif}; |if_limit| specifies
15238 the largest code of a |fi_or_else| command that is syntactically legal;
15239 and |if_line| is the line number at which the current conditional began.
15240
15241 If no conditions are currently in progress, the condition stack has the
15242 special state |cond_ptr=null|, |if_limit=normal|, |cur_if=0|, |if_line=0|.
15243 Otherwise |cond_ptr| points to a two-word node; the |type|, |name_type|, and
15244 |link| fields of the first word contain |if_limit|, |cur_if|, and
15245 |cond_ptr| at the next level, and the second word contains the
15246 corresponding |if_line|.
15247
15248 @d if_node_size 2 /* number of words in stack entry for conditionals */
15249 @d if_line_field(A) mp->mem[(A)+1].cint
15250 @d if_code 1 /* code for \&{if} being evaluated */
15251 @d fi_code 2 /* code for \&{fi} */
15252 @d else_code 3 /* code for \&{else} */
15253 @d else_if_code 4 /* code for \&{elseif} */
15254
15255 @<Glob...@>=
15256 pointer cond_ptr; /* top of the condition stack */
15257 integer if_limit; /* upper bound on |fi_or_else| codes */
15258 small_number cur_if; /* type of conditional being worked on */
15259 integer if_line; /* line where that conditional began */
15260
15261 @ @<Set init...@>=
15262 mp->cond_ptr=null; mp->if_limit=normal; mp->cur_if=0; mp->if_line=0;
15263
15264 @ @<Put each...@>=
15265 mp_primitive(mp, "if",if_test,if_code);
15266 @:if_}{\&{if} primitive@>
15267 mp_primitive(mp, "fi",fi_or_else,fi_code); mp->eqtb[frozen_fi]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
15268 @:fi_}{\&{fi} primitive@>
15269 mp_primitive(mp, "else",fi_or_else,else_code);
15270 @:else_}{\&{else} primitive@>
15271 mp_primitive(mp, "elseif",fi_or_else,else_if_code);
15272 @:else_if_}{\&{elseif} primitive@>
15273
15274 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
15275 case if_test:
15276 case fi_or_else: 
15277   switch (m) {
15278   case if_code:mp_print(mp, "if"); break;
15279   case fi_code:mp_print(mp, "fi");  break;
15280   case else_code:mp_print(mp, "else"); break;
15281   default: mp_print(mp, "elseif"); break;
15282   }
15283   break;
15284
15285 @ Here is a procedure that ignores text until coming to an \&{elseif},
15286 \&{else}, or \&{fi} at level zero of $\&{if}\ldots\&{fi}$
15287 nesting. After it has acted, |cur_mod| will indicate the token that
15288 was found.
15289
15290 \MP's smallest two command codes are |if_test| and |fi_or_else|; this
15291 makes the skipping process a bit simpler.
15292
15293 @c 
15294 void mp_pass_text (MP mp) {
15295   integer l = 0;
15296   mp->scanner_status=skipping;
15297   mp->warning_info=mp_true_line(mp);
15298   while (1)  { 
15299     get_t_next;
15300     if ( mp->cur_cmd<=fi_or_else ) {
15301       if ( mp->cur_cmd<fi_or_else ) {
15302         incr(l);
15303       } else { 
15304         if ( l==0 ) break;
15305         if ( mp->cur_mod==fi_code ) decr(l);
15306       }
15307     } else {
15308       @<Decrease the string reference count,
15309        if the current token is a string@>;
15310     }
15311   }
15312   mp->scanner_status=normal;
15313 }
15314
15315 @ @<Decrease the string reference count...@>=
15316 if ( mp->cur_cmd==string_token ) { delete_str_ref(mp->cur_mod); }
15317
15318 @ When we begin to process a new \&{if}, we set |if_limit:=if_code|; then
15319 if \&{elseif} or \&{else} or \&{fi} occurs before the current \&{if}
15320 condition has been evaluated, a colon will be inserted.
15321 A construction like `\.{if fi}' would otherwise get \MP\ confused.
15322
15323 @<Push the condition stack@>=
15324 { p=mp_get_node(mp, if_node_size); link(p)=mp->cond_ptr; type(p)=mp->if_limit;
15325   name_type(p)=mp->cur_if; if_line_field(p)=mp->if_line;
15326   mp->cond_ptr=p; mp->if_limit=if_code; mp->if_line=mp_true_line(mp); 
15327   mp->cur_if=if_code;
15328 }
15329
15330 @ @<Pop the condition stack@>=
15331 { p=mp->cond_ptr; mp->if_line=if_line_field(p);
15332   mp->cur_if=name_type(p); mp->if_limit=type(p); mp->cond_ptr=link(p);
15333   mp_free_node(mp, p,if_node_size);
15334 }
15335
15336 @ Here's a procedure that changes the |if_limit| code corresponding to
15337 a given value of |cond_ptr|.
15338
15339 @c void mp_change_if_limit (MP mp,small_number l, pointer p) {
15340   pointer q;
15341   if ( p==mp->cond_ptr ) {
15342     mp->if_limit=l; /* that's the easy case */
15343   } else  { 
15344     q=mp->cond_ptr;
15345     while (1) { 
15346       if ( q==null ) mp_confusion(mp, "if");
15347 @:this can't happen if}{\quad if@>
15348       if ( link(q)==p ) { 
15349         type(q)=l; return;
15350       }
15351       q=link(q);
15352     }
15353   }
15354 }
15355
15356 @ The user is supposed to put colons into the proper parts of conditional
15357 statements. Therefore, \MP\ has to check for their presence.
15358
15359 @c 
15360 void mp_check_colon (MP mp) { 
15361   if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15362     mp_missing_err(mp, ":");
15363 @.Missing `:'@>
15364     help2("There should've been a colon after the condition.")
15365          ("I shall pretend that one was there.");;
15366     mp_back_error(mp);
15367   }
15368 }
15369
15370 @ A condition is started when the |get_x_next| procedure encounters
15371 an |if_test| command; in that case |get_x_next| calls |conditional|,
15372 which is a recursive procedure.
15373 @^recursion@>
15374
15375 @c void mp_conditional (MP mp) {
15376   pointer save_cond_ptr; /* |cond_ptr| corresponding to this conditional */
15377   int new_if_limit; /* future value of |if_limit| */
15378   pointer p; /* temporary register */
15379   @<Push the condition stack@>; 
15380   save_cond_ptr=mp->cond_ptr;
15381 RESWITCH: 
15382   mp_get_boolean(mp); new_if_limit=else_if_code;
15383   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15384     @<Display the boolean value of |cur_exp|@>;
15385   }
15386 FOUND: 
15387   mp_check_colon(mp);
15388   if ( mp->cur_exp==true_code ) {
15389     mp_change_if_limit(mp, new_if_limit,save_cond_ptr);
15390     return; /* wait for \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} */
15391   };
15392   @<Skip to \&{elseif} or \&{else} or \&{fi}, then |goto done|@>;
15393 DONE: 
15394   mp->cur_if=mp->cur_mod; mp->if_line=mp_true_line(mp);
15395   if ( mp->cur_mod==fi_code ) {
15396     @<Pop the condition stack@>
15397   } else if ( mp->cur_mod==else_if_code ) {
15398     goto RESWITCH;
15399   } else  { 
15400     mp->cur_exp=true_code; new_if_limit=fi_code; mp_get_x_next(mp); 
15401     goto FOUND;
15402   }
15403 }
15404
15405 @ In a construction like `\&{if} \&{if} \&{true}: $0=1$: \\{foo}
15406 \&{else}: \\{bar} \&{fi}', the first \&{else}
15407 that we come to after learning that the \&{if} is false is not the
15408 \&{else} we're looking for. Hence the following curious logic is needed.
15409
15410 @<Skip to \&{elseif}...@>=
15411 while (1) { 
15412   mp_pass_text(mp);
15413   if ( mp->cond_ptr==save_cond_ptr ) goto DONE;
15414   else if ( mp->cur_mod==fi_code ) @<Pop the condition stack@>;
15415 }
15416
15417
15418 @ @<Display the boolean value...@>=
15419 { mp_begin_diagnostic(mp);
15420   if ( mp->cur_exp==true_code ) mp_print(mp, "{true}");
15421   else mp_print(mp, "{false}");
15422   mp_end_diagnostic(mp, false);
15423 }
15424
15425 @ The processing of conditionals is complete except for the following
15426 code, which is actually part of |get_x_next|. It comes into play when
15427 \&{elseif}, \&{else}, or \&{fi} is scanned.
15428
15429 @<Terminate the current conditional and skip to \&{fi}@>=
15430 if ( mp->cur_mod>mp->if_limit ) {
15431   if ( mp->if_limit==if_code ) { /* condition not yet evaluated */
15432     mp_missing_err(mp, ":");
15433 @.Missing `:'@>
15434     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=frozen_colon; mp_ins_error(mp);
15435   } else  { 
15436     print_err("Extra "); mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_mod);
15437 @.Extra else@>
15438 @.Extra elseif@>
15439 @.Extra fi@>
15440     help1("I'm ignoring this; it doesn't match any if.");
15441     mp_error(mp);
15442   }
15443 } else  { 
15444   while ( mp->cur_mod!=fi_code ) mp_pass_text(mp); /* skip to \&{fi} */
15445   @<Pop the condition stack@>;
15446 }
15447
15448 @* \[34] Iterations.
15449 To bring our treatment of |get_x_next| to a close, we need to consider what
15450 \MP\ does when it sees \&{for}, \&{forsuffixes}, and \&{forever}.
15451
15452 There's a global variable |loop_ptr| that keeps track of the \&{for} loops
15453 that are currently active. If |loop_ptr=null|, no loops are in progress;
15454 otherwise |info(loop_ptr)| points to the iterative text of the current
15455 (innermost) loop, and |link(loop_ptr)| points to the data for any other
15456 loops that enclose the current one.
15457
15458 A loop-control node also has two other fields, called |loop_type| and
15459 |loop_list|, whose contents depend on the type of loop:
15460
15461 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=null| means that |loop_list(loop_ptr)|
15462 points to a list of one-word nodes whose |info| fields point to the
15463 remaining argument values of a suffix list and expression list.
15464
15465 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=mp_void| means that the current loop is
15466 `\&{forever}'.
15467
15468 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=progression_flag| means that
15469 |p=loop_list(loop_ptr)| points to a ``progression node'' and |value(p)|,
15470 |step_size(p)|, and |final_value(p)| contain the data for an arithmetic
15471 progression.
15472
15473 \yskip\indent|loop_type(loop_ptr)=p>mp_void| means that |p| points to an edge
15474 header and |loop_list(loop_ptr)| points into the graphical object list for
15475 that edge header.
15476
15477 \yskip\noindent In the case of a progression node, the first word is not used
15478 because the link field of words in the dynamic memory area cannot be arbitrary.
15479
15480 @d loop_list_loc(A) ((A)+1) /* where the |loop_list| field resides */
15481 @d loop_type(A) info(loop_list_loc((A))) /* the type of \&{for} loop */
15482 @d loop_list(A) link(loop_list_loc((A))) /* the remaining list elements */
15483 @d loop_node_size 2 /* the number of words in a loop control node */
15484 @d progression_node_size 4 /* the number of words in a progression node */
15485 @d step_size(A) mp->mem[(A)+2].sc /* the step size in an arithmetic progression */
15486 @d final_value(A) mp->mem[(A)+3].sc /* the final value in an arithmetic progression */
15487 @d progression_flag (null+2)
15488   /* |loop_type| value when |loop_list| points to a progression node */
15489
15490 @<Glob...@>=
15491 pointer loop_ptr; /* top of the loop-control-node stack */
15492
15493 @ @<Set init...@>=
15494 mp->loop_ptr=null;
15495
15496 @ If the expressions that define an arithmetic progression in
15497 a \&{for} loop don't have known numeric values, the |bad_for|
15498 subroutine screams at the user.
15499
15500 @c void mp_bad_for (MP mp, char * s) {
15501   mp_disp_err(mp, null,"Improper "); /* show the bad expression above the message */
15502 @.Improper...replaced by 0@>
15503   mp_print(mp, s); mp_print(mp, " has been replaced by 0");
15504   help4("When you say `for x=a step b until c',")
15505     ("the initial value `a' and the step size `b'")
15506     ("and the final value `c' must have known numeric values.")
15507     ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
15508   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
15509 };
15510
15511 @ Here's what \MP\ does when \&{for}, \&{forsuffixes}, or \&{forever}
15512 has just been scanned. (This code requires slight familiarity with
15513 expression-parsing routines that we have not yet discussed; but it seems
15514 to belong in the present part of the program, even though the original author
15515 didn't write it until later. The reader may wish to come back to it.)
15516
15517 @c void mp_begin_iteration (MP mp) {
15518   halfword m; /* |expr_base| (\&{for}) or |suffix_base| (\&{forsuffixes}) */
15519   halfword n; /* hash address of the current symbol */
15520   pointer s; /* the new loop-control node */
15521   pointer p; /* substitution list for |scan_toks| */
15522   pointer q;  /* link manipulation register */
15523   pointer pp; /* a new progression node */
15524   m=mp->cur_mod; n=mp->cur_sym; s=mp_get_node(mp, loop_node_size);
15525   if ( m==start_forever ){ 
15526     loop_type(s)=mp_void; p=null; mp_get_x_next(mp);
15527   } else { 
15528     mp_get_symbol(mp); p=mp_get_node(mp, token_node_size);
15529     info(p)=mp->cur_sym; value(p)=m;
15530     mp_get_x_next(mp);
15531     if ( mp->cur_cmd==within_token ) {
15532       @<Set up a picture iteration@>;
15533     } else { 
15534       @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>;
15535       @<Scan the values to be used in the loop@>;
15536     }
15537   }
15538   @<Check for the presence of a colon@>;
15539   @<Scan the loop text and put it on the loop control stack@>;
15540   mp_resume_iteration(mp);
15541 }
15542
15543 @ @<Check for the |"="| or |":="| in a loop header@>=
15544 if ( (mp->cur_cmd!=equals)&&(mp->cur_cmd!=assignment) ) { 
15545   mp_missing_err(mp, "=");
15546 @.Missing `='@>
15547   help3("The next thing in this loop should have been `=' or `:='.")
15548     ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
15549     ("was present, and I'll look for the values next.");
15550   mp_back_error(mp);
15551 }
15552
15553 @ @<Check for the presence of a colon@>=
15554 if ( mp->cur_cmd!=colon ) { 
15555   mp_missing_err(mp, ":");
15556 @.Missing `:'@>
15557   help3("The next thing in this loop should have been a `:'.")
15558     ("So I'll pretend that a colon was present;")
15559     ("everything from here to `endfor' will be iterated.");
15560   mp_back_error(mp);
15561 }
15562
15563 @ We append a special |frozen_repeat_loop| token in place of the
15564 `\&{endfor}' at the end of the loop. This will come through \MP's scanner
15565 at the proper time to cause the loop to be repeated.
15566
15567 (If the user tries some shenanigan like `\&{for} $\ldots$ \&{let} \&{endfor}',
15568 he will be foiled by the |get_symbol| routine, which keeps frozen
15569 tokens unchanged. Furthermore the |frozen_repeat_loop| is an \&{outer}
15570 token, so it won't be lost accidentally.)
15571
15572 @ @<Scan the loop text...@>=
15573 q=mp_get_avail(mp); info(q)=frozen_repeat_loop;
15574 mp->scanner_status=loop_defining; mp->warning_info=n;
15575 info(s)=mp_scan_toks(mp, iteration,p,q,0); mp->scanner_status=normal;
15576 link(s)=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=s
15577
15578 @ @<Initialize table...@>=
15579 eq_type(frozen_repeat_loop)=repeat_loop+outer_tag;
15580 text(frozen_repeat_loop)=intern(" ENDFOR");
15581
15582 @ The loop text is inserted into \MP's scanning apparatus by the
15583 |resume_iteration| routine.
15584
15585 @c void mp_resume_iteration (MP mp) {
15586   pointer p,q; /* link registers */
15587   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15588   if ( p==progression_flag ) { 
15589     p=loop_list(mp->loop_ptr); /* now |p| points to a progression node */
15590     mp->cur_exp=value(p);
15591     if ( @<The arithmetic progression has ended@> ) {
15592       mp_stop_iteration(mp);
15593       return;
15594     }
15595     mp->cur_type=mp_known; q=mp_stash_cur_exp(mp); /* make |q| an \&{expr} argument */
15596     value(p)=mp->cur_exp+step_size(p); /* set |value(p)| for the next iteration */
15597   } else if ( p==null ) { 
15598     p=loop_list(mp->loop_ptr);
15599     if ( p==null ) {
15600       mp_stop_iteration(mp);
15601       return;
15602     }
15603     loop_list(mp->loop_ptr)=link(p); q=info(p); free_avail(p);
15604   } else if ( p==mp_void ) { 
15605     mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),forever_text); return;
15606   } else {
15607     @<Make |q| a capsule containing the next picture component from
15608       |loop_list(loop_ptr)| or |goto not_found|@>;
15609   }
15610   mp_begin_token_list(mp, info(mp->loop_ptr),loop_text);
15611   mp_stack_argument(mp, q);
15612   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
15613      @<Trace the start of a loop@>;
15614   }
15615   return;
15616 NOT_FOUND:
15617   mp_stop_iteration(mp);
15618 }
15619
15620 @ @<The arithmetic progression has ended@>=
15621 ((step_size(p)>0)&&(mp->cur_exp>final_value(p)))||
15622  ((step_size(p)<0)&&(mp->cur_exp<final_value(p)))
15623
15624 @ @<Trace the start of a loop@>=
15625
15626   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{loop value=");
15627 @.loop value=n@>
15628   if ( (q!=null)&&(link(q)==mp_void) ) mp_print_exp(mp, q,1);
15629   else mp_show_token_list(mp, q,null,50,0);
15630   mp_print_char(mp, '}'); mp_end_diagnostic(mp, false);
15631 }
15632
15633 @ @<Make |q| a capsule containing the next picture component from...@>=
15634 { q=loop_list(mp->loop_ptr);
15635   if ( q==null ) goto NOT_FOUND;
15636   skip_component(q) goto NOT_FOUND;
15637   mp->cur_exp=mp_copy_objects(mp, loop_list(mp->loop_ptr),q);
15638   mp_init_bbox(mp, mp->cur_exp);
15639   mp->cur_type=mp_picture_type;
15640   loop_list(mp->loop_ptr)=q;
15641   q=mp_stash_cur_exp(mp);
15642 }
15643
15644 @ A level of loop control disappears when |resume_iteration| has decided
15645 not to resume, or when an \&{exitif} construction has removed the loop text
15646 from the input stack.
15647
15648 @c void mp_stop_iteration (MP mp) {
15649   pointer p,q; /* the usual */
15650   p=loop_type(mp->loop_ptr);
15651   if ( p==progression_flag )  {
15652     mp_free_node(mp, loop_list(mp->loop_ptr),progression_node_size);
15653   } else if ( p==null ){ 
15654     q=loop_list(mp->loop_ptr);
15655     while ( q!=null ) {
15656       p=info(q);
15657       if ( p!=null ) {
15658         if ( link(p)==mp_void ) { /* it's an \&{expr} parameter */
15659           mp_recycle_value(mp, p); mp_free_node(mp, p,value_node_size);
15660         } else {
15661           mp_flush_token_list(mp, p); /* it's a \&{suffix} or \&{text} parameter */
15662         }
15663       }
15664       p=q; q=link(q); free_avail(p);
15665     }
15666   } else if ( p>progression_flag ) {
15667     delete_edge_ref(p);
15668   }
15669   p=mp->loop_ptr; mp->loop_ptr=link(p); mp_flush_token_list(mp, info(p));
15670   mp_free_node(mp, p,loop_node_size);
15671 }
15672
15673 @ Now that we know all about loop control, we can finish up
15674 the missing portion of |begin_iteration| and we'll be done.
15675
15676 The following code is performed after the `\.=' has been scanned in
15677 a \&{for} construction (if |m=expr_base|) or a \&{forsuffixes} construction
15678 (if |m=suffix_base|).
15679
15680 @<Scan the values to be used in the loop@>=
15681 loop_type(s)=null; q=loop_list_loc(s); link(q)=null; /* |link(q)=loop_list(s)| */
15682 do {  
15683   mp_get_x_next(mp);
15684   if ( m!=expr_base ) {
15685     mp_scan_suffix(mp);
15686   } else { 
15687     if ( mp->cur_cmd>=colon ) if ( mp->cur_cmd<=comma ) 
15688           goto CONTINUE;
15689     mp_scan_expression(mp);
15690     if ( mp->cur_cmd==step_token ) if ( q==loop_list_loc(s) ) {
15691       @<Prepare for step-until construction and |break|@>;
15692     }
15693     mp->cur_exp=mp_stash_cur_exp(mp);
15694   }
15695   link(q)=mp_get_avail(mp); q=link(q); 
15696   info(q)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15697 CONTINUE:
15698   ;
15699 } while (mp->cur_cmd==comma)
15700
15701 @ @<Prepare for step-until construction and |break|@>=
15702
15703   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "initial value");
15704   pp=mp_get_node(mp, progression_node_size); value(pp)=mp->cur_exp;
15705   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15706   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "step size");
15707   step_size(pp)=mp->cur_exp;
15708   if ( mp->cur_cmd!=until_token ) { 
15709     mp_missing_err(mp, "until");
15710 @.Missing `until'@>
15711     help2("I assume you meant to say `until' after `step'.")
15712       ("So I'll look for the final value and colon next.");
15713     mp_back_error(mp);
15714   }
15715   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
15716   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_for(mp, "final value");
15717   final_value(pp)=mp->cur_exp; loop_list(s)=pp;
15718   loop_type(s)=progression_flag; 
15719   break;
15720 }
15721
15722 @ The last case is when we have just seen ``\&{within}'', and we need to
15723 parse a picture expression and prepare to iterate over it.
15724
15725 @<Set up a picture iteration@>=
15726 { mp_get_x_next(mp);
15727   mp_scan_expression(mp);
15728   @<Make sure the current expression is a known picture@>;
15729   loop_type(s)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
15730   q=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
15731   if ( q!= null ) 
15732     if ( is_start_or_stop(q) )
15733       if ( mp_skip_1component(mp, q)==null ) q=link(q);
15734   loop_list(s)=q;
15735 }
15736
15737 @ @<Make sure the current expression is a known picture@>=
15738 if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
15739   mp_disp_err(mp, null,"Improper iteration spec has been replaced by nullpicture");
15740   help1("When you say `for x in p', p must be a known picture.");
15741   mp_put_get_flush_error(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
15742   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_picture_type;
15743 }
15744
15745 @* \[35] File names.
15746 It's time now to fret about file names.  Besides the fact that different
15747 operating systems treat files in different ways, we must cope with the
15748 fact that completely different naming conventions are used by different
15749 groups of people. The following programs show what is required for one
15750 particular operating system; similar routines for other systems are not
15751 difficult to devise.
15752 @^system dependencies@>
15753
15754 \MP\ assumes that a file name has three parts: the name proper; its
15755 ``extension''; and a ``file area'' where it is found in an external file
15756 system.  The extension of an input file is assumed to be
15757 `\.{.mp}' unless otherwise specified; it is `\.{.log}' on the
15758 transcript file that records each run of \MP; it is `\.{.tfm}' on the font
15759 metric files that describe characters in any fonts created by \MP; it is
15760 `\.{.ps}' or `.{\it nnn}' for some number {\it nnn} on the \ps\ output files;
15761 and it is `\.{.mem}' on the mem files written by \.{INIMP} to initialize \MP.
15762 The file area can be arbitrary on input files, but files are usually
15763 output to the user's current area.  If an input file cannot be
15764 found on the specified area, \MP\ will look for it on a special system
15765 area; this special area is intended for commonly used input files.
15766
15767 Simple uses of \MP\ refer only to file names that have no explicit
15768 extension or area. For example, a person usually says `\.{input} \.{cmr10}'
15769 instead of `\.{input} \.{cmr10.new}'. Simple file
15770 names are best, because they make the \MP\ source files portable;
15771 whenever a file name consists entirely of letters and digits, it should be
15772 treated in the same way by all implementations of \MP. However, users
15773 need the ability to refer to other files in their environment, especially
15774 when responding to error messages concerning unopenable files; therefore
15775 we want to let them use the syntax that appears in their favorite
15776 operating system.
15777
15778 @ \MP\ uses the same conventions that have proved to be satisfactory for
15779 \TeX\ and \MF. In order to isolate the system-dependent aspects of file names,
15780 @^system dependencies@>
15781 the system-independent parts of \MP\ are expressed in terms
15782 of three system-dependent
15783 procedures called |begin_name|, |more_name|, and |end_name|. In
15784 essence, if the user-specified characters of the file name are $c_1\ldots c_n$,
15785 the system-independent driver program does the operations
15786 $$|begin_name|;\,|more_name|(c_1);\,\ldots\,;|more_name|(c_n);
15787 \,|end_name|.$$
15788 These three procedures communicate with each other via global variables.
15789 Afterwards the file name will appear in the string pool as three strings
15790 called |cur_name|\penalty10000\hskip-.05em,
15791 |cur_area|, and |cur_ext|; the latter two are null (i.e.,
15792 |""|), unless they were explicitly specified by the user.
15793
15794 Actually the situation is slightly more complicated, because \MP\ needs
15795 to know when the file name ends. The |more_name| routine is a function
15796 (with side effects) that returns |true| on the calls |more_name|$(c_1)$,
15797 \dots, |more_name|$(c_{n-1})$. The final call |more_name|$(c_n)$
15798 returns |false|; or, it returns |true| and $c_n$ is the last character
15799 on the current input line. In other words,
15800 |more_name| is supposed to return |true| unless it is sure that the
15801 file name has been completely scanned; and |end_name| is supposed to be able
15802 to finish the assembly of |cur_name|, |cur_area|, and |cur_ext| regardless of
15803 whether $|more_name|(c_n)$ returned |true| or |false|.
15804
15805 @<Glob...@>=
15806 char * cur_name; /* name of file just scanned */
15807 char * cur_area; /* file area just scanned, or \.{""} */
15808 char * cur_ext; /* file extension just scanned, or \.{""} */
15809
15810 @ It is easier to maintain reference counts if we assign initial values.
15811
15812 @<Set init...@>=
15813 mp->cur_name=xstrdup(""); 
15814 mp->cur_area=xstrdup(""); 
15815 mp->cur_ext=xstrdup("");
15816
15817 @ @<Dealloc variables@>=
15818 xfree(mp->cur_area);
15819 xfree(mp->cur_name);
15820 xfree(mp->cur_ext);
15821
15822 @ The file names we shall deal with for illustrative purposes have the
15823 following structure:  If the name contains `\.>' or `\.:', the file area
15824 consists of all characters up to and including the final such character;
15825 otherwise the file area is null.  If the remaining file name contains
15826 `\..', the file extension consists of all such characters from the first
15827 remaining `\..' to the end, otherwise the file extension is null.
15828 @^system dependencies@>
15829
15830 We can scan such file names easily by using two global variables that keep track
15831 of the occurrences of area and extension delimiters.  Note that these variables
15832 cannot be of type |pool_pointer| because a string pool compaction could occur
15833 while scanning a file name.
15834
15835 @<Glob...@>=
15836 integer area_delimiter;
15837   /* most recent `\.>' or `\.:' relative to |str_start[str_ptr]| */
15838 integer ext_delimiter; /* the relevant `\..', if any */
15839
15840 @ Input files that can't be found in the user's area may appear in standard
15841 system areas called |MP_area| and |MF_area|.  (The latter is used when the file
15842 extension is |".mf"|.)  The standard system area for font metric files
15843 to be read is |MP_font_area|.
15844 This system area name will, of course, vary from place to place.
15845 @^system dependencies@>
15846
15847 @d MP_area "MPinputs:"
15848 @.MPinputs@>
15849 @d MF_area "MFinputs:"
15850 @.MFinputs@>
15851 @d MP_font_area ""
15852 @.TeXfonts@>
15853
15854 @ Here now is the first of the system-dependent routines for file name scanning.
15855 @^system dependencies@>
15856
15857 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15858 void mp_begin_name (MP mp) { 
15859   xfree(mp->cur_name); 
15860   xfree(mp->cur_area); 
15861   xfree(mp->cur_ext);
15862   mp->area_delimiter=-1; 
15863   mp->ext_delimiter=-1;
15864 }
15865
15866 @ And here's the second.
15867 @^system dependencies@>
15868
15869 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15870 boolean mp_more_name (MP mp, ASCII_code c) { 
15871   if (c==' ') {
15872     return false;
15873   } else { 
15874     if ( (c=='>')||(c==':') ) { 
15875       mp->area_delimiter=mp->pool_ptr; 
15876       mp->ext_delimiter=-1;
15877     } else if ( (c=='.')&&(mp->ext_delimiter<0) ) {
15878       mp->ext_delimiter=mp->pool_ptr;
15879     }
15880     str_room(1); append_char(c); /* contribute |c| to the current string */
15881     return true;
15882   }
15883 }
15884
15885 @ The third.
15886 @^system dependencies@>
15887
15888 @d copy_pool_segment(A,B,C) { 
15889       A = xmalloc(C+1,sizeof(char)); 
15890       strncpy(A,(char *)(mp->str_pool+B),C);  
15891       A[C] = 0;}
15892
15893 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15894 void mp_end_name (MP mp) {
15895   pool_pointer s; /* length of area, name, and extension */
15896   unsigned int len;
15897   /* "my/w.mp" */
15898   s = mp->str_start[mp->str_ptr];
15899   if ( mp->area_delimiter<0 ) {    
15900     mp->cur_area=xstrdup("");
15901   } else {
15902     len = mp->area_delimiter-s; 
15903     copy_pool_segment(mp->cur_area,s,len);
15904     s += len+1;
15905   }
15906   if ( mp->ext_delimiter<0 ) {
15907     mp->cur_ext=xstrdup("");
15908     len = mp->pool_ptr-s; 
15909   } else {
15910     copy_pool_segment(mp->cur_ext,mp->ext_delimiter,(mp->pool_ptr-mp->ext_delimiter));
15911     len = mp->ext_delimiter-s;
15912   }
15913   copy_pool_segment(mp->cur_name,s,len);
15914   mp->pool_ptr=s; /* don't need this partial string */
15915 }
15916
15917 @ Conversely, here is a routine that takes three strings and prints a file
15918 name that might have produced them. (The routine is system dependent, because
15919 some operating systems put the file area last instead of first.)
15920 @^system dependencies@>
15921
15922 @<Basic printing...@>=
15923 void mp_print_file_name (MP mp, char * n, char * a, char * e) { 
15924   mp_print(mp, a); mp_print(mp, n); mp_print(mp, e);
15925 };
15926
15927 @ Another system-dependent routine is needed to convert three internal
15928 \MP\ strings
15929 to the |name_of_file| value that is used to open files. The present code
15930 allows both lowercase and uppercase letters in the file name.
15931 @^system dependencies@>
15932
15933 @d append_to_name(A) { c=(A); 
15934   if ( k<file_name_size ) {
15935     mp->name_of_file[k]=xchr(c);
15936     incr(k);
15937   }
15938 }
15939
15940 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
15941 void mp_pack_file_name (MP mp, char *n, char *a, char *e) {
15942   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
15943   ASCII_code c; /* character being packed */
15944   char *j; /* a character  index */
15945   k=0;
15946   assert(n);
15947   if (a!=NULL) {
15948     for (j=a;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15949   }
15950   for (j=n;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15951   if (e!=NULL) {
15952     for (j=e;*j;j++) { append_to_name(*j); }
15953   }
15954   mp->name_of_file[k]=0;
15955   mp->name_length=k; 
15956 }
15957
15958 @ @<Internal library declarations@>=
15959 void mp_pack_file_name (MP mp, char *n, char *a, char *e) ;
15960
15961 @ A messier routine is also needed, since mem file names must be scanned
15962 before \MP's string mechanism has been initialized. We shall use the
15963 global variable |MP_mem_default| to supply the text for default system areas
15964 and extensions related to mem files.
15965 @^system dependencies@>
15966
15967 @d mem_default_length 9 /* length of the |MP_mem_default| string */
15968 @d mem_ext_length 4 /* length of its `\.{.mem}' part */
15969 @d mem_extension ".mem" /* the extension, as a \.{WEB} constant */
15970
15971 @<Glob...@>=
15972 char *MP_mem_default;
15973 char *mem_name; /* for commandline */
15974
15975 @ @<Option variables@>=
15976 char *mem_name; /* for commandline */
15977
15978 @ @<Allocate or initialize ...@>=
15979 mp->MP_mem_default = xstrdup("plain.mem");
15980 mp->mem_name = xstrdup(opt->mem_name);
15981 @.plain@>
15982 @^system dependencies@>
15983
15984 @ @<Dealloc variables@>=
15985 xfree(mp->MP_mem_default);
15986 xfree(mp->mem_name);
15987
15988 @ @<Check the ``constant'' values for consistency@>=
15989 if ( mem_default_length>file_name_size ) mp->bad=20;
15990
15991 @ Here is the messy routine that was just mentioned. It sets |name_of_file|
15992 from the first |n| characters of |MP_mem_default|, followed by
15993 |buffer[a..b-1]|, followed by the last |mem_ext_length| characters of
15994 |MP_mem_default|.
15995
15996 We dare not give error messages here, since \MP\ calls this routine before
15997 the |error| routine is ready to roll. Instead, we simply drop excess characters,
15998 since the error will be detected in another way when a strange file name
15999 isn't found.
16000 @^system dependencies@>
16001
16002 @c void mp_pack_buffered_name (MP mp,small_number n, integer a,
16003                                integer b) {
16004   integer k; /* number of positions filled in |name_of_file| */
16005   ASCII_code c; /* character being packed */
16006   integer j; /* index into |buffer| or |MP_mem_default| */
16007   if ( n+b-a+1+mem_ext_length>file_name_size )
16008     b=a+file_name_size-n-1-mem_ext_length;
16009   k=0;
16010   for (j=0;j<n;j++) {
16011     append_to_name(xord((int)mp->MP_mem_default[j]));
16012   }
16013   for (j=a;j<b;j++) {
16014     append_to_name(mp->buffer[j]);
16015   }
16016   for (j=mem_default_length-mem_ext_length;
16017       j<mem_default_length;j++) {
16018     append_to_name(xord((int)mp->MP_mem_default[j]));
16019   } 
16020   mp->name_of_file[k]=0;
16021   mp->name_length=k; 
16022 }
16023
16024 @ Here is the only place we use |pack_buffered_name|. This part of the program
16025 becomes active when a ``virgin'' \MP\ is trying to get going, just after
16026 the preliminary initialization, or when the user is substituting another
16027 mem file by typing `\.\&' after the initial `\.{**}' prompt.  The buffer
16028 contains the first line of input in |buffer[loc..(last-1)]|, where
16029 |loc<last| and |buffer[loc]<>" "|.
16030
16031 @<Declarations@>=
16032 boolean mp_open_mem_file (MP mp) ;
16033
16034 @ @c
16035 boolean mp_open_mem_file (MP mp) {
16036   int j; /* the first space after the file name */
16037   if (mp->mem_name!=NULL) {
16038     mp->mem_file = (mp->open_file)(mp->mem_name, "rb", mp_filetype_memfile);
16039     if ( mp->mem_file ) return true;
16040   }
16041   j=loc;
16042   if ( mp->buffer[loc]=='&' ) {
16043     incr(loc); j=loc; mp->buffer[mp->last]=' ';
16044     while ( mp->buffer[j]!=' ' ) incr(j);
16045     mp_pack_buffered_name(mp, 0,loc,j); /* try first without the system file area */
16046     if ( mp_w_open_in(mp, &mp->mem_file) ) goto FOUND;
16047     wake_up_terminal;
16048     wterm_ln("Sorry, I can\'t find that mem file; will try PLAIN.");
16049 @.Sorry, I can't find...@>
16050     update_terminal;
16051   }
16052   /* now pull out all the stops: try for the system \.{plain} file */
16053   mp_pack_buffered_name(mp, mem_default_length-mem_ext_length,0,0);
16054   if ( ! mp_w_open_in(mp, &mp->mem_file) ) {
16055     wake_up_terminal;
16056     wterm_ln("I can\'t find the PLAIN mem file!\n");
16057 @.I can't find PLAIN...@>
16058 @.plain@>
16059     return false;
16060   }
16061 FOUND:
16062   loc=j; return true;
16063 }
16064
16065 @ Operating systems often make it possible to determine the exact name (and
16066 possible version number) of a file that has been opened. The following routine,
16067 which simply makes a \MP\ string from the value of |name_of_file|, should
16068 ideally be changed to deduce the full name of file~|f|, which is the file
16069 most recently opened, if it is possible to do this in a \PASCAL\ program.
16070 @^system dependencies@>
16071
16072 @<Declarations@>=
16073 #define mp_a_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16074 #define mp_b_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16075 #define mp_w_make_name_string(A,B)  mp_make_name_string(A)
16076
16077 @ @c 
16078 str_number mp_make_name_string (MP mp) {
16079   int k; /* index into |name_of_file| */
16080   str_room(mp->name_length);
16081   for (k=0;k<mp->name_length;k++) {
16082     append_char(xord((int)mp->name_of_file[k]));
16083   }
16084   return mp_make_string(mp);
16085 }
16086
16087 @ Now let's consider the ``driver''
16088 routines by which \MP\ deals with file names
16089 in a system-independent manner.  First comes a procedure that looks for a
16090 file name in the input by taking the information from the input buffer.
16091 (We can't use |get_next|, because the conversion to tokens would
16092 destroy necessary information.)
16093
16094 This procedure doesn't allow semicolons or percent signs to be part of
16095 file names, because of other conventions of \MP.
16096 {\sl The {\logos METAFONT\/}book} doesn't
16097 use semicolons or percents immediately after file names, but some users
16098 no doubt will find it natural to do so; therefore system-dependent
16099 changes to allow such characters in file names should probably
16100 be made with reluctance, and only when an entire file name that
16101 includes special characters is ``quoted'' somehow.
16102 @^system dependencies@>
16103
16104 @c void mp_scan_file_name (MP mp) { 
16105   mp_begin_name(mp);
16106   while ( mp->buffer[loc]==' ' ) incr(loc);
16107   while (1) { 
16108     if ( (mp->buffer[loc]==';')||(mp->buffer[loc]=='%') ) break;
16109     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[loc]) ) break;
16110     incr(loc);
16111   }
16112   mp_end_name(mp);
16113 }
16114
16115 @ Here is another version that takes its input from a string.
16116
16117 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16118 void mp_str_scan_file (MP mp,  str_number s) {
16119   pool_pointer p,q; /* current position and stopping point */
16120   mp_begin_name(mp);
16121   p=mp->str_start[s]; q=str_stop(s);
16122   while ( p<q ){ 
16123     if ( ! mp_more_name(mp, mp->str_pool[p]) ) break;
16124     incr(p);
16125   }
16126   mp_end_name(mp);
16127 }
16128
16129 @ And one that reads from a |char*|.
16130
16131 @<Declare subroutines for parsing file names@>=
16132 void mp_ptr_scan_file (MP mp,  char *s) {
16133   char *p, *q; /* current position and stopping point */
16134   mp_begin_name(mp);
16135   p=s; q=p+strlen(s);
16136   while ( p<q ){ 
16137     if ( ! mp_more_name(mp, *p)) break;
16138     p++;
16139   }
16140   mp_end_name(mp);
16141 }
16142
16143
16144 @ The global variable |job_name| contains the file name that was first
16145 \&{input} by the user. This name is extended by `\.{.log}' and `\.{ps}' and
16146 `\.{.mem}' and `\.{.tfm}' in order to make the names of \MP's output files.
16147
16148 @<Glob...@>=
16149 char *job_name; /* principal file name */
16150 boolean log_opened; /* has the transcript file been opened? */
16151 char *log_name; /* full name of the log file */
16152
16153 @ @<Option variables@>=
16154 char *job_name; /* principal file name */
16155
16156 @ Initially |job_name=NULL|; it becomes nonzero as soon as the true name is known.
16157 We have |job_name=NULL| if and only if the `\.{log}' file has not been opened,
16158 except of course for a short time just after |job_name| has become nonzero.
16159
16160 @<Allocate or ...@>=
16161 mp->job_name=opt->job_name; 
16162 mp->log_opened=false;
16163
16164 @ @<Dealloc variables@>=
16165 xfree(mp->job_name);
16166
16167 @ Here is a routine that manufactures the output file names, assuming that
16168 |job_name<>0|. It ignores and changes the current settings of |cur_area|
16169 and |cur_ext|.
16170
16171 @d pack_cur_name mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext)
16172
16173 @<Declarations@>=
16174 void mp_pack_job_name (MP mp, char *s) ;
16175
16176 @ @c void mp_pack_job_name (MP mp, char  *s) { /* |s = ".log"|, |".mem"|, |".ps"|, or .\\{nnn} */
16177   xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(mp->job_name);
16178   xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16179   xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext=xstrdup(s);
16180   pack_cur_name;
16181 }
16182
16183 @ If some trouble arises when \MP\ tries to open a file, the following
16184 routine calls upon the user to supply another file name. Parameter~|s|
16185 is used in the error message to identify the type of file; parameter~|e|
16186 is the default extension if none is given. Upon exit from the routine,
16187 variables |cur_name|, |cur_area|, |cur_ext|, and |name_of_file| are
16188 ready for another attempt at file opening.
16189
16190 @<Declarations@>=
16191 void mp_prompt_file_name (MP mp,char * s, char * e) ;
16192
16193 @ @c void mp_prompt_file_name (MP mp,char * s, char * e) {
16194   size_t k; /* index into |buffer| */
16195   char * saved_cur_name;
16196   if ( mp->interaction==mp_scroll_mode ) 
16197         wake_up_terminal;
16198   if (strcmp(s,"input file name")==0) {
16199         print_err("I can\'t find file `");
16200 @.I can't find file x@>
16201   } else {
16202         print_err("I can\'t write on file `");
16203   }
16204 @.I can't write on file x@>
16205   mp_print_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area,mp->cur_ext); 
16206   mp_print(mp, "'.");
16207   if (strcmp(e,"")==0) 
16208         mp_show_context(mp);
16209   mp_print_nl(mp, "Please type another "); mp_print(mp, s);
16210 @.Please type...@>
16211   if ( mp->interaction<mp_scroll_mode )
16212     mp_fatal_error(mp, "*** (job aborted, file error in nonstop mode)");
16213 @.job aborted, file error...@>
16214   saved_cur_name = xstrdup(mp->cur_name);
16215   clear_terminal; prompt_input(": "); @<Scan file name in the buffer@>;
16216   if (strcmp(mp->cur_ext,"")==0) 
16217         mp->cur_ext=e;
16218   if (strlen(mp->cur_name)==0) {
16219     mp->cur_name=saved_cur_name;
16220   } else {
16221     xfree(saved_cur_name);
16222   }
16223   pack_cur_name;
16224 }
16225
16226 @ @<Scan file name in the buffer@>=
16227
16228   mp_begin_name(mp); k=mp->first;
16229   while ( (mp->buffer[k]==' ')&&(k<mp->last) ) incr(k);
16230   while (1) { 
16231     if ( k==mp->last ) break;
16232     if ( ! mp_more_name(mp, mp->buffer[k]) ) break;
16233     incr(k);
16234   }
16235   mp_end_name(mp);
16236 }
16237
16238 @ The |open_log_file| routine is used to open the transcript file and to help
16239 it catch up to what has previously been printed on the terminal.
16240
16241 @c void mp_open_log_file (MP mp) {
16242   int old_setting; /* previous |selector| setting */
16243   int k; /* index into |months| and |buffer| */
16244   int l; /* end of first input line */
16245   integer m; /* the current month */
16246   char *months="JANFEBMARAPRMAYJUNJULAUGSEPOCTNOVDEC"; 
16247     /* abbreviations of month names */
16248   old_setting=mp->selector;
16249   if ( mp->job_name==NULL ) {
16250      mp->job_name=xstrdup("mpout");
16251   }
16252   mp_pack_job_name(mp,".log");
16253   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->log_file, mp_filetype_log) ) {
16254     @<Try to get a different log file name@>;
16255   }
16256   mp->log_name=xstrdup(mp->name_of_file);
16257   mp->selector=log_only; mp->log_opened=true;
16258   @<Print the banner line, including the date and time@>;
16259   mp->input_stack[mp->input_ptr]=mp->cur_input; 
16260     /* make sure bottom level is in memory */
16261   mp_print_nl(mp, "**");
16262 @.**@>
16263   l=mp->input_stack[0].limit_field-1; /* last position of first line */
16264   for (k=0;k<=l;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
16265   mp_print_ln(mp); /* now the transcript file contains the first line of input */
16266   mp->selector=old_setting+2; /* |log_only| or |term_and_log| */
16267 }
16268
16269 @ @<Dealloc variables@>=
16270 xfree(mp->log_name);
16271
16272 @ Sometimes |open_log_file| is called at awkward moments when \MP\ is
16273 unable to print error messages or even to |show_context|.
16274 The |prompt_file_name| routine can result in a |fatal_error|, but the |error|
16275 routine will not be invoked because |log_opened| will be false.
16276
16277 The normal idea of |mp_batch_mode| is that nothing at all should be written
16278 on the terminal. However, in the unusual case that
16279 no log file could be opened, we make an exception and allow
16280 an explanatory message to be seen.
16281
16282 Incidentally, the program always refers to the log file as a `\.{transcript
16283 file}', because some systems cannot use the extension `\.{.log}' for
16284 this file.
16285
16286 @<Try to get a different log file name@>=
16287 {  
16288   mp->selector=term_only;
16289   mp_prompt_file_name(mp, "transcript file name",".log");
16290 }
16291
16292 @ @<Print the banner...@>=
16293
16294   wlog(banner);
16295   mp_print(mp, mp->mem_ident); mp_print(mp, "  ");
16296   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day])); 
16297   mp_print_char(mp, ' ');
16298   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
16299   for (k=3*m-3;k<3*m;k++) { wlog_chr(months[k]); }
16300   mp_print_char(mp, ' '); 
16301   mp_print_int(mp, mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year])); 
16302   mp_print_char(mp, ' ');
16303   m=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]);
16304   mp_print_dd(mp, m / 60); mp_print_char(mp, ':'); mp_print_dd(mp, m % 60);
16305 }
16306
16307 @ The |try_extension| function tries to open an input file determined by
16308 |cur_name|, |cur_area|, and the argument |ext|.  It returns |false| if it
16309 can't find the file in |cur_area| or the appropriate system area.
16310
16311 @c boolean mp_try_extension (MP mp,char *ext) { 
16312   mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,mp->cur_area, ext);
16313   in_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16314   in_area=xstrdup(mp->cur_area);
16315   if ( mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16316     return true;
16317   } else { 
16318     if (strcmp(ext,".mf")==0 ) in_area=xstrdup(MF_area);
16319     else in_area=xstrdup(MP_area);
16320     mp_pack_file_name(mp, mp->cur_name,in_area,ext);
16321     return mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program);
16322   }
16323   return false;
16324 }
16325
16326 @ Let's turn now to the procedure that is used to initiate file reading
16327 when an `\.{input}' command is being processed.
16328
16329 @c void mp_start_input (MP mp) { /* \MP\ will \.{input} something */
16330   char *fname = NULL;
16331   @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>;
16332   while (1) { 
16333     mp_begin_file_reading(mp); /* set up |cur_file| and new level of input */
16334     if ( strlen(mp->cur_ext)==0 ) {
16335       if ( mp_try_extension(mp, ".mp") ) break;
16336       else if ( mp_try_extension(mp, "") ) break;
16337       else if ( mp_try_extension(mp, ".mf") ) break;
16338       /* |else do_nothing; | */
16339     } else if ( mp_try_extension(mp, mp->cur_ext) ) {
16340       break;
16341     }
16342     mp_end_file_reading(mp); /* remove the level that didn't work */
16343     mp_prompt_file_name(mp, "input file name","");
16344   }
16345   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16346   fname = xstrdup(mp->name_of_file);
16347   if ( mp->job_name==NULL ) {
16348     mp->job_name=xstrdup(mp->cur_name); 
16349     mp_open_log_file(mp);
16350   } /* |open_log_file| doesn't |show_context|, so |limit|
16351         and |loc| needn't be set to meaningful values yet */
16352   if ( ((int)mp->term_offset+(int)strlen(fname)) > (mp->max_print_line-2)) mp_print_ln(mp);
16353   else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, ' ');
16354   mp_print_char(mp, '('); incr(mp->open_parens); mp_print(mp, fname); 
16355   xfree(fname);
16356   update_terminal;
16357   @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>;
16358   @<Read the first line of the new file@>;
16359 }
16360
16361 @ This code should be omitted if |a_make_name_string| returns something other
16362 than just a copy of its argument and the full file name is needed for opening
16363 \.{MPX} files or implementing the switch-to-editor option.
16364 @^system dependencies@>
16365
16366 @<Flush |name| and replace it with |cur_name| if it won't be needed@>=
16367 mp_flush_string(mp, name); name=rts(mp->cur_name); xfree(mp->cur_name)
16368
16369 @ If the file is empty, it is considered to contain a single blank line,
16370 so there is no need to test the return value.
16371
16372 @<Read the first line...@>=
16373
16374   line=1;
16375   (void)mp_input_ln(mp, cur_file ); 
16376   mp_firm_up_the_line(mp);
16377   mp->buffer[limit]='%'; mp->first=limit+1; loc=start;
16378 }
16379
16380 @ @<Put the desired file name in |(cur_name,cur_ext,cur_area)|@>=
16381 while ( token_state &&(loc==null) ) mp_end_token_list(mp);
16382 if ( token_state ) { 
16383   print_err("File names can't appear within macros");
16384 @.File names can't...@>
16385   help3("Sorry...I've converted what follows to tokens,")
16386     ("possibly garbaging the name you gave.")
16387     ("Please delete the tokens and insert the name again.");
16388   mp_error(mp);
16389 }
16390 if ( file_state ) {
16391   mp_scan_file_name(mp);
16392 } else { 
16393    xfree(mp->cur_name); mp->cur_name=xstrdup(""); 
16394    xfree(mp->cur_ext);  mp->cur_ext =xstrdup(""); 
16395    xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(""); 
16396 }
16397
16398 @ The following simple routine starts reading the \.{MPX} file associated
16399 with the current input file.
16400
16401 @c void mp_start_mpx_input (MP mp) {
16402   char *origname = NULL; /* a copy of nameoffile */
16403   mp_pack_file_name(mp, in_name, in_area, ".mpx");
16404   @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16405     |goto not_found| if there is a problem@>;
16406   mp_begin_file_reading(mp);
16407   if ( ! mp_a_open_in(mp, &cur_file, mp_filetype_program) ) {
16408     mp_end_file_reading(mp);
16409     goto NOT_FOUND;
16410   }
16411   name=mp_a_make_name_string(mp, cur_file);
16412   mp->mpx_name[index]=name; add_str_ref(name);
16413   @<Read the first line of the new file@>;
16414   return;
16415 NOT_FOUND: 
16416     @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>;
16417   xfree(origname);
16418 }
16419
16420 @ This should ideally be changed to do whatever is necessary to create the
16421 \.{MPX} file given by |name_of_file| if it does not exist or if it is out
16422 of date.  This requires invoking \.{MPtoTeX} on the |origname| and passing
16423 the results through \TeX\ and \.{DVItoMP}.  (It is possible to use a
16424 completely different typesetting program if suitable postprocessor is
16425 available to perform the function of \.{DVItoMP}.)
16426 @^system dependencies@>
16427
16428 @ @<Exported types@>=
16429 typedef int (*mp_run_make_mpx_command)(MP mp, char *origname, char *mtxname);
16430
16431 @ @<Glob...@>=
16432 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16433
16434 @ @<Option variables@>=
16435 mp_run_make_mpx_command run_make_mpx;
16436
16437 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16438 set_callback_option(run_make_mpx);
16439
16440 @ @<Internal library declarations@>=
16441 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname);
16442
16443 @ The default does nothing.
16444 @c 
16445 int mp_run_make_mpx (MP mp, char *origname, char *mtxname) {
16446   if (mp && origname && mtxname) /* for -W */
16447     return false;
16448   return false;
16449 }
16450
16451 @ @<Try to make sure |name_of_file| refers to a valid \.{MPX} file and
16452   |goto not_found| if there is a problem@>=
16453 origname = mp_xstrdup(mp,mp->name_of_file);
16454 *(origname+strlen(origname)-1)=0; /* drop the x */
16455 if (!(mp->run_make_mpx)(mp, origname, mp->name_of_file))
16456   goto NOT_FOUND 
16457
16458 @ @<Explain that the \.{MPX} file can't be read and |succumb|@>=
16459 if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16460 mp_print_nl(mp, ">> ");
16461 mp_print(mp, origname);
16462 mp_print_nl(mp, ">> ");
16463 mp_print(mp, mp->name_of_file);
16464 mp_print_nl(mp, "! Unable to make mpx file");
16465 help4("The two files given above are one of your source files")
16466   ("and an auxiliary file I need to read to find out what your")
16467   ("btex..etex blocks mean. If you don't know why I had trouble,")
16468   ("try running it manually through MPtoTeX, TeX, and DVItoMP");
16469 succumb;
16470
16471 @ The last file-opening commands are for files accessed via the \&{readfrom}
16472 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
16473 operator and the \&{write} command.  Such files are stored in separate arrays.
16474 @:write_}{\&{write} primitive@>
16475
16476 @<Types in the outer block@>=
16477 typedef unsigned int readf_index; /* |0..max_read_files| */
16478 typedef unsigned int write_index;  /* |0..max_write_files| */
16479
16480 @ @<Glob...@>=
16481 readf_index max_read_files; /* maximum number of simultaneously open \&{readfrom} files */
16482 void ** rd_file; /* \&{readfrom} files */
16483 char ** rd_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16484 readf_index read_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16485 write_index max_write_files; /* maximum number of simultaneously open \&{write} */
16486 void ** wr_file; /* \&{write} files */
16487 char ** wr_fname; /* corresponding file name or 0 if file not open */
16488 write_index write_files; /* number of valid entries in the above arrays */
16489
16490 @ @<Allocate or initialize ...@>=
16491 mp->max_read_files=8;
16492 mp->rd_file = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(void *));
16493 mp->rd_fname = xmalloc((mp->max_read_files+1),sizeof(char *));
16494 memset(mp->rd_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_read_files+1));
16495 mp->read_files=0;
16496 mp->max_write_files=8;
16497 mp->wr_file = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(void *));
16498 mp->wr_fname = xmalloc((mp->max_write_files+1),sizeof(char *));
16499 memset(mp->wr_fname, 0, sizeof(char *)*(mp->max_write_files+1));
16500 mp->write_files=0;
16501
16502
16503 @ This routine starts reading the file named by string~|s| without setting
16504 |loc|, |limit|, or |name|.  It returns |false| if the file is empty or cannot
16505 be opened.  Otherwise it updates |rd_file[n]| and |rd_fname[n]|.
16506
16507 @c boolean mp_start_read_input (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16508   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16509   pack_cur_name;
16510   mp_begin_file_reading(mp);
16511   if ( ! mp_a_open_in(mp, &mp->rd_file[n], (mp_filetype_text+n)) ) 
16512         goto NOT_FOUND;
16513   if ( ! mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) {
16514     (mp->close_file)(mp->rd_file[n]); 
16515         goto NOT_FOUND; 
16516   }
16517   mp->rd_fname[n]=xstrdup(mp->name_of_file);
16518   return true;
16519 NOT_FOUND: 
16520   mp_end_file_reading(mp);
16521   return false;
16522 }
16523
16524 @ Open |wr_file[n]| using file name~|s| and update |wr_fname[n]|.
16525
16526 @<Declarations@>=
16527 void mp_open_write_file (MP mp, char *s, readf_index  n) ;
16528
16529 @ @c void mp_open_write_file (MP mp,char *s, readf_index  n) {
16530   mp_ptr_scan_file(mp, s);
16531   pack_cur_name;
16532   while ( ! mp_a_open_out(mp, &mp->wr_file[n], (mp_filetype_text+n)) )
16533     mp_prompt_file_name(mp, "file name for write output","");
16534   mp->wr_fname[n]=xstrdup(mp->name_of_file);
16535 }
16536
16537
16538 @* \[36] Introduction to the parsing routines.
16539 We come now to the central nervous system that sparks many of \MP's activities.
16540 By evaluating expressions, from their primary constituents to ever larger
16541 subexpressions, \MP\ builds the structures that ultimately define complete
16542 pictures or fonts of type.
16543
16544 Four mutually recursive subroutines are involved in this process: We call them
16545 $$\hbox{|scan_primary|, |scan_secondary|, |scan_tertiary|,
16546 and |scan_expression|.}$$
16547 @^recursion@>
16548 Each of them is parameterless and begins with the first token to be scanned
16549 already represented in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. After execution,
16550 the value of the primary or secondary or tertiary or expression that was
16551 found will appear in the global variables |cur_type| and |cur_exp|. The
16552 token following the expression will be represented in |cur_cmd|, |cur_mod|,
16553 and |cur_sym|.
16554
16555 Technically speaking, the parsing algorithms are ``LL(1),'' more or less;
16556 backup mechanisms have been added in order to provide reasonable error
16557 recovery.
16558
16559 @<Glob...@>=
16560 small_number cur_type; /* the type of the expression just found */
16561 integer cur_exp; /* the value of the expression just found */
16562
16563 @ @<Set init...@>=
16564 mp->cur_exp=0;
16565
16566 @ Many different kinds of expressions are possible, so it is wise to have
16567 precise descriptions of what |cur_type| and |cur_exp| mean in all cases:
16568
16569 \smallskip\hang
16570 |cur_type=mp_vacuous| means that this expression didn't turn out to have a
16571 value at all, because it arose from a \&{begingroup}$\,\ldots\,$\&{endgroup}
16572 construction in which there was no expression before the \&{endgroup}.
16573 In this case |cur_exp| has some irrelevant value.
16574
16575 \smallskip\hang
16576 |cur_type=mp_boolean_type| means that |cur_exp| is either |true_code|
16577 or |false_code|.
16578
16579 \smallskip\hang
16580 |cur_type=mp_unknown_boolean| means that |cur_exp| points to a capsule
16581 node that is in the ring of variables equivalent
16582 to at least one undefined boolean variable.
16583
16584 \smallskip\hang
16585 |cur_type=mp_string_type| means that |cur_exp| is a string number (i.e., an
16586 integer in the range |0<=cur_exp<str_ptr|). That string's reference count
16587 includes this particular reference.
16588
16589 \smallskip\hang
16590 |cur_type=mp_unknown_string| means that |cur_exp| points to a capsule
16591 node that is in the ring of variables equivalent
16592 to at least one undefined string variable.
16593
16594 \smallskip\hang
16595 |cur_type=mp_pen_type| means that |cur_exp| points to a node in a pen.  Nobody
16596 else points to any of the nodes in this pen.  The pen may be polygonal or
16597 elliptical.
16598
16599 \smallskip\hang
16600 |cur_type=mp_unknown_pen| means that |cur_exp| points to a capsule
16601 node that is in the ring of variables equivalent
16602 to at least one undefined pen variable.
16603
16604 \smallskip\hang
16605 |cur_type=mp_path_type| means that |cur_exp| points to a the first node of
16606 a path; nobody else points to this particular path. The control points of
16607 the path will have been chosen.
16608
16609 \smallskip\hang
16610 |cur_type=mp_unknown_path| means that |cur_exp| points to a capsule
16611 node that is in the ring of variables equivalent
16612 to at least one undefined path variable.
16613
16614 \smallskip\hang
16615 |cur_type=mp_picture_type| means that |cur_exp| points to an edge header node.
16616 There may be other pointers to this particular set of edges.  The header node
16617 contains a reference count that includes this particular reference.
16618
16619 \smallskip\hang
16620 |cur_type=mp_unknown_picture| means that |cur_exp| points to a capsule
16621 node that is in the ring of variables equivalent
16622 to at least one undefined picture variable.
16623
16624 \smallskip\hang
16625 |cur_type=mp_transform_type| means that |cur_exp| points to a |mp_transform_type|
16626 capsule node. The |value| part of this capsule
16627 points to a transform node that contains six numeric values,
16628 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16629
16630 \smallskip\hang
16631 |cur_type=mp_color_type| means that |cur_exp| points to a |color_type|
16632 capsule node. The |value| part of this capsule
16633 points to a color node that contains three numeric values,
16634 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16635
16636 \smallskip\hang
16637 |cur_type=mp_cmykcolor_type| means that |cur_exp| points to a |mp_cmykcolor_type|
16638 capsule node. The |value| part of this capsule
16639 points to a color node that contains four numeric values,
16640 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16641
16642 \smallskip\hang
16643 |cur_type=mp_pair_type| means that |cur_exp| points to a capsule
16644 node whose type is |mp_pair_type|. The |value| part of this capsule
16645 points to a pair node that contains two numeric values,
16646 each of which is |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|, or |known|.
16647
16648 \smallskip\hang
16649 |cur_type=mp_known| means that |cur_exp| is a |scaled| value.
16650
16651 \smallskip\hang
16652 |cur_type=mp_dependent| means that |cur_exp| points to a capsule node whose type
16653 is |dependent|. The |dep_list| field in this capsule points to the associated
16654 dependency list.
16655
16656 \smallskip\hang
16657 |cur_type=mp_proto_dependent| means that |cur_exp| points to a |mp_proto_dependent|
16658 capsule node. The |dep_list| field in this capsule
16659 points to the associated dependency list.
16660
16661 \smallskip\hang
16662 |cur_type=independent| means that |cur_exp| points to a capsule node
16663 whose type is |independent|. This somewhat unusual case can arise, for
16664 example, in the expression
16665 `$x+\&{begingroup}\penalty0\,\&{string}\,x; 0\,\&{endgroup}$'.
16666
16667 \smallskip\hang
16668 |cur_type=mp_token_list| means that |cur_exp| points to a linked list of
16669 tokens. This case arises only on the left-hand side of an assignment
16670 (`\.{:=}') operation, under very special circumstances.
16671
16672 \smallskip\noindent
16673 The possible settings of |cur_type| have been listed here in increasing
16674 numerical order. Notice that |cur_type| will never be |mp_numeric_type| or
16675 |suffixed_macro| or |mp_unsuffixed_macro|, although variables of those types
16676 are allowed.  Conversely, \MP\ has no variables of type |mp_vacuous| or
16677 |token_list|.
16678
16679 @ Capsules are two-word nodes that have a similar meaning
16680 to |cur_type| and |cur_exp|. Such nodes have |name_type=capsule|
16681 and |link<=mp_void|; and their |type| field is one of the possibilities for
16682 |cur_type| listed above.
16683
16684 The |value| field of a capsule is, in most cases, the value that
16685 corresponds to its |type|, as |cur_exp| corresponds to |cur_type|.
16686 However, when |cur_exp| would point to a capsule,
16687 no extra layer of indirection is present; the |value|
16688 field is what would have been called |value(cur_exp)| if it had not been
16689 encapsulated.  Furthermore, if the type is |dependent| or
16690 |mp_proto_dependent|, the |value| field of a capsule is replaced by
16691 |dep_list| and |prev_dep| fields, since dependency lists in capsules are
16692 always part of the general |dep_list| structure.
16693
16694 The |get_x_next| routine is careful not to change the values of |cur_type|
16695 and |cur_exp| when it gets an expanded token. However, |get_x_next| might
16696 call a macro, which might parse an expression, which might execute lots of
16697 commands in a group; hence it's possible that |cur_type| might change
16698 from, say, |mp_unknown_boolean| to |mp_boolean_type|, or from |dependent| to
16699 |known| or |independent|, during the time |get_x_next| is called. The
16700 programs below are careful to stash sensitive intermediate results in
16701 capsules, so that \MP's generality doesn't cause trouble.
16702
16703 Here's a procedure that illustrates these conventions. It takes
16704 the contents of $(|cur_type|\kern-.3pt,|cur_exp|\kern-.3pt)$
16705 and stashes them away in a
16706 capsule. It is not used when |cur_type=mp_token_list|.
16707 After the operation, |cur_type=mp_vacuous|; hence there is no need to
16708 copy path lists or to update reference counts, etc.
16709
16710 The special link |mp_void| is put on the capsule returned by
16711 |stash_cur_exp|, because this procedure is used to store macro parameters
16712 that must be easily distinguishable from token lists.
16713
16714 @<Declare the stashing/unstashing routines@>=
16715 pointer mp_stash_cur_exp (MP mp) {
16716   pointer p; /* the capsule that will be returned */
16717   switch (mp->cur_type) {
16718   case unknown_types:
16719   case mp_transform_type:
16720   case mp_color_type:
16721   case mp_pair_type:
16722   case mp_dependent:
16723   case mp_proto_dependent:
16724   case mp_independent: 
16725   case mp_cmykcolor_type:
16726     p=mp->cur_exp;
16727     break;
16728   default: 
16729     p=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(p)=mp_capsule;
16730     type(p)=mp->cur_type; value(p)=mp->cur_exp;
16731     break;
16732   }
16733   mp->cur_type=mp_vacuous; link(p)=mp_void; 
16734   return p;
16735 }
16736
16737 @ The inverse of |stash_cur_exp| is the following procedure, which
16738 deletes an unnecessary capsule and puts its contents into |cur_type|
16739 and |cur_exp|.
16740
16741 The program steps of \MP\ can be divided into two categories: those in
16742 which |cur_type| and |cur_exp| are ``alive'' and those in which they are
16743 ``dead,'' in the sense that |cur_type| and |cur_exp| contain relevant
16744 information or not. It's important not to ignore them when they're alive,
16745 and it's important not to pay attention to them when they're dead.
16746
16747 There's also an intermediate category: If |cur_type=mp_vacuous|, then
16748 |cur_exp| is irrelevant, hence we can proceed without caring if |cur_type|
16749 and |cur_exp| are alive or dead. In such cases we say that |cur_type|
16750 and |cur_exp| are {\sl dormant}. It is permissible to call |get_x_next|
16751 only when they are alive or dormant.
16752
16753 The \\{stash} procedure above assumes that |cur_type| and |cur_exp|
16754 are alive or dormant. The \\{unstash} procedure assumes that they are
16755 dead or dormant; it resuscitates them.
16756
16757 @<Declare the stashing/unstashing...@>=
16758 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) ;
16759
16760 @ @c
16761 void mp_unstash_cur_exp (MP mp,pointer p) { 
16762   mp->cur_type=type(p);
16763   switch (mp->cur_type) {
16764   case unknown_types:
16765   case mp_transform_type:
16766   case mp_color_type:
16767   case mp_pair_type:
16768   case mp_dependent: 
16769   case mp_proto_dependent:
16770   case mp_independent:
16771   case mp_cmykcolor_type: 
16772     mp->cur_exp=p;
16773     break;
16774   default:
16775     mp->cur_exp=value(p);
16776     mp_free_node(mp, p,value_node_size);
16777     break;
16778   }
16779 }
16780
16781 @ The following procedure prints the values of expressions in an
16782 abbreviated format. If its first parameter |p| is null, the value of
16783 |(cur_type,cur_exp)| is displayed; otherwise |p| should be a capsule
16784 containing the desired value. The second parameter controls the amount of
16785 output. If it is~0, dependency lists will be abbreviated to
16786 `\.{linearform}' unless they consist of a single term.  If it is greater
16787 than~1, complicated structures (pens, pictures, and paths) will be displayed
16788 in full.
16789
16790 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16791 @<Declare the procedure called |print_dp|@>;
16792 @<Declare the stashing/unstashing routines@>;
16793 void mp_print_exp (MP mp,pointer p, small_number verbosity) {
16794   boolean restore_cur_exp; /* should |cur_exp| be restored? */
16795   small_number t; /* the type of the expression */
16796   pointer q; /* a big node being displayed */
16797   integer v=0; /* the value of the expression */
16798   if ( p!=null ) {
16799     restore_cur_exp=false;
16800   } else { 
16801     p=mp_stash_cur_exp(mp); restore_cur_exp=true;
16802   }
16803   t=type(p);
16804   if ( t<mp_dependent ) v=value(p); else if ( t<mp_independent ) v=dep_list(p);
16805   @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>;
16806   if ( restore_cur_exp ) mp_unstash_cur_exp(mp, p);
16807 }
16808
16809 @ @<Print an abbreviated value of |v| with format depending on |t|@>=
16810 switch (t) {
16811 case mp_vacuous:mp_print(mp, "mp_vacuous"); break;
16812 case mp_boolean_type:
16813   if ( v==true_code ) mp_print(mp, "true"); else mp_print(mp, "false");
16814   break;
16815 case unknown_types: case mp_numeric_type:
16816   @<Display a variable that's been declared but not defined@>;
16817   break;
16818 case mp_string_type:
16819   mp_print_char(mp, '"'); mp_print_str(mp, v); mp_print_char(mp, '"');
16820   break;
16821 case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
16822   @<Display a complex type@>;
16823   break;
16824 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type: case mp_cmykcolor_type:
16825   if ( v==null ) mp_print_type(mp, t);
16826   else @<Display a big node@>;
16827   break;
16828 case mp_known:mp_print_scaled(mp, v); break;
16829 case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16830   mp_print_dp(mp, t,v,verbosity);
16831   break;
16832 case mp_independent:mp_print_variable_name(mp, p); break;
16833 default: mp_confusion(mp, "exp"); break;
16834 @:this can't happen exp}{\quad exp@>
16835 }
16836
16837 @ @<Display a big node@>=
16838
16839   mp_print_char(mp, '('); q=v+mp->big_node_size[t];
16840   do {  
16841     if ( type(v)==mp_known ) mp_print_scaled(mp, value(v));
16842     else if ( type(v)==mp_independent ) mp_print_variable_name(mp, v);
16843     else mp_print_dp(mp, type(v),dep_list(v),verbosity);
16844     v=v+2;
16845     if ( v!=q ) mp_print_char(mp, ',');
16846   } while (v!=q);
16847   mp_print_char(mp, ')');
16848 }
16849
16850 @ Values of type \&{picture}, \&{path}, and \&{pen} are displayed verbosely
16851 in the log file only, unless the user has given a positive value to
16852 \\{tracingonline}.
16853
16854 @<Display a complex type@>=
16855 if ( verbosity<=1 ) {
16856   mp_print_type(mp, t);
16857 } else { 
16858   if ( mp->selector==term_and_log )
16859    if ( mp->internal[mp_tracing_online]<=0 ) {
16860     mp->selector=term_only;
16861     mp_print_type(mp, t); mp_print(mp, " (see the transcript file)");
16862     mp->selector=term_and_log;
16863   };
16864   switch (t) {
16865   case mp_pen_type:mp_print_pen(mp, v,"",false); break;
16866   case mp_path_type:mp_print_path(mp, v,"",false); break;
16867   case mp_picture_type:mp_print_edges(mp, v,"",false); break;
16868   } /* there are no other cases */
16869 }
16870
16871 @ @<Declare the procedure called |print_dp|@>=
16872 void mp_print_dp (MP mp,small_number t, pointer p, 
16873                   small_number verbosity)  {
16874   pointer q; /* the node following |p| */
16875   q=link(p);
16876   if ( (info(q)==null) || (verbosity>0) ) mp_print_dependency(mp, p,t);
16877   else mp_print(mp, "linearform");
16878 }
16879
16880 @ The displayed name of a variable in a ring will not be a capsule unless
16881 the ring consists entirely of capsules.
16882
16883 @<Display a variable that's been declared but not defined@>=
16884 { mp_print_type(mp, t);
16885 if ( v!=null )
16886   { mp_print_char(mp, ' ');
16887   while ( (name_type(v)==mp_capsule) && (v!=p) ) v=value(v);
16888   mp_print_variable_name(mp, v);
16889   };
16890 }
16891
16892 @ When errors are detected during parsing, it is often helpful to
16893 display an expression just above the error message, using |exp_err|
16894 or |disp_err| instead of |print_err|.
16895
16896 @d exp_err(A) mp_disp_err(mp, null,(A)) /* displays the current expression */
16897
16898 @<Declare subroutines for printing expressions@>=
16899 void mp_disp_err (MP mp,pointer p, char *s) { 
16900   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
16901   mp_print_nl(mp, ">> ");
16902 @.>>@>
16903   mp_print_exp(mp, p,1); /* ``medium verbose'' printing of the expression */
16904   if (strlen(s)) { 
16905     mp_print_nl(mp, "! "); mp_print(mp, s);
16906 @.!\relax@>
16907   }
16908 }
16909
16910 @ If |cur_type| and |cur_exp| contain relevant information that should
16911 be recycled, we will use the following procedure, which changes |cur_type|
16912 to |known| and stores a given value in |cur_exp|. We can think of |cur_type|
16913 and |cur_exp| as either alive or dormant after this has been done,
16914 because |cur_exp| will not contain a pointer value.
16915
16916 @ @c void mp_flush_cur_exp (MP mp,scaled v) { 
16917   switch (mp->cur_type) {
16918   case unknown_types: case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_pair_type:
16919   case mp_dependent: case mp_proto_dependent: case mp_independent: case mp_cmykcolor_type:
16920     mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp); 
16921     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
16922     break;
16923   case mp_string_type:
16924     delete_str_ref(mp->cur_exp); break;
16925   case mp_pen_type: case mp_path_type: 
16926     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); break;
16927   case mp_picture_type:
16928     delete_edge_ref(mp->cur_exp); break;
16929   default: 
16930     break;
16931   }
16932   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=v;
16933 }
16934
16935 @ There's a much more general procedure that is capable of releasing
16936 the storage associated with any two-word value packet.
16937
16938 @<Declare the recycling subroutines@>=
16939 void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) ;
16940
16941 @ @c void mp_recycle_value (MP mp,pointer p) {
16942   small_number t; /* a type code */
16943   integer vv; /* another value */
16944   pointer q,r,s,pp; /* link manipulation registers */
16945   integer v=0; /* a value */
16946   t=type(p);
16947   if ( t<mp_dependent ) v=value(p);
16948   switch (t) {
16949   case undefined: case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
16950   case mp_numeric_type:
16951     break;
16952   case unknown_types:
16953     mp_ring_delete(mp, p); break;
16954   case mp_string_type:
16955     delete_str_ref(v); break;
16956   case mp_path_type: case mp_pen_type:
16957     mp_toss_knot_list(mp, v); break;
16958   case mp_picture_type:
16959     delete_edge_ref(v); break;
16960   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: case mp_color_type:
16961   case mp_transform_type:
16962     @<Recycle a big node@>; break; 
16963   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
16964     @<Recycle a dependency list@>; break;
16965   case mp_independent:
16966     @<Recycle an independent variable@>; break;
16967   case mp_token_list: case mp_structured:
16968     mp_confusion(mp, "recycle"); break;
16969 @:this can't happen recycle}{\quad recycle@>
16970   case mp_unsuffixed_macro: case mp_suffixed_macro:
16971     mp_delete_mac_ref(mp, value(p)); break;
16972   } /* there are no other cases */
16973   type(p)=undefined;
16974 }
16975
16976 @ @<Recycle a big node@>=
16977 if ( v!=null ){ 
16978   q=v+mp->big_node_size[t];
16979   do {  
16980     q=q-2; mp_recycle_value(mp, q);
16981   } while (q!=v);
16982   mp_free_node(mp, v,mp->big_node_size[t]);
16983 }
16984
16985 @ @<Recycle a dependency list@>=
16986
16987   q=dep_list(p);
16988   while ( info(q)!=null ) q=link(q);
16989   link(prev_dep(p))=link(q);
16990   prev_dep(link(q))=prev_dep(p);
16991   link(q)=null; mp_flush_node_list(mp, dep_list(p));
16992 }
16993
16994 @ When an independent variable disappears, it simply fades away, unless
16995 something depends on it. In the latter case, a dependent variable whose
16996 coefficient of dependence is maximal will take its place.
16997 The relevant algorithm is due to Ignacio~A. Zabala, who implemented it
16998 as part of his Ph.D. thesis (Stanford University, December 1982).
16999 @^Zabala Salelles, Ignacio Andres@>
17000
17001 For example, suppose that variable $x$ is being recycled, and that the
17002 only variables depending on~$x$ are $y=2x+a$ and $z=x+b$. In this case
17003 we want to make $y$ independent and $z=.5y-.5a+b$; no other variables
17004 will depend on~$y$. If $\\{tracingequations}>0$ in this situation,
17005 we will print `\.{\#\#\# -2x=-y+a}'.
17006
17007 There's a slight complication, however: An independent variable $x$
17008 can occur both in dependency lists and in proto-dependency lists.
17009 This makes it necessary to be careful when deciding which coefficient
17010 is maximal.
17011
17012 Furthermore, this complication is not so slight when
17013 a proto-dependent variable is chosen to become independent. For example,
17014 suppose that $y=2x+100a$ is proto-dependent while $z=x+b$ is dependent;
17015 then we must change $z=.5y-50a+b$ to a proto-dependency, because of the
17016 large coefficient `50'.
17017
17018 In order to deal with these complications without wasting too much time,
17019 we shall link together the occurrences of~$x$ among all the linear
17020 dependencies, maintaining separate lists for the dependent and
17021 proto-dependent cases.
17022
17023 @<Recycle an independent variable@>=
17024
17025   mp->max_c[mp_dependent]=0; mp->max_c[mp_proto_dependent]=0;
17026   mp->max_link[mp_dependent]=null; mp->max_link[mp_proto_dependent]=null;
17027   q=link(dep_head);
17028   while ( q!=dep_head ) { 
17029     s=value_loc(q); /* now |link(s)=dep_list(q)| */
17030     while (1) { 
17031       r=link(s);
17032       if ( info(r)==null ) break;;
17033       if ( info(r)!=p ) { 
17034        s=r;
17035       } else  { 
17036         t=type(q); link(s)=link(r); info(r)=q;
17037         if ( abs(value(r))>mp->max_c[t] ) {
17038           @<Record a new maximum coefficient of type |t|@>;
17039         } else { 
17040           link(r)=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=r;
17041         }
17042       }
17043     }   
17044     q=link(r);
17045   }
17046   if ( (mp->max_c[mp_dependent]>0)||(mp->max_c[mp_proto_dependent]>0) ) {
17047     @<Choose a dependent variable to take the place of the disappearing
17048     independent variable, and change all remaining dependencies
17049     accordingly@>;
17050   }
17051 }
17052
17053 @ The code for independency removal makes use of three two-word arrays.
17054
17055 @<Glob...@>=
17056 integer max_c[mp_proto_dependent+1];  /* max coefficient magnitude */
17057 pointer max_ptr[mp_proto_dependent+1]; /* where |p| occurs with |max_c| */
17058 pointer max_link[mp_proto_dependent+1]; /* other occurrences of |p| */
17059
17060 @ @<Record a new maximum coefficient...@>=
17061
17062   if ( mp->max_c[t]>0 ) {
17063     link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17064   }
17065   mp->max_c[t]=abs(value(r)); mp->max_ptr[t]=r;
17066 }
17067
17068 @ @<Choose a dependent...@>=
17069
17070   if ( (mp->max_c[mp_dependent] / 010000 >= mp->max_c[mp_proto_dependent]) )
17071     t=mp_dependent;
17072   else 
17073     t=mp_proto_dependent;
17074   @<Determine the dependency list |s| to substitute for the independent
17075     variable~|p|@>;
17076   t=mp_dependent+mp_proto_dependent-t; /* complement |t| */
17077   if ( mp->max_c[t]>0 ) { /* we need to pick up an unchosen dependency */ 
17078     link(mp->max_ptr[t])=mp->max_link[t]; mp->max_link[t]=mp->max_ptr[t];
17079   }
17080   if ( t!=mp_dependent ) { @<Substitute new dependencies in place of |p|@>; }
17081   else { @<Substitute new proto-dependencies in place of |p|@>;}
17082   mp_flush_node_list(mp, s);
17083   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
17084   check_arith;
17085 }
17086
17087 @ Let |s=max_ptr[t]|. At this point we have $|value|(s)=\pm|max_c|[t]$,
17088 and |info(s)| points to the dependent variable~|pp| of type~|t| from
17089 whose dependency list we have removed node~|s|. We must reinsert
17090 node~|s| into the dependency list, with coefficient $-1.0$, and with
17091 |pp| as the new independent variable. Since |pp| will have a larger serial
17092 number than any other variable, we can put node |s| at the head of the
17093 list.
17094
17095 @<Determine the dep...@>=
17096 s=mp->max_ptr[t]; pp=info(s); v=value(s);
17097 if ( t==mp_dependent ) value(s)=-fraction_one; else value(s)=-unity;
17098 r=dep_list(pp); link(s)=r;
17099 while ( info(r)!=null ) r=link(r);
17100 q=link(r); link(r)=null;
17101 prev_dep(q)=prev_dep(pp); link(prev_dep(pp))=q;
17102 new_indep(pp);
17103 if ( mp->cur_exp==pp ) if ( mp->cur_type==t ) mp->cur_type=mp_independent;
17104 if ( mp->internal[mp_tracing_equations]>0 ) { 
17105   @<Show the transformed dependency@>; 
17106 }
17107
17108 @ Now $(-v)$ times the formerly independent variable~|p| is being replaced
17109 by the dependency list~|s|.
17110
17111 @<Show the transformed...@>=
17112 if ( mp_interesting(mp, p) ) {
17113   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "### ");
17114 @:]]]\#\#\#_}{\.{\#\#\#}@>
17115   if ( v>0 ) mp_print_char(mp, '-');
17116   if ( t==mp_dependent ) vv=mp_round_fraction(mp, mp->max_c[mp_dependent]);
17117   else vv=mp->max_c[mp_proto_dependent];
17118   if ( vv!=unity ) mp_print_scaled(mp, vv);
17119   mp_print_variable_name(mp, p);
17120   while ( value(p) % s_scale>0 ) {
17121     mp_print(mp, "*4"); value(p)=value(p)-2;
17122   }
17123   if ( t==mp_dependent ) mp_print_char(mp, '='); else mp_print(mp, " = ");
17124   mp_print_dependency(mp, s,t);
17125   mp_end_diagnostic(mp, false);
17126 }
17127
17128 @ Finally, there are dependent and proto-dependent variables whose
17129 dependency lists must be brought up to date.
17130
17131 @<Substitute new dependencies...@>=
17132 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++){ 
17133   r=mp->max_link[t];
17134   while ( r!=null ) {
17135     q=info(r);
17136     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17137      mp_make_fraction(mp, value(r),-v),s,t,mp_dependent);
17138     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17139     q=r; r=link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17140   }
17141 }
17142
17143 @ @<Substitute new proto...@>=
17144 for (t=mp_dependent;t<=mp_proto_dependent;t++) {
17145   r=mp->max_link[t];
17146   while ( r!=null ) {
17147     q=info(r);
17148     if ( t==mp_dependent ) { /* for safety's sake, we change |q| to |mp_proto_dependent| */
17149       if ( mp->cur_exp==q ) if ( mp->cur_type==mp_dependent )
17150         mp->cur_type=mp_proto_dependent;
17151       dep_list(q)=mp_p_over_v(mp, dep_list(q),unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
17152       type(q)=mp_proto_dependent; value(r)=mp_round_fraction(mp, value(r));
17153     }
17154     dep_list(q)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(q),
17155       mp_make_scaled(mp, value(r),-v),s,mp_proto_dependent,mp_proto_dependent);
17156     if ( dep_list(q)==mp->dep_final ) mp_make_known(mp, q,mp->dep_final);
17157     q=r; r=link(r); mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17158   }
17159 }
17160
17161 @ Here are some routines that provide handy combinations of actions
17162 that are often needed during error recovery. For example,
17163 `|flush_error|' flushes the current expression, replaces it by
17164 a given value, and calls |error|.
17165
17166 Errors often are detected after an extra token has already been scanned.
17167 The `\\{put\_get}' routines put that token back before calling |error|;
17168 then they get it back again. (Or perhaps they get another token, if
17169 the user has changed things.)
17170
17171 @<Declarations@>=
17172 void mp_flush_error (MP mp,scaled v);
17173 void mp_put_get_error (MP mp);
17174 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) ;
17175
17176 @ @c
17177 void mp_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17178   mp_error(mp); mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17179 }
17180 void mp_put_get_error (MP mp) { 
17181   mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp); 
17182 }
17183 void mp_put_get_flush_error (MP mp,scaled v) { 
17184   mp_put_get_error(mp);
17185   mp_flush_cur_exp(mp, v); 
17186 }
17187
17188 @ A global variable |var_flag| is set to a special command code
17189 just before \MP\ calls |scan_expression|, if the expression should be
17190 treated as a variable when this command code immediately follows. For
17191 example, |var_flag| is set to |assignment| at the beginning of a
17192 statement, because we want to know the {\sl location\/} of a variable at
17193 the left of `\.{:=}', not the {\sl value\/} of that variable.
17194
17195 The |scan_expression| subroutine calls |scan_tertiary|,
17196 which calls |scan_secondary|, which calls |scan_primary|, which sets
17197 |var_flag:=0|. In this way each of the scanning routines ``knows''
17198 when it has been called with a special |var_flag|, but |var_flag| is
17199 usually zero.
17200
17201 A variable preceding a command that equals |var_flag| is converted to a
17202 token list rather than a value. Furthermore, an `\.{=}' sign following an
17203 expression with |var_flag=assignment| is not considered to be a relation
17204 that produces boolean expressions.
17205
17206
17207 @<Glob...@>=
17208 int var_flag; /* command that wants a variable */
17209
17210 @ @<Set init...@>=
17211 mp->var_flag=0;
17212
17213 @* \[37] Parsing primary expressions.
17214 The first parsing routine, |scan_primary|, is also the most complicated one,
17215 since it involves so many different cases. But each case---with one
17216 exception---is fairly simple by itself.
17217
17218 When |scan_primary| begins, the first token of the primary to be scanned
17219 should already appear in |cur_cmd|, |cur_mod|, and |cur_sym|. The values
17220 of |cur_type| and |cur_exp| should be either dead or dormant, as explained
17221 earlier. If |cur_cmd| is not between |min_primary_command| and
17222 |max_primary_command|, inclusive, a syntax error will be signaled.
17223
17224 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17225 void mp_scan_primary (MP mp) {
17226   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
17227   quarterword c; /* a primitive operation code */
17228   int my_var_flag; /* initial value of |my_var_flag| */
17229   pointer l_delim,r_delim; /* hash addresses of a delimiter pair */
17230   @<Other local variables for |scan_primary|@>;
17231   my_var_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0;
17232 RESTART:
17233   check_arith;
17234   @<Supply diagnostic information, if requested@>;
17235   switch (mp->cur_cmd) {
17236   case left_delimiter:
17237     @<Scan a delimited primary@>; break;
17238   case begin_group:
17239     @<Scan a grouped primary@>; break;
17240   case string_token:
17241     @<Scan a string constant@>; break;
17242   case numeric_token:
17243     @<Scan a primary that starts with a numeric token@>; break;
17244   case nullary:
17245     @<Scan a nullary operation@>; break;
17246   case unary: case type_name: case cycle: case plus_or_minus:
17247     @<Scan a unary operation@>; break;
17248   case primary_binary:
17249     @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>; break;
17250   case str_op:
17251     @<Convert a suffix to a string@>; break;
17252   case internal_quantity:
17253     @<Scan an internal numeric quantity@>; break;
17254   case capsule_token:
17255     mp_make_exp_copy(mp, mp->cur_mod); break;
17256   case tag_token:
17257     @<Scan a variable primary; |goto restart| if it turns out to be a macro@>; break;
17258   default: 
17259     mp_bad_exp(mp, "A primary"); goto RESTART; break;
17260 @.A primary expression...@>
17261   }
17262   mp_get_x_next(mp); /* the routines |goto done| if they don't want this */
17263 DONE: 
17264   if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17265     if ( mp->cur_type>=mp_known ) {
17266       @<Scan a mediation construction@>;
17267     }
17268   }
17269 }
17270
17271
17272
17273 @ Errors at the beginning of expressions are flagged by |bad_exp|.
17274
17275 @c void mp_bad_exp (MP mp,char * s) {
17276   int save_flag;
17277   print_err(s); mp_print(mp, " expression can't begin with `");
17278   mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); 
17279   mp_print_char(mp, '\'');
17280   help4("I'm afraid I need some sort of value in order to continue,")
17281     ("so I've tentatively inserted `0'. You may want to")
17282     ("delete this zero and insert something else;")
17283     ("see Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.");
17284 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
17285   mp_back_input(mp); mp->cur_sym=0; mp->cur_cmd=numeric_token; 
17286   mp->cur_mod=0; mp_ins_error(mp);
17287   save_flag=mp->var_flag; mp->var_flag=0; mp_get_x_next(mp);
17288   mp->var_flag=save_flag;
17289 }
17290
17291 @ @<Supply diagnostic information, if requested@>=
17292 #ifdef DEBUG
17293 if ( mp->panicking ) mp_check_mem(mp, false);
17294 #endif
17295 if ( mp->interrupt!=0 ) if ( mp->OK_to_interrupt ) {
17296   mp_back_input(mp); check_interrupt; mp_get_x_next(mp);
17297 }
17298
17299 @ @<Scan a delimited primary@>=
17300
17301   l_delim=mp->cur_sym; r_delim=mp->cur_mod; 
17302   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17303   if ( (mp->cur_cmd==comma) && (mp->cur_type>=mp_known) ) {
17304     @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>;
17305   } else {
17306     mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17307   }
17308 }
17309
17310 @ The |stash_in| subroutine puts the current (numeric) expression into a field
17311 within a ``big node.''
17312
17313 @c void mp_stash_in (MP mp,pointer p) {
17314   pointer q; /* temporary register */
17315   type(p)=mp->cur_type;
17316   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
17317     value(p)=mp->cur_exp;
17318   } else { 
17319     if ( mp->cur_type==mp_independent ) {
17320       @<Stash an independent |cur_exp| into a big node@>;
17321     } else { 
17322       mp->mem[value_loc(p)]=mp->mem[value_loc(mp->cur_exp)];
17323       /* |dep_list(p):=dep_list(cur_exp)| and |prev_dep(p):=prev_dep(cur_exp)| */
17324       link(prev_dep(p))=p;
17325     }
17326     mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
17327   }
17328   mp->cur_type=mp_vacuous;
17329 }
17330
17331 @ In rare cases the current expression can become |independent|. There
17332 may be many dependency lists pointing to such an independent capsule,
17333 so we can't simply move it into place within a big node. Instead,
17334 we copy it, then recycle it.
17335
17336 @ @<Stash an independent |cur_exp|...@>=
17337
17338   q=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
17339   if ( q==mp->dep_final ){ 
17340     type(p)=mp_known; value(p)=0; mp_free_node(mp, q,dep_node_size);
17341   } else { 
17342     type(p)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, p,q);
17343   }
17344   mp_recycle_value(mp, mp->cur_exp);
17345 }
17346
17347 @ This code uses the fact that |red_part_loc| and |green_part_loc|
17348 are synonymous with |x_part_loc| and |y_part_loc|.
17349
17350 @<Scan the rest of a delimited set of numerics@>=
17351
17352 p=mp_stash_cur_exp(mp);
17353 mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17354 @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>;
17355 q=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(q)=mp_capsule;
17356 if ( mp->cur_cmd==comma ) type(q)=mp_color_type;
17357 else type(q)=mp_pair_type;
17358 mp_init_big_node(mp, q); r=value(q);
17359 mp_stash_in(mp, y_part_loc(r));
17360 mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17361 mp_stash_in(mp, x_part_loc(r));
17362 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17363   @<Scan the last of a triplet of numerics@>;
17364 }
17365 if ( mp->cur_cmd==comma ) {
17366   type(q)=mp_cmykcolor_type;
17367   mp_init_big_node(mp, q); t=value(q);
17368   mp->mem[cyan_part_loc(t)]=mp->mem[red_part_loc(r)];
17369   value(cyan_part_loc(t))=value(red_part_loc(r));
17370   mp->mem[magenta_part_loc(t)]=mp->mem[green_part_loc(r)];
17371   value(magenta_part_loc(t))=value(green_part_loc(r));
17372   mp->mem[yellow_part_loc(t)]=mp->mem[blue_part_loc(r)];
17373   value(yellow_part_loc(t))=value(blue_part_loc(r));
17374   mp_recycle_value(mp, r);
17375   r=t;
17376   @<Scan the last of a quartet of numerics@>;
17377 }
17378 mp_check_delimiter(mp, l_delim,r_delim);
17379 mp->cur_type=type(q);
17380 mp->cur_exp=q;
17381 }
17382
17383 @ @<Make sure the second part of a pair or color has a numeric type@>=
17384 if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17385   exp_err("Nonnumeric ypart has been replaced by 0");
17386 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17387   help4("I've started to scan a pair `(a,b)' or a color `(a,b,c)';")
17388     ("but after finding a nice `a' I found a `b' that isn't")
17389     ("of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17390     ("(The b that I didn't like appears above the error message.)");
17391   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17392 }
17393
17394 @ @<Scan the last of a triplet of numerics@>=
17395
17396   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17397   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17398     exp_err("Nonnumeric third part has been replaced by 0");
17399 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17400     help3("I've just scanned a color `(a,b,c)' or cmykcolor(a,b,c,d); but the `c'")
17401       ("isn't of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17402       ("(The c that I didn't like appears above the error message.)");
17403     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17404   }
17405   mp_stash_in(mp, blue_part_loc(r));
17406 }
17407
17408 @ @<Scan the last of a quartet of numerics@>=
17409
17410   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17411   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
17412     exp_err("Nonnumeric blackpart has been replaced by 0");
17413 @.Nonnumeric...replaced by 0@>
17414     help3("I've just scanned a cmykcolor `(c,m,y,k)'; but the `k' isn't")
17415       ("of numeric type. So I've changed that part to zero.")
17416       ("(The k that I didn't like appears above the error message.)");
17417     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17418   }
17419   mp_stash_in(mp, black_part_loc(r));
17420 }
17421
17422 @ The local variable |group_line| keeps track of the line
17423 where a \&{begingroup} command occurred; this will be useful
17424 in an error message if the group doesn't actually end.
17425
17426 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17427 integer group_line; /* where a group began */
17428
17429 @ @<Scan a grouped primary@>=
17430
17431   group_line=mp_true_line(mp);
17432   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17433   save_boundary_item(p);
17434   do {  
17435     mp_do_statement(mp); /* ends with |cur_cmd>=semicolon| */
17436   } while (! (mp->cur_cmd!=semicolon));
17437   if ( mp->cur_cmd!=end_group ) {
17438     print_err("A group begun on line ");
17439 @.A group...never ended@>
17440     mp_print_int(mp, group_line);
17441     mp_print(mp, " never ended");
17442     help2("I saw a `begingroup' back there that hasn't been matched")
17443          ("by `endgroup'. So I've inserted `endgroup' now.");
17444     mp_back_error(mp); mp->cur_cmd=end_group;
17445   }
17446   mp_unsave(mp); 
17447     /* this might change |cur_type|, if independent variables are recycled */
17448   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) show_cur_cmd_mod;
17449 }
17450
17451 @ @<Scan a string constant@>=
17452
17453   mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=mp->cur_mod;
17454 }
17455
17456 @ Later we'll come to procedures that perform actual operations like
17457 addition, square root, and so on; our purpose now is to do the parsing.
17458 But we might as well mention those future procedures now, so that the
17459 suspense won't be too bad:
17460
17461 \smallskip
17462 |do_nullary(c)| does primitive operations that have no operands (e.g.,
17463 `\&{true}' or `\&{pencircle}');
17464
17465 \smallskip
17466 |do_unary(c)| applies a primitive operation to the current expression;
17467
17468 \smallskip
17469 |do_binary(p,c)| applies a primitive operation to the capsule~|p|
17470 and the current expression.
17471
17472 @<Scan a nullary operation@>=mp_do_nullary(mp, mp->cur_mod)
17473
17474 @ @<Scan a unary operation@>=
17475
17476   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17477   mp_do_unary(mp, c); goto DONE;
17478 }
17479
17480 @ A numeric token might be a primary by itself, or it might be the
17481 numerator of a fraction composed solely of numeric tokens, or it might
17482 multiply the primary that follows (provided that the primary doesn't begin
17483 with a plus sign or a minus sign). The code here uses the facts that
17484 |max_primary_command=plus_or_minus| and
17485 |max_primary_command-1=numeric_token|. If a fraction is found that is less
17486 than unity, we try to retain higher precision when we use it in scalar
17487 multiplication.
17488
17489 @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17490 scaled num,denom; /* for primaries that are fractions, like `1/2' */
17491
17492 @ @<Scan a primary that starts with a numeric token@>=
17493
17494   mp->cur_exp=mp->cur_mod; mp->cur_type=mp_known; mp_get_x_next(mp);
17495   if ( mp->cur_cmd!=slash ) { 
17496     num=0; denom=0;
17497   } else { 
17498     mp_get_x_next(mp);
17499     if ( mp->cur_cmd!=numeric_token ) { 
17500       mp_back_input(mp);
17501       mp->cur_cmd=slash; mp->cur_mod=over; mp->cur_sym=frozen_slash;
17502       goto DONE;
17503     }
17504     num=mp->cur_exp; denom=mp->cur_mod;
17505     if ( denom==0 ) { @<Protest division by zero@>; }
17506     else { mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, num,denom); }
17507     check_arith; mp_get_x_next(mp);
17508   }
17509   if ( mp->cur_cmd>=min_primary_command ) {
17510    if ( mp->cur_cmd<numeric_token ) { /* in particular, |cur_cmd<>plus_or_minus| */
17511      p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_scan_primary(mp);
17512      if ( (abs(num)>=abs(denom))||(mp->cur_type<mp_color_type) ) {
17513        mp_do_binary(mp, p,times);
17514      } else {
17515        mp_frac_mult(mp, num,denom);
17516        mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17517      }
17518     }
17519   }
17520   goto DONE;
17521 }
17522
17523 @ @<Protest division...@>=
17524
17525   print_err("Division by zero");
17526 @.Division by zero@>
17527   help1("I'll pretend that you meant to divide by 1."); mp_error(mp);
17528 }
17529
17530 @ @<Scan a binary operation with `\&{of}' between its operands@>=
17531
17532   c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17533   if ( mp->cur_cmd!=of_token ) {
17534     mp_missing_err(mp, "of"); mp_print(mp, " for "); 
17535     mp_print_cmd_mod(mp, primary_binary,c);
17536 @.Missing `of'@>
17537     help1("I've got the first argument; will look now for the other.");
17538     mp_back_error(mp);
17539   }
17540   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp); 
17541   mp_do_binary(mp, p,c); goto DONE;
17542 }
17543
17544 @ @<Convert a suffix to a string@>=
17545
17546   mp_get_x_next(mp); mp_scan_suffix(mp); 
17547   mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
17548   mp_show_token_list(mp, mp->cur_exp,null,100000,0); 
17549   mp_flush_token_list(mp, mp->cur_exp);
17550   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); mp->selector=mp->old_setting; 
17551   mp->cur_type=mp_string_type;
17552   goto DONE;
17553 }
17554
17555 @ If an internal quantity appears all by itself on the left of an
17556 assignment, we return a token list of length one, containing the address
17557 of the internal quantity plus |hash_end|. (This accords with the conventions
17558 of the save stack, as described earlier.)
17559
17560 @<Scan an internal...@>=
17561
17562   q=mp->cur_mod;
17563   if ( my_var_flag==assignment ) {
17564     mp_get_x_next(mp);
17565     if ( mp->cur_cmd==assignment ) {
17566       mp->cur_exp=mp_get_avail(mp);
17567       info(mp->cur_exp)=q+hash_end; mp->cur_type=mp_token_list; 
17568       goto DONE;
17569     }
17570     mp_back_input(mp);
17571   }
17572   mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp->internal[q];
17573 }
17574
17575 @ The most difficult part of |scan_primary| has been saved for last, since
17576 it was necessary to build up some confidence first. We can now face the task
17577 of scanning a variable.
17578
17579 As we scan a variable, we build a token list containing the relevant
17580 names and subscript values, simultaneously following along in the
17581 ``collective'' structure to see if we are actually dealing with a macro
17582 instead of a value.
17583
17584 The local variables |pre_head| and |post_head| will point to the beginning
17585 of the prefix and suffix lists; |tail| will point to the end of the list
17586 that is currently growing.
17587
17588 Another local variable, |tt|, contains partial information about the
17589 declared type of the variable-so-far. If |tt>=mp_unsuffixed_macro|, the
17590 relation |tt=type(q)| will always hold. If |tt=undefined|, the routine
17591 doesn't bother to update its information about type. And if
17592 |undefined<tt<mp_unsuffixed_macro|, the precise value of |tt| isn't critical.
17593
17594 @ @<Other local variables for |scan_primary|@>=
17595 pointer pre_head,post_head,tail;
17596   /* prefix and suffix list variables */
17597 small_number tt; /* approximation to the type of the variable-so-far */
17598 pointer t; /* a token */
17599 pointer macro_ref = 0; /* reference count for a suffixed macro */
17600
17601 @ @<Scan a variable primary...@>=
17602
17603   fast_get_avail(pre_head); tail=pre_head; post_head=null; tt=mp_vacuous;
17604   while (1) { 
17605     t=mp_cur_tok(mp); link(tail)=t;
17606     if ( tt!=undefined ) {
17607        @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>;
17608       if ( tt>=mp_unsuffixed_macro ) {
17609         @<Either begin an unsuffixed macro call or
17610           prepare for a suffixed one@>;
17611       }
17612     }
17613     mp_get_x_next(mp); tail=t;
17614     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17615       @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>;
17616     }
17617     if ( mp->cur_cmd>max_suffix_token ) break;
17618     if ( mp->cur_cmd<min_suffix_token ) break;
17619   } /* now |cur_cmd| is |internal_quantity|, |tag_token|, or |numeric_token| */
17620   @<Handle unusual cases that masquerade as variables, and |goto restart|
17621     or |goto done| if appropriate;
17622     otherwise make a copy of the variable and |goto done|@>;
17623 }
17624
17625 @ @<Either begin an unsuffixed macro call or...@>=
17626
17627   link(tail)=null;
17628   if ( tt>mp_unsuffixed_macro ) { /* |tt=mp_suffixed_macro| */
17629     post_head=mp_get_avail(mp); tail=post_head; link(tail)=t;
17630     tt=undefined; macro_ref=value(q); add_mac_ref(macro_ref);
17631   } else {
17632     @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>;
17633   }
17634 }
17635
17636 @ @<Scan for a subscript; replace |cur_cmd| by |numeric_token| if found@>=
17637
17638   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17639   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17640     @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>;
17641   } else { 
17642     if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17643     mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp; mp->cur_sym=0;
17644   }
17645 }
17646
17647 @ The left bracket that we thought was introducing a subscript might have
17648 actually been the left bracket in a mediation construction like `\.{x[a,b]}'.
17649 So we don't issue an error message at this point; but we do want to back up
17650 so as to avoid any embarrassment about our incorrect assumption.
17651
17652 @<Put the left bracket and the expression back to be rescanned@>=
17653
17654   mp_back_input(mp); /* that was the token following the current expression */
17655   mp_back_expr(mp); mp->cur_cmd=left_bracket; 
17656   mp->cur_mod=0; mp->cur_sym=frozen_left_bracket;
17657 }
17658
17659 @ Here's a routine that puts the current expression back to be read again.
17660
17661 @c void mp_back_expr (MP mp) {
17662   pointer p; /* capsule token */
17663   p=mp_stash_cur_exp(mp); link(p)=null; back_list(p);
17664 }
17665
17666 @ Unknown subscripts lead to the following error message.
17667
17668 @c void mp_bad_subscript (MP mp) { 
17669   exp_err("Improper subscript has been replaced by zero");
17670 @.Improper subscript...@>
17671   help3("A bracketed subscript must have a known numeric value;")
17672     ("unfortunately, what I found was the value that appears just")
17673     ("above this error message. So I'll try a zero subscript.");
17674   mp_flush_error(mp, 0);
17675 }
17676
17677 @ Every time we call |get_x_next|, there's a chance that the variable we've
17678 been looking at will disappear. Thus, we cannot safely keep |q| pointing
17679 into the variable structure; we need to start searching from the root each time.
17680
17681 @<Find the approximate type |tt| and corresponding~|q|@>=
17682 @^inner loop@>
17683
17684   p=link(pre_head); q=info(p); tt=undefined;
17685   if ( eq_type(q) % outer_tag==tag_token ) {
17686     q=equiv(q);
17687     if ( q==null ) goto DONE2;
17688     while (1) { 
17689       p=link(p);
17690       if ( p==null ) {
17691         tt=type(q); goto DONE2;
17692       };
17693       if ( type(q)!=mp_structured ) goto DONE2;
17694       q=link(attr_head(q)); /* the |collective_subscript| attribute */
17695       if ( p>=mp->hi_mem_min ) { /* it's not a subscript */
17696         do {  q=link(q); } while (! (attr_loc(q)>=info(p)));
17697         if ( attr_loc(q)>info(p) ) goto DONE2;
17698       }
17699     }
17700   }
17701 DONE2:
17702   ;
17703 }
17704
17705 @ How do things stand now? Well, we have scanned an entire variable name,
17706 including possible subscripts and/or attributes; |cur_cmd|, |cur_mod|, and
17707 |cur_sym| represent the token that follows. If |post_head=null|, a
17708 token list for this variable name starts at |link(pre_head)|, with all
17709 subscripts evaluated. But if |post_head<>null|, the variable turned out
17710 to be a suffixed macro; |pre_head| is the head of the prefix list, while
17711 |post_head| is the head of a token list containing both `\.{\AT!}' and
17712 the suffix.
17713
17714 Our immediate problem is to see if this variable still exists. (Variable
17715 structures can change drastically whenever we call |get_x_next|; users
17716 aren't supposed to do this, but the fact that it is possible means that
17717 we must be cautious.)
17718
17719 The following procedure prints an error message when a variable
17720 unexpectedly disappears. Its help message isn't quite right for
17721 our present purposes, but we'll be able to fix that up.
17722
17723 @c 
17724 void mp_obliterated (MP mp,pointer q) { 
17725   print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, q,null,1000,0);
17726   mp_print(mp, " has been obliterated");
17727 @.Variable...obliterated@>
17728   help5("It seems you did a nasty thing---probably by accident,")
17729     ("but nevertheless you nearly hornswoggled me...")
17730     ("While I was evaluating the right-hand side of this")
17731     ("command, something happened, and the left-hand side")
17732     ("is no longer a variable! So I won't change anything.");
17733 }
17734
17735 @ If the variable does exist, we also need to check
17736 for a few other special cases before deciding that a plain old ordinary
17737 variable has, indeed, been scanned.
17738
17739 @<Handle unusual cases that masquerade as variables...@>=
17740 if ( post_head!=null ) {
17741   @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>;
17742 }
17743 q=link(pre_head); free_avail(pre_head);
17744 if ( mp->cur_cmd==my_var_flag ) { 
17745   mp->cur_type=mp_token_list; mp->cur_exp=q; goto DONE;
17746 }
17747 p=mp_find_variable(mp, q);
17748 if ( p!=null ) {
17749   mp_make_exp_copy(mp, p);
17750 } else { 
17751   mp_obliterated(mp, q);
17752   mp->help_line[2]="While I was evaluating the suffix of this variable,";
17753   mp->help_line[1]="something was redefined, and it's no longer a variable!";
17754   mp->help_line[0]="In order to get back on my feet, I've inserted `0' instead.";
17755   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
17756 }
17757 mp_flush_node_list(mp, q); 
17758 goto DONE
17759
17760 @ The only complication associated with macro calling is that the prefix
17761 and ``at'' parameters must be packaged in an appropriate list of lists.
17762
17763 @<Set up unsuffixed macro call and |goto restart|@>=
17764
17765   p=mp_get_avail(mp); info(pre_head)=link(pre_head); link(pre_head)=p;
17766   info(p)=t; mp_macro_call(mp, value(q),pre_head,null);
17767   mp_get_x_next(mp); 
17768   goto RESTART;
17769 }
17770
17771 @ If the ``variable'' that turned out to be a suffixed macro no longer exists,
17772 we don't care, because we have reserved a pointer (|macro_ref|) to its
17773 token list.
17774
17775 @<Set up suffixed macro call and |goto restart|@>=
17776
17777   mp_back_input(mp); p=mp_get_avail(mp); q=link(post_head);
17778   info(pre_head)=link(pre_head); link(pre_head)=post_head;
17779   info(post_head)=q; link(post_head)=p; info(p)=link(q); link(q)=null;
17780   mp_macro_call(mp, macro_ref,pre_head,null); decr(ref_count(macro_ref));
17781   mp_get_x_next(mp); goto RESTART;
17782 }
17783
17784 @ Our remaining job is simply to make a copy of the value that has been
17785 found. Some cases are harder than others, but complexity arises solely
17786 because of the multiplicity of possible cases.
17787
17788 @<Declare the procedure called |make_exp_copy|@>=
17789 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>;
17790 void mp_make_exp_copy (MP mp,pointer p) {
17791   pointer q,r,t; /* registers for list manipulation */
17792 RESTART: 
17793   mp->cur_type=type(p);
17794   switch (mp->cur_type) {
17795   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_known:
17796     mp->cur_exp=value(p); break;
17797   case unknown_types:
17798     mp->cur_exp=mp_new_ring_entry(mp, p);
17799     break;
17800   case mp_string_type: 
17801     mp->cur_exp=value(p); add_str_ref(mp->cur_exp);
17802     break;
17803   case mp_picture_type:
17804     mp->cur_exp=value(p);add_edge_ref(mp->cur_exp);
17805     break;
17806   case mp_pen_type:
17807     mp->cur_exp=copy_pen(value(p));
17808     break; 
17809   case mp_path_type:
17810     mp->cur_exp=mp_copy_path(mp, value(p));
17811     break;
17812   case mp_transform_type: case mp_color_type: 
17813   case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
17814     @<Copy the big node |p|@>;
17815     break;
17816   case mp_dependent: case mp_proto_dependent:
17817     mp_encapsulate(mp, mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
17818     break;
17819   case mp_numeric_type: 
17820     new_indep(p); goto RESTART;
17821     break;
17822   case mp_independent: 
17823     q=mp_single_dependency(mp, p);
17824     if ( q==mp->dep_final ){ 
17825       mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=0; mp_free_node(mp, q,value_node_size);
17826     } else { 
17827       mp->cur_type=mp_dependent; mp_encapsulate(mp, q);
17828     }
17829     break;
17830   default: 
17831     mp_confusion(mp, "copy");
17832 @:this can't happen copy}{\quad copy@>
17833     break;
17834   }
17835 }
17836
17837 @ The |encapsulate| subroutine assumes that |dep_final| is the
17838 tail of dependency list~|p|.
17839
17840 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17841 void mp_encapsulate (MP mp,pointer p) { 
17842   mp->cur_exp=mp_get_node(mp, value_node_size); type(mp->cur_exp)=mp->cur_type;
17843   name_type(mp->cur_exp)=mp_capsule; mp_new_dep(mp, mp->cur_exp,p);
17844 }
17845
17846 @ The most tedious case arises when the user refers to a
17847 \&{pair}, \&{color}, or \&{transform} variable; we must copy several fields,
17848 each of which can be |independent|, |dependent|, |mp_proto_dependent|,
17849 or |known|.
17850
17851 @<Copy the big node |p|@>=
17852
17853   if ( value(p)==null ) 
17854     mp_init_big_node(mp, p);
17855   t=mp_get_node(mp, value_node_size); name_type(t)=mp_capsule; type(t)=mp->cur_type;
17856   mp_init_big_node(mp, t);
17857   q=value(p)+mp->big_node_size[mp->cur_type]; 
17858   r=value(t)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
17859   do {  
17860     q=q-2; r=r-2; mp_install(mp, r,q);
17861   } while (q!=value(p));
17862   mp->cur_exp=t;
17863 }
17864
17865 @ The |install| procedure copies a numeric field~|q| into field~|r| of
17866 a big node that will be part of a capsule.
17867
17868 @<Declare subroutines needed by |make_exp_copy|@>=
17869 void mp_install (MP mp,pointer r, pointer q) {
17870   pointer p; /* temporary register */
17871   if ( type(q)==mp_known ){ 
17872     value(r)=value(q); type(r)=mp_known;
17873   } else  if ( type(q)==mp_independent ) {
17874     p=mp_single_dependency(mp, q);
17875     if ( p==mp->dep_final ) {
17876       type(r)=mp_known; value(r)=0; mp_free_node(mp, p,value_node_size);
17877     } else  { 
17878       type(r)=mp_dependent; mp_new_dep(mp, r,p);
17879     }
17880   } else {
17881     type(r)=type(q); mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(q)));
17882   }
17883 }
17884
17885 @ Expressions of the form `\.{a[b,c]}' are converted into
17886 `\.{b+a*(c-b)}', without checking the types of \.b~or~\.c,
17887 provided that \.a is numeric.
17888
17889 @<Scan a mediation...@>=
17890
17891   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17892   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
17893     @<Put the left bracket and the expression back...@>;
17894     mp_unstash_cur_exp(mp, p);
17895   } else { 
17896     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17897     if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17898       mp_missing_err(mp, "]");
17899 @.Missing `]'@>
17900       help3("I've scanned an expression of the form `a[b,c',")
17901       ("so a right bracket should have come next.")
17902       ("I shall pretend that one was there.");
17903       mp_back_error(mp);
17904     }
17905     r=mp_stash_cur_exp(mp); mp_make_exp_copy(mp, q);
17906     mp_do_binary(mp, r,minus); mp_do_binary(mp, p,times); 
17907     mp_do_binary(mp, q,plus); mp_get_x_next(mp);
17908   }
17909 }
17910
17911 @ Here is a comparatively simple routine that is used to scan the
17912 \&{suffix} parameters of a macro.
17913
17914 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17915 void mp_scan_suffix (MP mp) {
17916   pointer h,t; /* head and tail of the list being built */
17917   pointer p; /* temporary register */
17918   h=mp_get_avail(mp); t=h;
17919   while (1) { 
17920     if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
17921       @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>;
17922     }
17923     if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
17924       p=mp_new_num_tok(mp, mp->cur_mod);
17925     } else if ((mp->cur_cmd==tag_token)||(mp->cur_cmd==internal_quantity) ) {
17926        p=mp_get_avail(mp); info(p)=mp->cur_sym;
17927     } else {
17928       break;
17929     }
17930     link(t)=p; t=p; mp_get_x_next(mp);
17931   }
17932   mp->cur_exp=link(h); free_avail(h); mp->cur_type=mp_token_list;
17933 }
17934
17935 @ @<Scan a bracketed subscript and set |cur_cmd:=numeric_token|@>=
17936
17937   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
17938   if ( mp->cur_type!=mp_known ) mp_bad_subscript(mp);
17939   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
17940      mp_missing_err(mp, "]");
17941 @.Missing `]'@>
17942     help3("I've seen a `[' and a subscript value, in a suffix,")
17943       ("so a right bracket should have come next.")
17944       ("I shall pretend that one was there.");
17945     mp_back_error(mp);
17946   }
17947   mp->cur_cmd=numeric_token; mp->cur_mod=mp->cur_exp;
17948 }
17949
17950 @* \[38] Parsing secondary and higher expressions.
17951 After the intricacies of |scan_primary|\kern-1pt,
17952 the |scan_secondary| routine is
17953 refreshingly simple. It's not trivial, but the operations are relatively
17954 straightforward; the main difficulty is, again, that expressions and data
17955 structures might change drastically every time we call |get_x_next|, so a
17956 cautious approach is mandatory. For example, a macro defined by
17957 \&{primarydef} might have disappeared by the time its second argument has
17958 been scanned; we solve this by increasing the reference count of its token
17959 list, so that the macro can be called even after it has been clobbered.
17960
17961 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
17962 void mp_scan_secondary (MP mp) {
17963   pointer p; /* for list manipulation */
17964   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
17965   pointer mac_name; /* token defined with \&{primarydef} */
17966 RESTART:
17967   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
17968       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
17969     mp_bad_exp(mp, "A secondary");
17970 @.A secondary expression...@>
17971   mp_scan_primary(mp);
17972 CONTINUE: 
17973   if ( mp->cur_cmd<=max_secondary_command )
17974     if ( mp->cur_cmd>=min_secondary_command ) {
17975       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
17976       if ( d==secondary_primary_macro ) { 
17977         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
17978      }
17979      mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
17980      if ( d!=secondary_primary_macro ) {
17981        mp_do_binary(mp, p,c);
17982      } else  { 
17983        mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
17984        decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
17985        goto RESTART;
17986     }
17987     goto CONTINUE;
17988   }
17989 }
17990
17991 @ The following procedure calls a macro that has two parameters,
17992 |p| and |cur_exp|.
17993
17994 @c void mp_binary_mac (MP mp,pointer p, pointer c, pointer n) {
17995   pointer q,r; /* nodes in the parameter list */
17996   q=mp_get_avail(mp); r=mp_get_avail(mp); link(q)=r;
17997   info(q)=p; info(r)=mp_stash_cur_exp(mp);
17998   mp_macro_call(mp, c,q,n);
17999 }
18000
18001 @ The next procedure, |scan_tertiary|, is pretty much the same deal.
18002
18003 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18004 void mp_scan_tertiary (MP mp) {
18005   pointer p; /* for list manipulation */
18006   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18007   pointer mac_name; /* token defined with \&{secondarydef} */
18008 RESTART:
18009   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18010       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18011     mp_bad_exp(mp, "A tertiary");
18012 @.A tertiary expression...@>
18013   mp_scan_secondary(mp);
18014 CONTINUE: 
18015   if ( mp->cur_cmd<=max_tertiary_command ) {
18016     if ( mp->cur_cmd>=min_tertiary_command ) {
18017       p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18018       if ( d==tertiary_secondary_macro ) { 
18019         mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18020       };
18021       mp_get_x_next(mp); mp_scan_secondary(mp);
18022       if ( d!=tertiary_secondary_macro ) {
18023         mp_do_binary(mp, p,c);
18024       } else { 
18025         mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18026         decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18027         goto RESTART;
18028       }
18029       goto CONTINUE;
18030     }
18031   }
18032 }
18033
18034 @ Finally we reach the deepest level in our quartet of parsing routines.
18035 This one is much like the others; but it has an extra complication from
18036 paths, which materialize here.
18037
18038 @d continue_path 25 /* a label inside of |scan_expression| */
18039 @d finish_path 26 /* another */
18040
18041 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18042 void mp_scan_expression (MP mp) {
18043   pointer p,q,r,pp,qq; /* for list manipulation */
18044   halfword c,d; /* operation codes or modifiers */
18045   int my_var_flag; /* initial value of |var_flag| */
18046   pointer mac_name; /* token defined with \&{tertiarydef} */
18047   boolean cycle_hit; /* did a path expression just end with `\&{cycle}'? */
18048   scaled x,y; /* explicit coordinates or tension at a path join */
18049   int t; /* knot type following a path join */
18050   t=0; y=0; x=0;
18051   my_var_flag=mp->var_flag; mac_name=null;
18052 RESTART:
18053   if ((mp->cur_cmd<min_primary_command)||
18054       (mp->cur_cmd>max_primary_command) )
18055     mp_bad_exp(mp, "An");
18056 @.An expression...@>
18057   mp_scan_tertiary(mp);
18058 CONTINUE: 
18059   if ( mp->cur_cmd<=max_expression_command )
18060     if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command ) {
18061       if ( (mp->cur_cmd!=equals)||(my_var_flag!=assignment) ) {
18062         p=mp_stash_cur_exp(mp); c=mp->cur_mod; d=mp->cur_cmd;
18063         if ( d==expression_tertiary_macro ) {
18064           mac_name=mp->cur_sym; add_mac_ref(c);
18065         }
18066         if ( (d<ampersand)||((d==ampersand)&&
18067              ((type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_path_type))) ) {
18068           @<Scan a path construction operation;
18069             but |return| if |p| has the wrong type@>;
18070         } else { 
18071           mp_get_x_next(mp); mp_scan_tertiary(mp);
18072           if ( d!=expression_tertiary_macro ) {
18073             mp_do_binary(mp, p,c);
18074           } else  { 
18075             mp_back_input(mp); mp_binary_mac(mp, p,c,mac_name);
18076             decr(ref_count(c)); mp_get_x_next(mp); 
18077             goto RESTART;
18078           }
18079         }
18080         goto CONTINUE;
18081      }
18082   }
18083 }
18084
18085 @ The reader should review the data structure conventions for paths before
18086 hoping to understand the next part of this code.
18087
18088 @<Scan a path construction operation...@>=
18089
18090   cycle_hit=false;
18091   @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|;
18092     but |return| if |p| doesn't have a suitable type@>;
18093 CONTINUE_PATH: 
18094   @<Determine the path join parameters;
18095     but |goto finish_path| if there's only a direction specifier@>;
18096   if ( mp->cur_cmd==cycle ) {
18097     @<Get ready to close a cycle@>;
18098   } else { 
18099     mp_scan_tertiary(mp);
18100     @<Convert the right operand, |cur_exp|,
18101       into a partial path from |pp| to~|qq|@>;
18102   }
18103   @<Join the partial paths and reset |p| and |q| to the head and tail
18104     of the result@>;
18105   if ( mp->cur_cmd>=min_expression_command )
18106     if ( mp->cur_cmd<=ampersand ) if ( ! cycle_hit ) goto CONTINUE_PATH;
18107 FINISH_PATH:
18108   @<Choose control points for the path and put the result into |cur_exp|@>;
18109 }
18110
18111 @ @<Convert the left operand, |p|, into a partial path ending at~|q|...@>=
18112
18113   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
18114   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) p=mp_new_knot(mp);
18115   else if ( mp->cur_type==mp_path_type ) p=mp->cur_exp;
18116   else return;
18117   q=p;
18118   while ( link(q)!=p ) q=link(q);
18119   if ( left_type(p)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18120     r=mp_copy_knot(mp, p); link(q)=r; q=r;
18121   }
18122   left_type(p)=mp_open; right_type(q)=mp_open;
18123 }
18124
18125 @ A pair of numeric values is changed into a knot node for a one-point path
18126 when \MP\ discovers that the pair is part of a path.
18127
18128 @c@<Declare the procedure called |known_pair|@>;
18129 pointer mp_new_knot (MP mp) { /* convert a pair to a knot with two endpoints */
18130   pointer q; /* the new node */
18131   q=mp_get_node(mp, knot_node_size); left_type(q)=mp_endpoint;
18132   right_type(q)=mp_endpoint; originator(q)=mp_metapost_user; link(q)=q;
18133   mp_known_pair(mp); x_coord(q)=mp->cur_x; y_coord(q)=mp->cur_y;
18134   return q;
18135 }
18136
18137 @ The |known_pair| subroutine sets |cur_x| and |cur_y| to the components
18138 of the current expression, assuming that the current expression is a
18139 pair of known numerics. Unknown components are zeroed, and the
18140 current expression is flushed.
18141
18142 @<Declare the procedure called |known_pair|@>=
18143 void mp_known_pair (MP mp) {
18144   pointer p; /* the pair node */
18145   if ( mp->cur_type!=mp_pair_type ) {
18146     exp_err("Undefined coordinates have been replaced by (0,0)");
18147 @.Undefined coordinates...@>
18148     help5("I need x and y numbers for this part of the path.")
18149       ("The value I found (see above) was no good;")
18150       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18151       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18152 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18153       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18154     mp_put_get_flush_error(mp, 0); mp->cur_x=0; mp->cur_y=0;
18155   } else { 
18156     p=value(mp->cur_exp);
18157      @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known;
18158        copy them into |cur_x| and |cur_y|@>;
18159     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
18160   }
18161 }
18162
18163 @ @<Make sure that both |x| and |y| parts of |p| are known...@>=
18164 if ( type(x_part_loc(p))==mp_known ) {
18165   mp->cur_x=value(x_part_loc(p));
18166 } else { 
18167   mp_disp_err(mp, x_part_loc(p),
18168     "Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18169 @.Undefined coordinates...@>
18170   help5("I need a `known' x value for this part of the path.")
18171     ("The value I found (see above) was no good;")
18172     ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18173     ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18174 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18175     ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18176   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, x_part_loc(p)); mp->cur_x=0;
18177 }
18178 if ( type(y_part_loc(p))==mp_known ) {
18179   mp->cur_y=value(y_part_loc(p));
18180 } else { 
18181   mp_disp_err(mp, y_part_loc(p),
18182     "Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18183   help5("I need a `known' y value for this part of the path.")
18184     ("The value I found (see above) was no good;")
18185     ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18186     ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18187     ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18188   mp_put_get_error(mp); mp_recycle_value(mp, y_part_loc(p)); mp->cur_y=0;
18189 }
18190
18191 @ At this point |cur_cmd| is either |ampersand|, |left_brace|, or |path_join|.
18192
18193 @<Determine the path join parameters...@>=
18194 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18195   @<Put the pre-join direction information into node |q|@>;
18196 }
18197 d=mp->cur_cmd;
18198 if ( d==path_join ) {
18199   @<Determine the tension and/or control points@>;
18200 } else if ( d!=ampersand ) {
18201   goto FINISH_PATH;
18202 }
18203 mp_get_x_next(mp);
18204 if ( mp->cur_cmd==left_brace ) {
18205   @<Put the post-join direction information into |x| and |t|@>;
18206 } else if ( right_type(q)!=mp_explicit ) {
18207   t=mp_open; x=0;
18208 }
18209
18210 @ The |scan_direction| subroutine looks at the directional information
18211 that is enclosed in braces, and also scans ahead to the following character.
18212 A type code is returned, either |open| (if the direction was $(0,0)$),
18213 or |curl| (if the direction was a curl of known value |cur_exp|), or
18214 |given| (if the direction is given by the |angle| value that now
18215 appears in |cur_exp|).
18216
18217 There's nothing difficult about this subroutine, but the program is rather
18218 lengthy because a variety of potential errors need to be nipped in the bud.
18219
18220 @c small_number mp_scan_direction (MP mp) {
18221   int t; /* the type of information found */
18222   scaled x; /* an |x| coordinate */
18223   mp_get_x_next(mp);
18224   if ( mp->cur_cmd==curl_command ) {
18225      @<Scan a curl specification@>;
18226   } else {
18227     @<Scan a given direction@>;
18228   }
18229   if ( mp->cur_cmd!=right_brace ) {
18230     mp_missing_err(mp, "}");
18231 @.Missing `\char`\}'@>
18232     help3("I've scanned a direction spec for part of a path,")
18233       ("so a right brace should have come next.")
18234       ("I shall pretend that one was there.");
18235     mp_back_error(mp);
18236   }
18237   mp_get_x_next(mp); 
18238   return t;
18239 }
18240
18241 @ @<Scan a curl specification@>=
18242 { mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18243 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<0) ){ 
18244   exp_err("Improper curl has been replaced by 1");
18245 @.Improper curl@>
18246   help1("A curl must be a known, nonnegative number.");
18247   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18248 }
18249 t=mp_curl;
18250 }
18251
18252 @ @<Scan a given direction@>=
18253 { mp_scan_expression(mp);
18254   if ( mp->cur_type>mp_pair_type ) {
18255     @<Get given directions separated by commas@>;
18256   } else {
18257     mp_known_pair(mp);
18258   }
18259   if ( (mp->cur_x==0)&&(mp->cur_y==0) )  t=mp_open;
18260   else  { t=mp_given; mp->cur_exp=mp_n_arg(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);}
18261 }
18262
18263 @ @<Get given directions separated by commas@>=
18264
18265   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18266     exp_err("Undefined x coordinate has been replaced by 0");
18267 @.Undefined coordinates...@>
18268     help5("I need a `known' x value for this part of the path.")
18269       ("The value I found (see above) was no good;")
18270       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18271       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18272 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
18273       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18274     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18275   }
18276   x=mp->cur_exp;
18277   if ( mp->cur_cmd!=comma ) {
18278     mp_missing_err(mp, ",");
18279 @.Missing `,'@>
18280     help2("I've got the x coordinate of a path direction;")
18281       ("will look for the y coordinate next.");
18282     mp_back_error(mp);
18283   }
18284   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18285   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18286      exp_err("Undefined y coordinate has been replaced by 0");
18287     help5("I need a `known' y value for this part of the path.")
18288       ("The value I found (see above) was no good;")
18289       ("so I'll try to keep going by using zero instead.")
18290       ("(Chapter 27 of The METAFONTbook explains that")
18291       ("you might want to type `I ??" "?' now.)");
18292     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
18293   }
18294   mp->cur_y=mp->cur_exp; mp->cur_x=x;
18295 }
18296
18297 @ At this point |right_type(q)| is usually |open|, but it may have been
18298 set to some other value by a previous splicing operation. We must maintain
18299 the value of |right_type(q)| in unusual cases such as
18300 `\.{..z1\{z2\}\&\{z3\}z1\{0,0\}..}'.
18301
18302 @<Put the pre-join...@>=
18303
18304   t=mp_scan_direction(mp);
18305   if ( t!=mp_open ) {
18306     right_type(q)=t; right_given(q)=mp->cur_exp;
18307     if ( left_type(q)==mp_open ) {
18308       left_type(q)=t; left_given(q)=mp->cur_exp;
18309     } /* note that |left_given(q)=left_curl(q)| */
18310   }
18311 }
18312
18313 @ Since |left_tension| and |left_y| share the same position in knot nodes,
18314 and since |left_given| is similarly equivalent to |left_x|, we use
18315 |x| and |y| to hold the given direction and tension information when
18316 there are no explicit control points.
18317
18318 @<Put the post-join...@>=
18319
18320   t=mp_scan_direction(mp);
18321   if ( right_type(q)!=mp_explicit ) x=mp->cur_exp;
18322   else t=mp_explicit; /* the direction information is superfluous */
18323 }
18324
18325 @ @<Determine the tension and/or...@>=
18326
18327   mp_get_x_next(mp);
18328   if ( mp->cur_cmd==tension ) {
18329     @<Set explicit tensions@>;
18330   } else if ( mp->cur_cmd==controls ) {
18331     @<Set explicit control points@>;
18332   } else  { 
18333     right_tension(q)=unity; y=unity; mp_back_input(mp); /* default tension */
18334     goto DONE;
18335   };
18336   if ( mp->cur_cmd!=path_join ) {
18337      mp_missing_err(mp, "..");
18338 @.Missing `..'@>
18339     help1("A path join command should end with two dots.");
18340     mp_back_error(mp);
18341   }
18342 DONE:
18343   ;
18344 }
18345
18346 @ @<Set explicit tensions@>=
18347
18348   mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18349   if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18350   mp_scan_primary(mp);
18351   @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18352   if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18353   right_tension(q)=mp->cur_exp;
18354   if ( mp->cur_cmd==and_command ) {
18355     mp_get_x_next(mp); y=mp->cur_cmd;
18356     if ( mp->cur_cmd==at_least ) mp_get_x_next(mp);
18357     mp_scan_primary(mp);
18358     @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>;
18359     if ( y==at_least ) negate(mp->cur_exp);
18360   }
18361   y=mp->cur_exp;
18362 }
18363
18364 @ @d min_tension three_quarter_unit
18365
18366 @<Make sure that the current expression is a valid tension setting@>=
18367 if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<min_tension) ) {
18368   exp_err("Improper tension has been set to 1");
18369 @.Improper tension@>
18370   help1("The expression above should have been a number >=3/4.");
18371   mp_put_get_flush_error(mp, unity);
18372 }
18373
18374 @ @<Set explicit control points@>=
18375
18376   right_type(q)=mp_explicit; t=mp_explicit; mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18377   mp_known_pair(mp); right_x(q)=mp->cur_x; right_y(q)=mp->cur_y;
18378   if ( mp->cur_cmd!=and_command ) {
18379     x=right_x(q); y=right_y(q);
18380   } else { 
18381     mp_get_x_next(mp); mp_scan_primary(mp);
18382     mp_known_pair(mp); x=mp->cur_x; y=mp->cur_y;
18383   }
18384 }
18385
18386 @ @<Convert the right operand, |cur_exp|, into a partial path...@>=
18387
18388   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) pp=mp_new_knot(mp);
18389   else pp=mp->cur_exp;
18390   qq=pp;
18391   while ( link(qq)!=pp ) qq=link(qq);
18392   if ( left_type(pp)!=mp_endpoint ) { /* open up a cycle */
18393     r=mp_copy_knot(mp, pp); link(qq)=r; qq=r;
18394   }
18395   left_type(pp)=mp_open; right_type(qq)=mp_open;
18396 }
18397
18398 @ If a person tries to define an entire path by saying `\.{(x,y)\&cycle}',
18399 we silently change the specification to `\.{(x,y)..cycle}', since a cycle
18400 shouldn't have length zero.
18401
18402 @<Get ready to close a cycle@>=
18403
18404   cycle_hit=true; mp_get_x_next(mp); pp=p; qq=p;
18405   if ( d==ampersand ) if ( p==q ) {
18406     d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18407   }
18408 }
18409
18410 @ @<Join the partial paths and reset |p| and |q|...@>=
18411
18412 if ( d==ampersand ) {
18413   if ( (x_coord(q)!=x_coord(pp))||(y_coord(q)!=y_coord(pp)) ) {
18414     print_err("Paths don't touch; `&' will be changed to `..'");
18415 @.Paths don't touch@>
18416     help3("When you join paths `p&q', the ending point of p")
18417       ("must be exactly equal to the starting point of q.")
18418       ("So I'm going to pretend that you said `p..q' instead.");
18419     mp_put_get_error(mp); d=path_join; right_tension(q)=unity; y=unity;
18420   }
18421 }
18422 @<Plug an opening in |right_type(pp)|, if possible@>;
18423 if ( d==ampersand ) {
18424   @<Splice independent paths together@>;
18425 } else  { 
18426   @<Plug an opening in |right_type(q)|, if possible@>;
18427   link(q)=pp; left_y(pp)=y;
18428   if ( t!=mp_open ) { left_x(pp)=x; left_type(pp)=t;  };
18429 }
18430 q=qq;
18431 }
18432
18433 @ @<Plug an opening in |right_type(q)|...@>=
18434 if ( right_type(q)==mp_open ) {
18435   if ( (left_type(q)==mp_curl)||(left_type(q)==mp_given) ) {
18436     right_type(q)=left_type(q); right_given(q)=left_given(q);
18437   }
18438 }
18439
18440 @ @<Plug an opening in |right_type(pp)|...@>=
18441 if ( right_type(pp)==mp_open ) {
18442   if ( (t==mp_curl)||(t==mp_given) ) {
18443     right_type(pp)=t; right_given(pp)=x;
18444   }
18445 }
18446
18447 @ @<Splice independent paths together@>=
18448
18449   if ( left_type(q)==mp_open ) if ( right_type(q)==mp_open ) {
18450     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18451   }
18452   if ( right_type(pp)==mp_open ) if ( t==mp_open ) {
18453     right_type(pp)=mp_curl; right_curl(pp)=unity;
18454   }
18455   right_type(q)=right_type(pp); link(q)=link(pp);
18456   right_x(q)=right_x(pp); right_y(q)=right_y(pp);
18457   mp_free_node(mp, pp,knot_node_size);
18458   if ( qq==pp ) qq=q;
18459 }
18460
18461 @ @<Choose control points for the path...@>=
18462 if ( cycle_hit ) { 
18463   if ( d==ampersand ) p=q;
18464 } else  { 
18465   left_type(p)=mp_endpoint;
18466   if ( right_type(p)==mp_open ) { 
18467     right_type(p)=mp_curl; right_curl(p)=unity;
18468   }
18469   right_type(q)=mp_endpoint;
18470   if ( left_type(q)==mp_open ) { 
18471     left_type(q)=mp_curl; left_curl(q)=unity;
18472   }
18473   link(q)=p;
18474 }
18475 mp_make_choices(mp, p);
18476 mp->cur_type=mp_path_type; mp->cur_exp=p
18477
18478 @ Finally, we sometimes need to scan an expression whose value is
18479 supposed to be either |true_code| or |false_code|.
18480
18481 @<Declare the basic parsing subroutines@>=
18482 void mp_get_boolean (MP mp) { 
18483   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
18484   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) {
18485     exp_err("Undefined condition will be treated as `false'");
18486 @.Undefined condition...@>
18487     help2("The expression shown above should have had a definite")
18488       ("true-or-false value. I'm changing it to `false'.");
18489     mp_put_get_flush_error(mp, false_code); mp->cur_type=mp_boolean_type;
18490   }
18491 }
18492
18493 @* \[39] Doing the operations.
18494 The purpose of parsing is primarily to permit people to avoid piles of
18495 parentheses. But the real work is done after the structure of an expression
18496 has been recognized; that's when new expressions are generated. We
18497 turn now to the guts of \MP, which handles individual operators that
18498 have come through the parsing mechanism.
18499
18500 We'll start with the easy ones that take no operands, then work our way
18501 up to operators with one and ultimately two arguments. In other words,
18502 we will write the three procedures |do_nullary|, |do_unary|, and |do_binary|
18503 that are invoked periodically by the expression scanners.
18504
18505 First let's make sure that all of the primitive operators are in the
18506 hash table. Although |scan_primary| and its relatives made use of the
18507 \\{cmd} code for these operators, the \\{do} routines base everything
18508 on the \\{mod} code. For example, |do_binary| doesn't care whether the
18509 operation it performs is a |primary_binary| or |secondary_binary|, etc.
18510
18511 @<Put each...@>=
18512 mp_primitive(mp, "true",nullary,true_code);
18513 @:true_}{\&{true} primitive@>
18514 mp_primitive(mp, "false",nullary,false_code);
18515 @:false_}{\&{false} primitive@>
18516 mp_primitive(mp, "nullpicture",nullary,null_picture_code);
18517 @:null_picture_}{\&{nullpicture} primitive@>
18518 mp_primitive(mp, "nullpen",nullary,null_pen_code);
18519 @:null_pen_}{\&{nullpen} primitive@>
18520 mp_primitive(mp, "jobname",nullary,job_name_op);
18521 @:job_name_}{\&{jobname} primitive@>
18522 mp_primitive(mp, "readstring",nullary,read_string_op);
18523 @:read_string_}{\&{readstring} primitive@>
18524 mp_primitive(mp, "pencircle",nullary,pen_circle);
18525 @:pen_circle_}{\&{pencircle} primitive@>
18526 mp_primitive(mp, "normaldeviate",nullary,normal_deviate);
18527 @:normal_deviate_}{\&{normaldeviate} primitive@>
18528 mp_primitive(mp, "readfrom",unary,read_from_op);
18529 @:read_from_}{\&{readfrom} primitive@>
18530 mp_primitive(mp, "closefrom",unary,close_from_op);
18531 @:close_from_}{\&{closefrom} primitive@>
18532 mp_primitive(mp, "odd",unary,odd_op);
18533 @:odd_}{\&{odd} primitive@>
18534 mp_primitive(mp, "known",unary,known_op);
18535 @:known_}{\&{known} primitive@>
18536 mp_primitive(mp, "unknown",unary,unknown_op);
18537 @:unknown_}{\&{unknown} primitive@>
18538 mp_primitive(mp, "not",unary,not_op);
18539 @:not_}{\&{not} primitive@>
18540 mp_primitive(mp, "decimal",unary,decimal);
18541 @:decimal_}{\&{decimal} primitive@>
18542 mp_primitive(mp, "reverse",unary,reverse);
18543 @:reverse_}{\&{reverse} primitive@>
18544 mp_primitive(mp, "makepath",unary,make_path_op);
18545 @:make_path_}{\&{makepath} primitive@>
18546 mp_primitive(mp, "makepen",unary,make_pen_op);
18547 @:make_pen_}{\&{makepen} primitive@>
18548 mp_primitive(mp, "oct",unary,oct_op);
18549 @:oct_}{\&{oct} primitive@>
18550 mp_primitive(mp, "hex",unary,hex_op);
18551 @:hex_}{\&{hex} primitive@>
18552 mp_primitive(mp, "ASCII",unary,ASCII_op);
18553 @:ASCII_}{\&{ASCII} primitive@>
18554 mp_primitive(mp, "char",unary,char_op);
18555 @:char_}{\&{char} primitive@>
18556 mp_primitive(mp, "length",unary,length_op);
18557 @:length_}{\&{length} primitive@>
18558 mp_primitive(mp, "turningnumber",unary,turning_op);
18559 @:turning_number_}{\&{turningnumber} primitive@>
18560 mp_primitive(mp, "xpart",unary,x_part);
18561 @:x_part_}{\&{xpart} primitive@>
18562 mp_primitive(mp, "ypart",unary,y_part);
18563 @:y_part_}{\&{ypart} primitive@>
18564 mp_primitive(mp, "xxpart",unary,xx_part);
18565 @:xx_part_}{\&{xxpart} primitive@>
18566 mp_primitive(mp, "xypart",unary,xy_part);
18567 @:xy_part_}{\&{xypart} primitive@>
18568 mp_primitive(mp, "yxpart",unary,yx_part);
18569 @:yx_part_}{\&{yxpart} primitive@>
18570 mp_primitive(mp, "yypart",unary,yy_part);
18571 @:yy_part_}{\&{yypart} primitive@>
18572 mp_primitive(mp, "redpart",unary,red_part);
18573 @:red_part_}{\&{redpart} primitive@>
18574 mp_primitive(mp, "greenpart",unary,green_part);
18575 @:green_part_}{\&{greenpart} primitive@>
18576 mp_primitive(mp, "bluepart",unary,blue_part);
18577 @:blue_part_}{\&{bluepart} primitive@>
18578 mp_primitive(mp, "cyanpart",unary,cyan_part);
18579 @:cyan_part_}{\&{cyanpart} primitive@>
18580 mp_primitive(mp, "magentapart",unary,magenta_part);
18581 @:magenta_part_}{\&{magentapart} primitive@>
18582 mp_primitive(mp, "yellowpart",unary,yellow_part);
18583 @:yellow_part_}{\&{yellowpart} primitive@>
18584 mp_primitive(mp, "blackpart",unary,black_part);
18585 @:black_part_}{\&{blackpart} primitive@>
18586 mp_primitive(mp, "greypart",unary,grey_part);
18587 @:grey_part_}{\&{greypart} primitive@>
18588 mp_primitive(mp, "colormodel",unary,color_model_part);
18589 @:color_model_part_}{\&{colormodel} primitive@>
18590 mp_primitive(mp, "fontpart",unary,font_part);
18591 @:font_part_}{\&{fontpart} primitive@>
18592 mp_primitive(mp, "textpart",unary,text_part);
18593 @:text_part_}{\&{textpart} primitive@>
18594 mp_primitive(mp, "pathpart",unary,path_part);
18595 @:path_part_}{\&{pathpart} primitive@>
18596 mp_primitive(mp, "penpart",unary,pen_part);
18597 @:pen_part_}{\&{penpart} primitive@>
18598 mp_primitive(mp, "dashpart",unary,dash_part);
18599 @:dash_part_}{\&{dashpart} primitive@>
18600 mp_primitive(mp, "sqrt",unary,sqrt_op);
18601 @:sqrt_}{\&{sqrt} primitive@>
18602 mp_primitive(mp, "mexp",unary,m_exp_op);
18603 @:m_exp_}{\&{mexp} primitive@>
18604 mp_primitive(mp, "mlog",unary,m_log_op);
18605 @:m_log_}{\&{mlog} primitive@>
18606 mp_primitive(mp, "sind",unary,sin_d_op);
18607 @:sin_d_}{\&{sind} primitive@>
18608 mp_primitive(mp, "cosd",unary,cos_d_op);
18609 @:cos_d_}{\&{cosd} primitive@>
18610 mp_primitive(mp, "floor",unary,floor_op);
18611 @:floor_}{\&{floor} primitive@>
18612 mp_primitive(mp, "uniformdeviate",unary,uniform_deviate);
18613 @:uniform_deviate_}{\&{uniformdeviate} primitive@>
18614 mp_primitive(mp, "charexists",unary,char_exists_op);
18615 @:char_exists_}{\&{charexists} primitive@>
18616 mp_primitive(mp, "fontsize",unary,font_size);
18617 @:font_size_}{\&{fontsize} primitive@>
18618 mp_primitive(mp, "llcorner",unary,ll_corner_op);
18619 @:ll_corner_}{\&{llcorner} primitive@>
18620 mp_primitive(mp, "lrcorner",unary,lr_corner_op);
18621 @:lr_corner_}{\&{lrcorner} primitive@>
18622 mp_primitive(mp, "ulcorner",unary,ul_corner_op);
18623 @:ul_corner_}{\&{ulcorner} primitive@>
18624 mp_primitive(mp, "urcorner",unary,ur_corner_op);
18625 @:ur_corner_}{\&{urcorner} primitive@>
18626 mp_primitive(mp, "arclength",unary,arc_length);
18627 @:arc_length_}{\&{arclength} primitive@>
18628 mp_primitive(mp, "angle",unary,angle_op);
18629 @:angle_}{\&{angle} primitive@>
18630 mp_primitive(mp, "cycle",cycle,cycle_op);
18631 @:cycle_}{\&{cycle} primitive@>
18632 mp_primitive(mp, "stroked",unary,stroked_op);
18633 @:stroked_}{\&{stroked} primitive@>
18634 mp_primitive(mp, "filled",unary,filled_op);
18635 @:filled_}{\&{filled} primitive@>
18636 mp_primitive(mp, "textual",unary,textual_op);
18637 @:textual_}{\&{textual} primitive@>
18638 mp_primitive(mp, "clipped",unary,clipped_op);
18639 @:clipped_}{\&{clipped} primitive@>
18640 mp_primitive(mp, "bounded",unary,bounded_op);
18641 @:bounded_}{\&{bounded} primitive@>
18642 mp_primitive(mp, "+",plus_or_minus,plus);
18643 @:+ }{\.{+} primitive@>
18644 mp_primitive(mp, "-",plus_or_minus,minus);
18645 @:- }{\.{-} primitive@>
18646 mp_primitive(mp, "*",secondary_binary,times);
18647 @:* }{\.{*} primitive@>
18648 mp_primitive(mp, "/",slash,over); mp->eqtb[frozen_slash]=mp->eqtb[mp->cur_sym];
18649 @:/ }{\.{/} primitive@>
18650 mp_primitive(mp, "++",tertiary_binary,pythag_add);
18651 @:++_}{\.{++} primitive@>
18652 mp_primitive(mp, "+-+",tertiary_binary,pythag_sub);
18653 @:+-+_}{\.{+-+} primitive@>
18654 mp_primitive(mp, "or",tertiary_binary,or_op);
18655 @:or_}{\&{or} primitive@>
18656 mp_primitive(mp, "and",and_command,and_op);
18657 @:and_}{\&{and} primitive@>
18658 mp_primitive(mp, "<",expression_binary,less_than);
18659 @:< }{\.{<} primitive@>
18660 mp_primitive(mp, "<=",expression_binary,less_or_equal);
18661 @:<=_}{\.{<=} primitive@>
18662 mp_primitive(mp, ">",expression_binary,greater_than);
18663 @:> }{\.{>} primitive@>
18664 mp_primitive(mp, ">=",expression_binary,greater_or_equal);
18665 @:>=_}{\.{>=} primitive@>
18666 mp_primitive(mp, "=",equals,equal_to);
18667 @:= }{\.{=} primitive@>
18668 mp_primitive(mp, "<>",expression_binary,unequal_to);
18669 @:<>_}{\.{<>} primitive@>
18670 mp_primitive(mp, "substring",primary_binary,substring_of);
18671 @:substring_}{\&{substring} primitive@>
18672 mp_primitive(mp, "subpath",primary_binary,subpath_of);
18673 @:subpath_}{\&{subpath} primitive@>
18674 mp_primitive(mp, "directiontime",primary_binary,direction_time_of);
18675 @:direction_time_}{\&{directiontime} primitive@>
18676 mp_primitive(mp, "point",primary_binary,point_of);
18677 @:point_}{\&{point} primitive@>
18678 mp_primitive(mp, "precontrol",primary_binary,precontrol_of);
18679 @:precontrol_}{\&{precontrol} primitive@>
18680 mp_primitive(mp, "postcontrol",primary_binary,postcontrol_of);
18681 @:postcontrol_}{\&{postcontrol} primitive@>
18682 mp_primitive(mp, "penoffset",primary_binary,pen_offset_of);
18683 @:pen_offset_}{\&{penoffset} primitive@>
18684 mp_primitive(mp, "arctime",primary_binary,arc_time_of);
18685 @:arc_time_of_}{\&{arctime} primitive@>
18686 mp_primitive(mp, "mpversion",nullary,mp_version);
18687 @:mp_verison_}{\&{mpversion} primitive@>
18688 mp_primitive(mp, "&",ampersand,concatenate);
18689 @:!!!}{\.{\&} primitive@>
18690 mp_primitive(mp, "rotated",secondary_binary,rotated_by);
18691 @:rotated_}{\&{rotated} primitive@>
18692 mp_primitive(mp, "slanted",secondary_binary,slanted_by);
18693 @:slanted_}{\&{slanted} primitive@>
18694 mp_primitive(mp, "scaled",secondary_binary,scaled_by);
18695 @:scaled_}{\&{scaled} primitive@>
18696 mp_primitive(mp, "shifted",secondary_binary,shifted_by);
18697 @:shifted_}{\&{shifted} primitive@>
18698 mp_primitive(mp, "transformed",secondary_binary,transformed_by);
18699 @:transformed_}{\&{transformed} primitive@>
18700 mp_primitive(mp, "xscaled",secondary_binary,x_scaled);
18701 @:x_scaled_}{\&{xscaled} primitive@>
18702 mp_primitive(mp, "yscaled",secondary_binary,y_scaled);
18703 @:y_scaled_}{\&{yscaled} primitive@>
18704 mp_primitive(mp, "zscaled",secondary_binary,z_scaled);
18705 @:z_scaled_}{\&{zscaled} primitive@>
18706 mp_primitive(mp, "infont",secondary_binary,in_font);
18707 @:in_font_}{\&{infont} primitive@>
18708 mp_primitive(mp, "intersectiontimes",tertiary_binary,intersect);
18709 @:intersection_times_}{\&{intersectiontimes} primitive@>
18710 mp_primitive(mp, "envelope",primary_binary,envelope_of);
18711 @:envelope_}{\&{envelope} primitive@>
18712
18713 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
18714 case nullary:
18715 case unary:
18716 case primary_binary:
18717 case secondary_binary:
18718 case tertiary_binary:
18719 case expression_binary:
18720 case cycle:
18721 case plus_or_minus:
18722 case slash:
18723 case ampersand:
18724 case equals:
18725 case and_command:
18726   mp_print_op(mp, m);
18727   break;
18728
18729 @ OK, let's look at the simplest \\{do} procedure first.
18730
18731 @c @<Declare nullary action procedure@>;
18732 void mp_do_nullary (MP mp,quarterword c) { 
18733   check_arith;
18734   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18735     mp_show_cmd_mod(mp, nullary,c);
18736   switch (c) {
18737   case true_code: case false_code: 
18738     mp->cur_type=mp_boolean_type; mp->cur_exp=c;
18739     break;
18740   case null_picture_code: 
18741     mp->cur_type=mp_picture_type;
18742     mp->cur_exp=mp_get_node(mp, edge_header_size); 
18743     mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
18744     break;
18745   case null_pen_code: 
18746     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, 0);
18747     break;
18748   case normal_deviate: 
18749     mp->cur_type=mp_known; mp->cur_exp=mp_norm_rand(mp);
18750     break;
18751   case pen_circle: 
18752     mp->cur_type=mp_pen_type; mp->cur_exp=mp_get_pen_circle(mp, unity);
18753     break;
18754   case job_name_op:  
18755     if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
18756     mp->cur_type=mp_string_type; mp->cur_exp=rts(mp->job_name);
18757     break;
18758   case mp_version: 
18759     mp->cur_type=mp_string_type; 
18760     mp->cur_exp=intern(metapost_version) ;
18761     break;
18762   case read_string_op:
18763     @<Read a string from the terminal@>;
18764     break;
18765   } /* there are no other cases */
18766   check_arith;
18767 }
18768
18769 @ @<Read a string...@>=
18770
18771   if ( mp->interaction<=mp_nonstop_mode )
18772     mp_fatal_error(mp, "*** (cannot readstring in nonstop modes)");
18773   mp_begin_file_reading(mp); name=is_read;
18774   limit=start; prompt_input("");
18775   mp_finish_read(mp);
18776 }
18777
18778 @ @<Declare nullary action procedure@>=
18779 void mp_finish_read (MP mp) { /* copy |buffer| line to |cur_exp| */
18780   size_t k;
18781   str_room((int)mp->last-start);
18782   for (k=start;k<=mp->last-1;k++) {
18783    append_char(mp->buffer[k]);
18784   }
18785   mp_end_file_reading(mp); mp->cur_type=mp_string_type; 
18786   mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
18787 }
18788
18789 @ Things get a bit more interesting when there's an operand. The
18790 operand to |do_unary| appears in |cur_type| and |cur_exp|.
18791
18792 @c @<Declare unary action procedures@>;
18793 void mp_do_unary (MP mp,quarterword c) {
18794   pointer p,q,r; /* for list manipulation */
18795   integer x; /* a temporary register */
18796   check_arith;
18797   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two )
18798     @<Trace the current unary operation@>;
18799   switch (c) {
18800   case plus:
18801     if ( mp->cur_type<mp_color_type ) mp_bad_unary(mp, plus);
18802     break;
18803   case minus:
18804     @<Negate the current expression@>;
18805     break;
18806   @<Additional cases of unary operators@>;
18807   } /* there are no other cases */
18808   check_arith;
18809 };
18810
18811 @ The |nice_pair| function returns |true| if both components of a pair
18812 are known.
18813
18814 @<Declare unary action procedures@>=
18815 boolean mp_nice_pair (MP mp,integer p, quarterword t) { 
18816   if ( t==mp_pair_type ) {
18817     p=value(p);
18818     if ( type(x_part_loc(p))==mp_known )
18819       if ( type(y_part_loc(p))==mp_known )
18820         return true;
18821   }
18822   return false;
18823 }
18824
18825 @ The |nice_color_or_pair| function is analogous except that it also accepts
18826 fully known colors.
18827
18828 @<Declare unary action procedures@>=
18829 boolean mp_nice_color_or_pair (MP mp,integer p, quarterword t) {
18830   pointer q,r; /* for scanning the big node */
18831   if ( (t!=mp_pair_type)&&(t!=mp_color_type)&&(t!=mp_cmykcolor_type) ) {
18832     return false;
18833   } else { 
18834     q=value(p);
18835     r=q+mp->big_node_size[type(p)];
18836     do {  
18837       r=r-2;
18838       if ( type(r)!=mp_known )
18839         return false;
18840     } while (r!=q);
18841     return true;
18842   }
18843 }
18844
18845 @ @<Declare unary action...@>=
18846 void mp_print_known_or_unknown_type (MP mp,small_number t, integer v) { 
18847   mp_print_char(mp, '(');
18848   if ( t>mp_known ) mp_print(mp, "unknown numeric");
18849   else { if ( (t==mp_pair_type)||(t==mp_color_type)||(t==mp_cmykcolor_type) )
18850     if ( ! mp_nice_color_or_pair(mp, v,t) ) mp_print(mp, "unknown ");
18851     mp_print_type(mp, t);
18852   }
18853   mp_print_char(mp, ')');
18854 }
18855
18856 @ @<Declare unary action...@>=
18857 void mp_bad_unary (MP mp,quarterword c) { 
18858   exp_err("Not implemented: "); mp_print_op(mp, c);
18859 @.Not implemented...@>
18860   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
18861   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
18862     ("particular type. Continue, and I'll simply return the")
18863     ("argument (shown above) as the result of the operation.");
18864   mp_put_get_error(mp);
18865 }
18866
18867 @ @<Trace the current unary operation@>=
18868
18869   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{"); 
18870   mp_print_op(mp, c); mp_print_char(mp, '(');
18871   mp_print_exp(mp, null,0); /* show the operand, but not verbosely */
18872   mp_print(mp, ")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
18873 }
18874
18875 @ Negation is easy except when the current expression
18876 is of type |independent|, or when it is a pair with one or more
18877 |independent| components.
18878
18879 It is tempting to argue that the negative of an independent variable
18880 is an independent variable, hence we don't have to do anything when
18881 negating it. The fallacy is that other dependent variables pointing
18882 to the current expression must change the sign of their
18883 coefficients if we make no change to the current expression.
18884
18885 Instead, we work around the problem by copying the current expression
18886 and recycling it afterwards (cf.~the |stash_in| routine).
18887
18888 @<Negate the current expression@>=
18889 switch (mp->cur_type) {
18890 case mp_color_type:
18891 case mp_cmykcolor_type:
18892 case mp_pair_type:
18893 case mp_independent: 
18894   q=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, q);
18895   if ( mp->cur_type==mp_dependent ) {
18896     mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18897   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { /* |mp_color_type| or |mp_pair_type| */
18898     p=value(mp->cur_exp);
18899     r=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
18900     do {  
18901       r=r-2;
18902       if ( type(r)==mp_known ) negate(value(r));
18903       else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(r));
18904     } while (r!=p);
18905   } /* if |cur_type=mp_known| then |cur_exp=0| */
18906   mp_recycle_value(mp, q); mp_free_node(mp, q,value_node_size);
18907   break;
18908 case mp_dependent:
18909 case mp_proto_dependent:
18910   mp_negate_dep_list(mp, dep_list(mp->cur_exp));
18911   break;
18912 case mp_known:
18913   negate(mp->cur_exp);
18914   break;
18915 default:
18916   mp_bad_unary(mp, minus);
18917   break;
18918 }
18919
18920 @ @<Declare unary action...@>=
18921 void mp_negate_dep_list (MP mp,pointer p) { 
18922   while (1) { 
18923     negate(value(p));
18924     if ( info(p)==null ) return;
18925     p=link(p);
18926   }
18927 }
18928
18929 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18930 case not_op: 
18931   if ( mp->cur_type!=mp_boolean_type ) mp_bad_unary(mp, not_op);
18932   else mp->cur_exp=true_code+false_code-mp->cur_exp;
18933   break;
18934
18935 @ @d three_sixty_units 23592960 /* that's |360*unity| */
18936 @d boolean_reset(A) if ( (A) ) mp->cur_exp=true_code; else mp->cur_exp=false_code
18937
18938 @<Additional cases of unary operators@>=
18939 case sqrt_op:
18940 case m_exp_op:
18941 case m_log_op:
18942 case sin_d_op:
18943 case cos_d_op:
18944 case floor_op:
18945 case  uniform_deviate:
18946 case odd_op:
18947 case char_exists_op:
18948   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
18949     mp_bad_unary(mp, c);
18950   } else {
18951     switch (c) {
18952     case sqrt_op:mp->cur_exp=mp_square_rt(mp, mp->cur_exp);break;
18953     case m_exp_op:mp->cur_exp=mp_m_exp(mp, mp->cur_exp);break;
18954     case m_log_op:mp->cur_exp=mp_m_log(mp, mp->cur_exp);break;
18955     case sin_d_op:
18956     case cos_d_op:
18957       mp_n_sin_cos(mp, (mp->cur_exp % three_sixty_units)*16);
18958       if ( c==sin_d_op ) mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
18959       else mp->cur_exp=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
18960       break;
18961     case floor_op:mp->cur_exp=mp_floor_scaled(mp, mp->cur_exp);break;
18962     case uniform_deviate:mp->cur_exp=mp_unif_rand(mp, mp->cur_exp);break;
18963     case odd_op: 
18964       boolean_reset(odd(mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp)));
18965       mp->cur_type=mp_boolean_type;
18966       break;
18967     case char_exists_op:
18968       @<Determine if a character has been shipped out@>;
18969       break;
18970     } /* there are no other cases */
18971   }
18972   break;
18973
18974 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18975 case angle_op:
18976   if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) ) {
18977     p=value(mp->cur_exp);
18978     x=mp_n_arg(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)));
18979     if ( x>=0 ) mp_flush_cur_exp(mp, (x+8)/ 16);
18980     else mp_flush_cur_exp(mp, -((-x+8)/ 16));
18981   } else {
18982     mp_bad_unary(mp, angle_op);
18983   }
18984   break;
18985
18986 @ If the current expression is a pair, but the context wants it to
18987 be a path, we call |pair_to_path|.
18988
18989 @<Declare unary action...@>=
18990 void mp_pair_to_path (MP mp) { 
18991   mp->cur_exp=mp_new_knot(mp); 
18992   mp->cur_type=mp_path_type;
18993 };
18994
18995 @ @<Additional cases of unary operators@>=
18996 case x_part:
18997 case y_part:
18998   if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_transform_type) )
18999     mp_take_part(mp, c);
19000   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19001   else mp_bad_unary(mp, c);
19002   break;
19003 case xx_part:
19004 case xy_part:
19005 case yx_part:
19006 case yy_part: 
19007   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) mp_take_part(mp, c);
19008   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19009   else mp_bad_unary(mp, c);
19010   break;
19011 case red_part:
19012 case green_part:
19013 case blue_part: 
19014   if ( mp->cur_type==mp_color_type ) mp_take_part(mp, c);
19015   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19016   else mp_bad_unary(mp, c);
19017   break;
19018 case cyan_part:
19019 case magenta_part:
19020 case yellow_part:
19021 case black_part: 
19022   if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) mp_take_part(mp, c); 
19023   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19024   else mp_bad_unary(mp, c);
19025   break;
19026 case grey_part: 
19027   if ( mp->cur_type==mp_known ) mp->cur_exp=value(c);
19028   else if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19029   else mp_bad_unary(mp, c);
19030   break;
19031 case color_model_part: 
19032   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19033   else mp_bad_unary(mp, c);
19034   break;
19035
19036 @ In the following procedure, |cur_exp| points to a capsule, which points to
19037 a big node. We want to delete all but one part of the big node.
19038
19039 @<Declare unary action...@>=
19040 void mp_take_part (MP mp,quarterword c) {
19041   pointer p; /* the big node */
19042   p=value(mp->cur_exp); value(temp_val)=p; type(temp_val)=mp->cur_type;
19043   link(p)=temp_val; mp_free_node(mp, mp->cur_exp,value_node_size);
19044   mp_make_exp_copy(mp, p+mp->sector_offset[c+mp_x_part_sector-x_part]);
19045   mp_recycle_value(mp, temp_val);
19046 }
19047
19048 @ @<Initialize table entries...@>=
19049 name_type(temp_val)=mp_capsule;
19050
19051 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19052 case font_part:
19053 case text_part:
19054 case path_part:
19055 case pen_part:
19056 case dash_part:
19057   if ( mp->cur_type==mp_picture_type ) mp_take_pict_part(mp, c);
19058   else mp_bad_unary(mp, c);
19059   break;
19060
19061 @ @<Declarations@>=
19062 void mp_scale_edges (MP mp);
19063
19064 @ @<Declare unary action...@>=
19065 void mp_take_pict_part (MP mp,quarterword c) {
19066   pointer p; /* first graphical object in |cur_exp| */
19067   p=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19068   if ( p!=null ) {
19069     switch (c) {
19070     case x_part: case y_part: case xx_part:
19071     case xy_part: case yx_part: case yy_part:
19072       if ( type(p)==mp_text_code ) mp_flush_cur_exp(mp, text_trans_part(p+c));
19073       else goto NOT_FOUND;
19074       break;
19075     case red_part: case green_part: case blue_part:
19076       if ( has_color(p) ) mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c));
19077       else goto NOT_FOUND;
19078       break;
19079     case cyan_part: case magenta_part: case yellow_part:
19080     case black_part:
19081       if ( has_color(p) ) {
19082         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19083           mp_flush_cur_exp(mp, unity);
19084         else
19085           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-cyan_part)));
19086       } else goto NOT_FOUND;
19087       break;
19088     case grey_part:
19089       if ( has_color(p) )
19090           mp_flush_cur_exp(mp, obj_color_part(p+c+(red_part-grey_part)));
19091       else goto NOT_FOUND;
19092       break;
19093     case color_model_part:
19094       if ( has_color(p) ) {
19095         if ( color_model(p)==mp_uninitialized_model )
19096           mp_flush_cur_exp(mp, mp->internal[mp_default_color_model]);
19097         else
19098           mp_flush_cur_exp(mp, color_model(p)*unity);
19099       } else goto NOT_FOUND;
19100       break;
19101     @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>;
19102     } /* all cases have been enumerated */
19103     return;
19104   };
19105 NOT_FOUND:
19106   @<Convert the current expression to a null value appropriate
19107     for |c|@>;
19108 }
19109
19110 @ @<Handle other cases in |take_pict_part| or |goto not_found|@>=
19111 case text_part: 
19112   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19113   else { 
19114     mp_flush_cur_exp(mp, text_p(p));
19115     add_str_ref(mp->cur_exp);
19116     mp->cur_type=mp_string_type;
19117     };
19118   break;
19119 case font_part: 
19120   if ( type(p)!=mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19121   else { 
19122     mp_flush_cur_exp(mp, rts(mp->font_name[font_n(p)])); 
19123     add_str_ref(mp->cur_exp);
19124     mp->cur_type=mp_string_type;
19125   };
19126   break;
19127 case path_part:
19128   if ( type(p)==mp_text_code ) goto NOT_FOUND;
19129   else if ( is_stop(p) ) mp_confusion(mp, "pict");
19130 @:this can't happen pict}{\quad pict@>
19131   else { 
19132     mp_flush_cur_exp(mp, mp_copy_path(mp, path_p(p)));
19133     mp->cur_type=mp_path_type;
19134   }
19135   break;
19136 case pen_part: 
19137   if ( ! has_pen(p) ) goto NOT_FOUND;
19138   else {
19139     if ( pen_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19140     else { mp_flush_cur_exp(mp, copy_pen(pen_p(p)));
19141       mp->cur_type=mp_pen_type;
19142     };
19143   }
19144   break;
19145 case dash_part: 
19146   if ( type(p)!=mp_stroked_code ) goto NOT_FOUND;
19147   else { if ( dash_p(p)==null ) goto NOT_FOUND;
19148     else { add_edge_ref(dash_p(p));
19149     mp->se_sf=dash_scale(p);
19150     mp->se_pic=dash_p(p);
19151     mp_scale_edges(mp);
19152     mp_flush_cur_exp(mp, mp->se_pic);
19153     mp->cur_type=mp_picture_type;
19154     };
19155   }
19156   break;
19157
19158 @ Since |scale_edges| had to be declared |forward|, it had to be declared as a
19159 parameterless procedure even though it really takes two arguments and updates
19160 one of them.  Hence the following globals are needed.
19161
19162 @<Global...@>=
19163 pointer se_pic;  /* edge header used and updated by |scale_edges| */
19164 scaled se_sf;  /* the scale factor argument to |scale_edges| */
19165
19166 @ @<Convert the current expression to a null value appropriate...@>=
19167 switch (c) {
19168 case text_part: case font_part: 
19169   mp_flush_cur_exp(mp, rts(""));
19170   mp->cur_type=mp_string_type;
19171   break;
19172 case path_part: 
19173   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, knot_node_size));
19174   left_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19175   right_type(mp->cur_exp)=mp_endpoint;
19176   link(mp->cur_exp)=mp->cur_exp;
19177   x_coord(mp->cur_exp)=0;
19178   y_coord(mp->cur_exp)=0;
19179   originator(mp->cur_exp)=mp_metapost_user;
19180   mp->cur_type=mp_path_type;
19181   break;
19182 case pen_part: 
19183   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_pen_circle(mp, 0));
19184   mp->cur_type=mp_pen_type;
19185   break;
19186 case dash_part: 
19187   mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_node(mp, edge_header_size));
19188   mp_init_edges(mp, mp->cur_exp);
19189   mp->cur_type=mp_picture_type;
19190   break;
19191 default: 
19192    mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19193   break;
19194 }
19195
19196 @ @<Additional cases of unary...@>=
19197 case char_op: 
19198   if ( mp->cur_type!=mp_known ) { 
19199     mp_bad_unary(mp, char_op);
19200   } else { 
19201     mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256; 
19202     mp->cur_type=mp_string_type;
19203     if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
19204   }
19205   break;
19206 case decimal: 
19207   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
19208      mp_bad_unary(mp, decimal);
19209   } else { 
19210     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=new_string;
19211     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=mp_make_string(mp);
19212     mp->selector=mp->old_setting; mp->cur_type=mp_string_type;
19213   }
19214   break;
19215 case oct_op:
19216 case hex_op:
19217 case ASCII_op: 
19218   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19219   else mp_str_to_num(mp, c);
19220   break;
19221 case font_size: 
19222   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, font_size);
19223   else @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>;
19224   break;
19225
19226 @ @<Declare unary action...@>=
19227 void mp_str_to_num (MP mp,quarterword c) { /* converts a string to a number */
19228   integer n; /* accumulator */
19229   ASCII_code m; /* current character */
19230   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
19231   int b; /* radix of conversion */
19232   boolean bad_char; /* did the string contain an invalid digit? */
19233   if ( c==ASCII_op ) {
19234     if ( length(mp->cur_exp)==0 ) n=-1;
19235     else n=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
19236   } else { 
19237     if ( c==oct_op ) b=8; else b=16;
19238     n=0; bad_char=false;
19239     for (k=mp->str_start[mp->cur_exp];k<=str_stop(mp->cur_exp)-1;k++) {
19240       m=mp->str_pool[k];
19241       if ( (m>='0')&&(m<='9') ) m=m-'0';
19242       else if ( (m>='A')&&(m<='F') ) m=m-'A'+10;
19243       else if ( (m>='a')&&(m<='f') ) m=m-'a'+10;
19244       else  { bad_char=true; m=0; };
19245       if ( m>=b ) { bad_char=true; m=0; };
19246       if ( n<32768 / b ) n=n*b+m; else n=32767;
19247     }
19248     @<Give error messages if |bad_char| or |n>=4096|@>;
19249   }
19250   mp_flush_cur_exp(mp, n*unity);
19251 }
19252
19253 @ @<Give error messages if |bad_char|...@>=
19254 if ( bad_char ) { 
19255   exp_err("String contains illegal digits");
19256 @.String contains illegal digits@>
19257   if ( c==oct_op ) {
19258     help1("I zeroed out characters that weren't in the range 0..7.");
19259   } else  {
19260     help1("I zeroed out characters that weren't hex digits.");
19261   }
19262   mp_put_get_error(mp);
19263 }
19264 if ( (n>4095) ) {
19265   if ( mp->internal[mp_warning_check]>0 ) {
19266     print_err("Number too large ("); 
19267     mp_print_int(mp, n); mp_print_char(mp, ')');
19268 @.Number too large@>
19269     help2("I have trouble with numbers greater than 4095; watch out.")
19270       ("(Set warningcheck:=0 to suppress this message.)");
19271     mp_put_get_error(mp);
19272   }
19273 }
19274
19275 @ The length operation is somewhat unusual in that it applies to a variety
19276 of different types of operands.
19277
19278 @<Additional cases of unary...@>=
19279 case length_op: 
19280   switch (mp->cur_type) {
19281   case mp_string_type: mp_flush_cur_exp(mp, length(mp->cur_exp)*unity); break;
19282   case mp_path_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_path_length(mp)); break;
19283   case mp_known: mp->cur_exp=abs(mp->cur_exp); break;
19284   case mp_picture_type: mp_flush_cur_exp(mp, mp_pict_length(mp)); break;
19285   default: 
19286     if ( mp_nice_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type) )
19287       mp_flush_cur_exp(mp, mp_pyth_add(mp, 
19288         value(x_part_loc(value(mp->cur_exp))),
19289         value(y_part_loc(value(mp->cur_exp)))));
19290     else mp_bad_unary(mp, c);
19291     break;
19292   }
19293   break;
19294
19295 @ @<Declare unary action...@>=
19296 scaled mp_path_length (MP mp) { /* computes the length of the current path */
19297   scaled n; /* the path length so far */
19298   pointer p; /* traverser */
19299   p=mp->cur_exp;
19300   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
19301   do {  p=link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
19302   return n;
19303 }
19304
19305 @ @<Declare unary action...@>=
19306 scaled mp_pict_length (MP mp) { 
19307   /* counts interior components in picture |cur_exp| */
19308   scaled n; /* the count so far */
19309   pointer p; /* traverser */
19310   n=0;
19311   p=link(dummy_loc(mp->cur_exp));
19312   if ( p!=null ) {
19313     if ( is_start_or_stop(p) )
19314       if ( mp_skip_1component(mp, p)==null ) p=link(p);
19315     while ( p!=null )  { 
19316       skip_component(p) return n; 
19317       n=n+unity;   
19318     }
19319   }
19320   return n;
19321 }
19322
19323 @ Implement |turningnumber|
19324
19325 @<Additional cases of unary...@>=
19326 case turning_op:
19327   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19328   else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, turning_op);
19329   else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint )
19330      mp_flush_cur_exp(mp, 0); /* not a cyclic path */
19331   else
19332     mp_flush_cur_exp(mp, mp_turn_cycles_wrapper(mp, mp->cur_exp));
19333   break;
19334
19335 @ The function |an_angle| returns the value of the |angle| primitive, or $0$ if the
19336 argument is |origin|.
19337
19338 @<Declare unary action...@>=
19339 angle mp_an_angle (MP mp,scaled xpar, scaled ypar) {
19340   if ( (! ((xpar==0) && (ypar==0))) )
19341     return mp_n_arg(mp, xpar,ypar);
19342   return 0;
19343 }
19344
19345
19346 @ The actual turning number is (for the moment) computed in a C function
19347 that receives eight integers corresponding to the four controlling points,
19348 and returns a single angle.  Besides those, we have to account for discrete
19349 moves at the actual points.
19350
19351 @d floor(a) (a>=0 ? a : -(int)(-a))
19352 @d bezier_error (720<<20)+1
19353 @d sign(v) ((v)>0 ? 1 : ((v)<0 ? -1 : 0 ))
19354 @d print_roots(a) 
19355 @d out ((double)(xo>>20))
19356 @d mid ((double)(xm>>20))
19357 @d in  ((double)(xi>>20))
19358 @d divisor (256*256)
19359 @d double2angle(a) (int)floor(a*256.0*256.0*16.0)
19360
19361 @<Declare unary action...@>=
19362 angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19363             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY);
19364
19365 @ @c 
19366 angle mp_bezier_slope(MP mp, integer AX,integer AY,integer BX,integer BY,
19367             integer CX,integer CY,integer DX,integer DY) {
19368   double a, b, c;
19369   integer deltax,deltay;
19370   double ax,ay,bx,by,cx,cy,dx,dy;
19371   angle xi = 0, xo = 0, xm = 0;
19372   double res = 0;
19373   ax=AX/divisor;  ay=AY/divisor;
19374   bx=BX/divisor;  by=BY/divisor;
19375   cx=CX/divisor;  cy=CY/divisor;
19376   dx=DX/divisor;  dy=DY/divisor;
19377
19378   deltax = (BX-AX); deltay = (BY-AY);
19379   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(CX-AX); deltay=(CY-AY); }
19380   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19381   xi = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19382
19383   deltax = (CX-BX); deltay = (CY-BY);
19384   xm = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19385
19386   deltax = (DX-CX); deltay = (DY-CY);
19387   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-BX); deltay=(DY-BY); }
19388   if (deltax==0 && deltay == 0) { deltax=(DX-AX); deltay=(DY-AY); }
19389   xo = mp_an_angle(mp,deltax,deltay);
19390
19391   a = (bx-ax)*(cy-by) - (cx-bx)*(by-ay); /* a = (bp-ap)x(cp-bp); */
19392   b = (bx-ax)*(dy-cy) - (by-ay)*(dx-cx);; /* b = (bp-ap)x(dp-cp);*/
19393   c = (cx-bx)*(dy-cy) - (dx-cx)*(cy-by); /* c = (cp-bp)x(dp-cp);*/
19394
19395   if ((a==0)&&(c==0)) {
19396     res = (b==0 ?  0 :  (out-in)); 
19397     print_roots("no roots (a)");
19398   } else if ((a==0)||(c==0)) {
19399     if ((sign(b) == sign(a)) || (sign(b) == sign(c))) {
19400       res = out-in; /* ? */
19401       if (res<-180.0) 
19402         res += 360.0;
19403       else if (res>180.0)
19404         res -= 360.0;
19405       print_roots("no roots (b)");
19406     } else {
19407       res = out-in; /* ? */
19408       print_roots("one root (a)");
19409     }
19410   } else if ((sign(a)*sign(c))<0) {
19411     res = out-in; /* ? */
19412       if (res<-180.0) 
19413         res += 360.0;
19414       else if (res>180.0)
19415         res -= 360.0;
19416     print_roots("one root (b)");
19417   } else {
19418     if (sign(a) == sign(b)) {
19419       res = out-in; /* ? */
19420       if (res<-180.0) 
19421         res += 360.0;
19422       else if (res>180.0)
19423         res -= 360.0;
19424       print_roots("no roots (d)");
19425     } else {
19426       if ((b*b) == (4*a*c)) {
19427         res = bezier_error;
19428         print_roots("double root"); /* cusp */
19429       } else if ((b*b) < (4*a*c)) {
19430         res = out-in; /* ? */
19431         if (res<=0.0 &&res>-180.0) 
19432           res += 360.0;
19433         else if (res>=0.0 && res<180.0)
19434           res -= 360.0;
19435         print_roots("no roots (e)");
19436       } else {
19437         res = out-in;
19438         if (res<-180.0) 
19439           res += 360.0;
19440         else if (res>180.0)
19441           res -= 360.0;
19442         print_roots("two roots"); /* two inflections */
19443       }
19444     }
19445   }
19446   return double2angle(res);
19447 }
19448
19449 @
19450 @d p_nextnext link(link(p))
19451 @d p_next link(p)
19452 @d seven_twenty_deg 05500000000 /* $720\cdot2^{20}$, represents $720^\circ$ */
19453
19454 @<Declare unary action...@>=
19455 scaled mp_new_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19456   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19457   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19458   pointer p;     /*  for running around the path  */
19459   integer xp,yp;   /*  coordinates of next point  */
19460   integer x,y;   /*  helper coordinates  */
19461   angle in_angle,out_angle;     /*  helper angles */
19462   int old_setting; /* saved |selector| setting */
19463   res=0;
19464   turns= 0;
19465   p=c;
19466   old_setting = mp->selector; mp->selector=term_only;
19467   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>unity ) {
19468     mp_begin_diagnostic(mp);
19469     mp_print_nl(mp, "");
19470     mp_end_diagnostic(mp, false);
19471   }
19472   do { 
19473     xp = x_coord(p_next); yp = y_coord(p_next);
19474     ang  = mp_bezier_slope(mp,x_coord(p), y_coord(p), right_x(p), right_y(p),
19475              left_x(p_next), left_y(p_next), xp, yp);
19476     if ( ang>seven_twenty_deg ) {
19477       print_err("Strange path");
19478       mp_error(mp);
19479       mp->selector=old_setting;
19480       return 0;
19481     }
19482     res  = res + ang;
19483     if ( res > one_eighty_deg ) {
19484       res = res - three_sixty_deg;
19485       turns = turns + unity;
19486     }
19487     if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19488       res = res + three_sixty_deg;
19489       turns = turns - unity;
19490     }
19491     /*  incoming angle at next point  */
19492     x = left_x(p_next);  y = left_y(p_next);
19493     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = right_x(p);  y = right_y(p);  };
19494     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p);  y = y_coord(p);  };
19495     in_angle = mp_an_angle(mp, xp - x, yp - y);
19496     /*  outgoing angle at next point  */
19497     x = right_x(p_next);  y = right_y(p_next);
19498     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = left_x(p_nextnext);  y = left_y(p_nextnext);  };
19499     if ( (xp==x)&&(yp==y) ) { x = x_coord(p_nextnext); y = y_coord(p_nextnext); };
19500     out_angle = mp_an_angle(mp, x - xp, y- yp);
19501     ang  = (out_angle - in_angle);
19502     reduce_angle(ang);
19503     if ( ang!=0 ) {
19504       res  = res + ang;
19505       if ( res >= one_eighty_deg ) {
19506         res = res - three_sixty_deg;
19507         turns = turns + unity;
19508       };
19509       if ( res <= -one_eighty_deg ) {
19510         res = res + three_sixty_deg;
19511         turns = turns - unity;
19512       };
19513     };
19514     p = link(p);
19515   } while (p!=c);
19516   mp->selector=old_setting;
19517   return turns;
19518 }
19519
19520
19521 @ This code is based on Bogus\l{}av Jackowski's
19522 |emergency_turningnumber| macro, with some minor changes by Taco
19523 Hoekwater. The macro code looked more like this:
19524 {\obeylines
19525 vardef turning\_number primary p =
19526 ~~save res, ang, turns;
19527 ~~res := 0;
19528 ~~if length p <= 2:
19529 ~~~~if Angle ((point 0 of p) - (postcontrol 0 of p)) >= 0:  1  else: -1 fi
19530 ~~else:
19531 ~~~~for t = 0 upto length p-1 :
19532 ~~~~~~angc := Angle ((point t+1 of p)  - (point t of p))
19533 ~~~~~~~~- Angle ((point t of p) - (point t-1 of p));
19534 ~~~~~~if angc > 180: angc := angc - 360; fi;
19535 ~~~~~~if angc < -180: angc := angc + 360; fi;
19536 ~~~~~~res  := res + angc;
19537 ~~~~endfor;
19538 ~~res/360
19539 ~~fi
19540 enddef;}
19541 The general idea is to calculate only the sum of the angles of
19542 straight lines between the points, of a path, not worrying about cusps
19543 or self-intersections in the segments at all. If the segment is not
19544 well-behaved, the result is not necesarily correct. But the old code
19545 was not always correct either, and worse, it sometimes failed for
19546 well-behaved paths as well. All known bugs that were triggered by the
19547 original code no longer occur with this code, and it runs roughly 3
19548 times as fast because the algorithm is much simpler.
19549
19550 @ It is possible to overflow the return value of the |turn_cycles|
19551 function when the path is sufficiently long and winding, but I am not
19552 going to bother testing for that. In any case, it would only return
19553 the looped result value, which is not a big problem.
19554
19555 The macro code for the repeat loop was a bit nicer to look
19556 at than the pascal code, because it could use |point -1 of p|. In
19557 pascal, the fastest way to loop around the path is not to look
19558 backward once, but forward twice. These defines help hide the trick.
19559
19560 @d p_to link(link(p))
19561 @d p_here link(p)
19562 @d p_from p
19563
19564 @<Declare unary action...@>=
19565 scaled mp_turn_cycles (MP mp,pointer c) {
19566   angle res,ang; /*  the angles of intermediate results  */
19567   scaled turns;  /*  the turn counter  */
19568   pointer p;     /*  for running around the path  */
19569   res=0;  turns= 0; p=c;
19570   do { 
19571     ang  = mp_an_angle (mp, x_coord(p_to) - x_coord(p_here), 
19572                             y_coord(p_to) - y_coord(p_here))
19573         - mp_an_angle (mp, x_coord(p_here) - x_coord(p_from), 
19574                            y_coord(p_here) - y_coord(p_from));
19575     reduce_angle(ang);
19576     res  = res + ang;
19577     if ( res >= three_sixty_deg )  {
19578       res = res - three_sixty_deg;
19579       turns = turns + unity;
19580     };
19581     if ( res <= -three_sixty_deg ) {
19582       res = res + three_sixty_deg;
19583       turns = turns - unity;
19584     };
19585     p = link(p);
19586   } while (p!=c);
19587   return turns;
19588 }
19589
19590 @ @<Declare unary action...@>=
19591 scaled mp_turn_cycles_wrapper (MP mp,pointer c) {
19592   scaled nval,oval;
19593   scaled saved_t_o; /* tracing\_online saved  */
19594   if ( (link(c)==c)||(link(link(c))==c) ) {
19595     if ( mp_an_angle (mp, x_coord(c) - right_x(c),  y_coord(c) - right_y(c)) > 0 )
19596       return unity;
19597     else
19598       return -unity;
19599   } else {
19600     nval = mp_new_turn_cycles(mp, c);
19601     oval = mp_turn_cycles(mp, c);
19602     if ( nval!=oval ) {
19603       saved_t_o=mp->internal[mp_tracing_online];
19604       mp->internal[mp_tracing_online]=unity;
19605       mp_begin_diagnostic(mp);
19606       mp_print_nl (mp, "Warning: the turningnumber algorithms do not agree."
19607                        " The current computed value is ");
19608       mp_print_scaled(mp, nval);
19609       mp_print(mp, ", but the 'connect-the-dots' algorithm returned ");
19610       mp_print_scaled(mp, oval);
19611       mp_end_diagnostic(mp, false);
19612       mp->internal[mp_tracing_online]=saved_t_o;
19613     }
19614     return nval;
19615   }
19616 }
19617
19618 @ @<Declare unary action...@>=
19619 scaled mp_count_turns (MP mp,pointer c) {
19620   pointer p; /* a knot in envelope spec |c| */
19621   integer t; /* total pen offset changes counted */
19622   t=0; p=c;
19623   do {  
19624     t=t+info(p)-zero_off;
19625     p=link(p);
19626   } while (p!=c);
19627   return ((t / 3)*unity);
19628 }
19629
19630 @ @d type_range(A,B) { 
19631   if ( (mp->cur_type>=(A)) && (mp->cur_type<=(B)) ) 
19632     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19633   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19634   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19635   }
19636 @d type_test(A) { 
19637   if ( mp->cur_type==(A) ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19638   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19639   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19640   }
19641
19642 @<Additional cases of unary operators@>=
19643 case mp_boolean_type: 
19644   type_range(mp_boolean_type,mp_unknown_boolean); break;
19645 case mp_string_type: 
19646   type_range(mp_string_type,mp_unknown_string); break;
19647 case mp_pen_type: 
19648   type_range(mp_pen_type,mp_unknown_pen); break;
19649 case mp_path_type: 
19650   type_range(mp_path_type,mp_unknown_path); break;
19651 case mp_picture_type: 
19652   type_range(mp_picture_type,mp_unknown_picture); break;
19653 case mp_transform_type: case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type:
19654 case mp_pair_type: 
19655   type_test(c); break;
19656 case mp_numeric_type: 
19657   type_range(mp_known,mp_independent); break;
19658 case known_op: case unknown_op: 
19659   mp_test_known(mp, c); break;
19660
19661 @ @<Declare unary action procedures@>=
19662 void mp_test_known (MP mp,quarterword c) {
19663   int b; /* is the current expression known? */
19664   pointer p,q; /* locations in a big node */
19665   b=false_code;
19666   switch (mp->cur_type) {
19667   case mp_vacuous: case mp_boolean_type: case mp_string_type:
19668   case mp_pen_type: case mp_path_type: case mp_picture_type:
19669   case mp_known: 
19670     b=true_code;
19671     break;
19672   case mp_transform_type:
19673   case mp_color_type: case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type: 
19674     p=value(mp->cur_exp);
19675     q=p+mp->big_node_size[mp->cur_type];
19676     do {  
19677       q=q-2;
19678       if ( type(q)!=mp_known ) 
19679        goto DONE;
19680     } while (q!=p);
19681     b=true_code;
19682   DONE:  
19683     break;
19684   default: 
19685     break;
19686   }
19687   if ( c==known_op ) mp_flush_cur_exp(mp, b);
19688   else mp_flush_cur_exp(mp, true_code+false_code-b);
19689   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19690 }
19691
19692 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19693 case cycle_op: 
19694   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19695   else if ( left_type(mp->cur_exp)!=mp_endpoint ) mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19696   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19697   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19698   break;
19699
19700 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19701 case arc_length: 
19702   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19703   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, arc_length);
19704   else mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_length(mp, mp->cur_exp));
19705   break;
19706
19707 @ Here we use the fact that |c-filled_op+fill_code| is the desired graphical
19708 object |type|.
19709 @^data structure assumptions@>
19710
19711 @<Additional cases of unary operators@>=
19712 case filled_op:
19713 case stroked_op:
19714 case textual_op:
19715 case clipped_op:
19716 case bounded_op:
19717   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19718   else if ( link(dummy_loc(mp->cur_exp))==null ) mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19719   else if ( type(link(dummy_loc(mp->cur_exp)))==c+mp_fill_code-filled_op )
19720     mp_flush_cur_exp(mp, true_code);
19721   else mp_flush_cur_exp(mp, false_code);
19722   mp->cur_type=mp_boolean_type;
19723   break;
19724
19725 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19726 case make_pen_op: 
19727   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19728   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) mp_bad_unary(mp, make_pen_op);
19729   else { 
19730     mp->cur_type=mp_pen_type;
19731     mp->cur_exp=mp_make_pen(mp, mp->cur_exp,true);
19732   };
19733   break;
19734 case make_path_op: 
19735   if ( mp->cur_type!=mp_pen_type ) mp_bad_unary(mp, make_path_op);
19736   else  { 
19737     mp->cur_type=mp_path_type;
19738     mp_make_path(mp, mp->cur_exp);
19739   };
19740   break;
19741 case reverse: 
19742   if ( mp->cur_type==mp_path_type ) {
19743     p=mp_htap_ypoc(mp, mp->cur_exp);
19744     if ( right_type(p)==mp_endpoint ) p=link(p);
19745     mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp); mp->cur_exp=p;
19746   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
19747   else mp_bad_unary(mp, reverse);
19748   break;
19749
19750 @ The |pair_value| routine changes the current expression to a
19751 given ordered pair of values.
19752
19753 @<Declare unary action procedures@>=
19754 void mp_pair_value (MP mp,scaled x, scaled y) {
19755   pointer p; /* a pair node */
19756   p=mp_get_node(mp, value_node_size); 
19757   mp_flush_cur_exp(mp, p); mp->cur_type=mp_pair_type;
19758   type(p)=mp_pair_type; name_type(p)=mp_capsule; mp_init_big_node(mp, p);
19759   p=value(p);
19760   type(x_part_loc(p))=mp_known; value(x_part_loc(p))=x;
19761   type(y_part_loc(p))=mp_known; value(y_part_loc(p))=y;
19762 }
19763
19764 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19765 case ll_corner_op: 
19766   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ll_corner_op);
19767   else mp_pair_value(mp, minx,miny);
19768   break;
19769 case lr_corner_op: 
19770   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, lr_corner_op);
19771   else mp_pair_value(mp, maxx,miny);
19772   break;
19773 case ul_corner_op: 
19774   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ul_corner_op);
19775   else mp_pair_value(mp, minx,maxy);
19776   break;
19777 case ur_corner_op: 
19778   if ( ! mp_get_cur_bbox(mp) ) mp_bad_unary(mp, ur_corner_op);
19779   else mp_pair_value(mp, maxx,maxy);
19780   break;
19781
19782 @ Here is a function that sets |minx|, |maxx|, |miny|, |maxy| to the bounding
19783 box of the current expression.  The boolean result is |false| if the expression
19784 has the wrong type.
19785
19786 @<Declare unary action procedures@>=
19787 boolean mp_get_cur_bbox (MP mp) { 
19788   switch (mp->cur_type) {
19789   case mp_picture_type: 
19790     mp_set_bbox(mp, mp->cur_exp,true);
19791     if ( minx_val(mp->cur_exp)>maxx_val(mp->cur_exp) ) {
19792       minx=0; maxx=0; miny=0; maxy=0;
19793     } else { 
19794       minx=minx_val(mp->cur_exp);
19795       maxx=maxx_val(mp->cur_exp);
19796       miny=miny_val(mp->cur_exp);
19797       maxy=maxy_val(mp->cur_exp);
19798     }
19799     break;
19800   case mp_path_type: 
19801     mp_path_bbox(mp, mp->cur_exp);
19802     break;
19803   case mp_pen_type: 
19804     mp_pen_bbox(mp, mp->cur_exp);
19805     break;
19806   default: 
19807     return false;
19808   }
19809   return true;
19810 }
19811
19812 @ @<Additional cases of unary operators@>=
19813 case read_from_op:
19814 case close_from_op: 
19815   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) mp_bad_unary(mp, c);
19816   else mp_do_read_or_close(mp,c);
19817   break;
19818
19819 @ Here is a routine that interprets |cur_exp| as a file name and tries to read
19820 a line from the file or to close the file.
19821
19822 @<Declare unary action procedures@>=
19823 void mp_do_read_or_close (MP mp,quarterword c) {
19824   readf_index n,n0; /* indices for searching |rd_fname| */
19825   @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|; if |cur_exp| must be inserted,
19826     call |start_read_input| and |goto found| or |not_found|@>;
19827   mp_begin_file_reading(mp);
19828   name=is_read;
19829   if ( mp_input_ln(mp, mp->rd_file[n] ) ) 
19830     goto FOUND;
19831   mp_end_file_reading(mp);
19832 NOT_FOUND:
19833   @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>;
19834   return;
19835 CLOSE_FILE:
19836   mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous; 
19837   return;
19838 FOUND:
19839   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
19840   mp_finish_read(mp);
19841 }
19842
19843 @ Free slots in the |rd_file| and |rd_fname| arrays are marked with NULL's in
19844 |rd_fname|.
19845
19846 @<Find the |n| where |rd_fname[n]=cur_exp|...@>=
19847 {   
19848   char *fn;
19849   n=mp->read_files;
19850   n0=mp->read_files;
19851   fn = str(mp->cur_exp);
19852   while (mp_xstrcmp(fn,mp->rd_fname[n])!=0) { 
19853     if ( n>0 ) {
19854       decr(n);
19855     } else if ( c==close_from_op ) {
19856       goto CLOSE_FILE;
19857     } else {
19858       if ( n0==mp->read_files ) {
19859         if ( mp->read_files<mp->max_read_files ) {
19860           incr(mp->read_files);
19861         } else {
19862           void **rd_file;
19863           char **rd_fname;
19864               readf_index l,k;
19865           l = mp->max_read_files + (mp->max_read_files>>2);
19866           rd_file = xmalloc((l+1), sizeof(void *));
19867           rd_fname = xmalloc((l+1), sizeof(char *));
19868               for (k=0;k<=l;k++) {
19869             if (k<=mp->max_read_files) {
19870                   rd_file[k]=mp->rd_file[k]; 
19871               rd_fname[k]=mp->rd_fname[k];
19872             } else {
19873               rd_file[k]=0; 
19874               rd_fname[k]=NULL;
19875             }
19876           }
19877               xfree(mp->rd_file); xfree(mp->rd_fname);
19878           mp->max_read_files = l;
19879           mp->rd_file = rd_file;
19880           mp->rd_fname = rd_fname;
19881         }
19882       }
19883       n=n0;
19884       if ( mp_start_read_input(mp,fn,n) ) 
19885         goto FOUND;
19886       else 
19887         goto NOT_FOUND;
19888     }
19889     if ( mp->rd_fname[n]==NULL ) { n0=n; }
19890   } 
19891   if ( c==close_from_op ) { 
19892     (mp->close_file)(mp->rd_file[n]); 
19893     goto NOT_FOUND; 
19894   }
19895 }
19896
19897 @ @<Record the end of file and set |cur_exp| to a dummy value@>=
19898 xfree(mp->rd_fname[n]);
19899 mp->rd_fname[n]=NULL;
19900 if ( n==mp->read_files-1 ) mp->read_files=n;
19901 if ( c==close_from_op ) 
19902   goto CLOSE_FILE;
19903 mp_flush_cur_exp(mp, mp->eof_line);
19904 mp->cur_type=mp_string_type
19905
19906 @ The string denoting end-of-file is a one-byte string at position zero, by definition
19907
19908 @<Glob...@>=
19909 str_number eof_line;
19910
19911 @ @<Set init...@>=
19912 mp->eof_line=0;
19913
19914 @ Finally, we have the operations that combine a capsule~|p|
19915 with the current expression.
19916
19917 @c @<Declare binary action procedures@>;
19918 void mp_do_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) {
19919   pointer q,r,rr; /* for list manipulation */
19920   pointer old_p,old_exp; /* capsules to recycle */
19921   integer v; /* for numeric manipulation */
19922   check_arith;
19923   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
19924     @<Trace the current binary operation@>;
19925   }
19926   @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>;
19927   @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>;
19928   switch (c) {
19929   case plus: case minus:
19930     @<Add or subtract the current expression from |p|@>;
19931     break;
19932   @<Additional cases of binary operators@>;
19933   }; /* there are no other cases */
19934   mp_recycle_value(mp, p); 
19935   mp_free_node(mp, p,value_node_size); /* |return| to avoid this */
19936   check_arith; 
19937   @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>;
19938 }
19939
19940 @ @<Declare binary action...@>=
19941 void mp_bad_binary (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
19942   mp_disp_err(mp, p,"");
19943   exp_err("Not implemented: ");
19944 @.Not implemented...@>
19945   if ( c>=min_of ) mp_print_op(mp, c);
19946   mp_print_known_or_unknown_type(mp, type(p),p);
19947   if ( c>=min_of ) mp_print(mp, "of"); else mp_print_op(mp, c);
19948   mp_print_known_or_unknown_type(mp, mp->cur_type,mp->cur_exp);
19949   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
19950        ("combination of types. Continue, and I'll return the second")
19951       ("argument (see above) as the result of the operation.");
19952   mp_put_get_error(mp);
19953 }
19954 void mp_bad_envelope_pen (MP mp) {
19955   mp_disp_err(mp, null,"");
19956   exp_err("Not implemented: envelope(elliptical pen)of(path)");
19957 @.Not implemented...@>
19958   help3("I'm afraid I don't know how to apply that operation to that")
19959        ("combination of types. Continue, and I'll return the second")
19960       ("argument (see above) as the result of the operation.");
19961   mp_put_get_error(mp);
19962 }
19963
19964 @ @<Trace the current binary operation@>=
19965
19966   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{(");
19967   mp_print_exp(mp,p,0); /* show the operand, but not verbosely */
19968   mp_print_char(mp,')'); mp_print_op(mp,c); mp_print_char(mp,'(');
19969   mp_print_exp(mp,null,0); mp_print(mp,")}"); 
19970   mp_end_diagnostic(mp, false);
19971 }
19972
19973 @ Several of the binary operations are potentially complicated by the
19974 fact that |independent| values can sneak into capsules. For example,
19975 we've seen an instance of this difficulty in the unary operation
19976 of negation. In order to reduce the number of cases that need to be
19977 handled, we first change the two operands (if necessary)
19978 to rid them of |independent| components. The original operands are
19979 put into capsules called |old_p| and |old_exp|, which will be
19980 recycled after the binary operation has been safely carried out.
19981
19982 @<Recycle any sidestepped |independent| capsules@>=
19983 if ( old_p!=null ) { 
19984   mp_recycle_value(mp, old_p); mp_free_node(mp, old_p,value_node_size);
19985 }
19986 if ( old_exp!=null ) {
19987   mp_recycle_value(mp, old_exp); mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
19988 }
19989
19990 @ A big node is considered to be ``tarnished'' if it contains at least one
19991 independent component. We will define a simple function called `|tarnished|'
19992 that returns |null| if and only if its argument is not tarnished.
19993
19994 @<Sidestep |independent| cases in capsule |p|@>=
19995 switch (type(p)) {
19996 case mp_transform_type:
19997 case mp_color_type:
19998 case mp_cmykcolor_type:
19999 case mp_pair_type: 
20000   old_p=mp_tarnished(mp, p);
20001   break;
20002 case mp_independent: old_p=mp_void; break;
20003 default: old_p=null; break;
20004 };
20005 if ( old_p!=null ) {
20006   q=mp_stash_cur_exp(mp); old_p=p; mp_make_exp_copy(mp, old_p);
20007   p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
20008 }
20009
20010 @ @<Sidestep |independent| cases in the current expression@>=
20011 switch (mp->cur_type) {
20012 case mp_transform_type:
20013 case mp_color_type:
20014 case mp_cmykcolor_type:
20015 case mp_pair_type: 
20016   old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20017   break;
20018 case mp_independent:old_exp=mp_void; break;
20019 default: old_exp=null; break;
20020 };
20021 if ( old_exp!=null ) {
20022   old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20023 }
20024
20025 @ @<Declare binary action...@>=
20026 pointer mp_tarnished (MP mp,pointer p) {
20027   pointer q; /* beginning of the big node */
20028   pointer r; /* current position in the big node */
20029   q=value(p); r=q+mp->big_node_size[type(p)];
20030   do {  
20031    r=r-2;
20032    if ( type(r)==mp_independent ) return mp_void; 
20033   } while (r!=q);
20034   return null;
20035 }
20036
20037 @ @<Add or subtract the current expression from |p|@>=
20038 if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20039   mp_bad_binary(mp, p,c);
20040 } else  {
20041   if ((mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20042     mp_add_or_subtract(mp, p,null,c);
20043   } else {
20044     if ( mp->cur_type!=type(p) )  {
20045       mp_bad_binary(mp, p,c);
20046     } else { 
20047       q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20048       rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20049       while ( r<rr ) { 
20050         mp_add_or_subtract(mp, q,r,c);
20051         q=q+2; r=r+2;
20052       }
20053     }
20054   }
20055 }
20056
20057 @ The first argument to |add_or_subtract| is the location of a value node
20058 in a capsule or pair node that will soon be recycled. The second argument
20059 is either a location within a pair or transform node of |cur_exp|,
20060 or it is null (which means that |cur_exp| itself should be the second
20061 argument).  The third argument is either |plus| or |minus|.
20062
20063 The sum or difference of the numeric quantities will replace the second
20064 operand.  Arithmetic overflow may go undetected; users aren't supposed to
20065 be monkeying around with really big values.
20066
20067 @<Declare binary action...@>=
20068 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>;
20069 void mp_add_or_subtract (MP mp,pointer p, pointer q, quarterword c) {
20070   small_number s,t; /* operand types */
20071   pointer r; /* list traverser */
20072   integer v; /* second operand value */
20073   if ( q==null ) { 
20074     t=mp->cur_type;
20075     if ( t<mp_dependent ) v=mp->cur_exp; else v=dep_list(mp->cur_exp);
20076   } else { 
20077     t=type(q);
20078     if ( t<mp_dependent ) v=value(q); else v=dep_list(q);
20079   }
20080   if ( t==mp_known ) {
20081     if ( c==minus ) negate(v);
20082     if ( type(p)==mp_known ) {
20083       v=mp_slow_add(mp, value(p),v);
20084       if ( q==null ) mp->cur_exp=v; else value(q)=v;
20085       return;
20086     }
20087     @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>;
20088   } else  { 
20089     if ( c==minus ) mp_negate_dep_list(mp, v);
20090     @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>;
20091   }
20092 }
20093
20094 @ @<Add a known value to the constant term of |dep_list(p)|@>=
20095 r=dep_list(p);
20096 while ( info(r)!=null ) r=link(r);
20097 value(r)=mp_slow_add(mp, value(r),v);
20098 if ( q==null ) {
20099   q=mp_get_node(mp, value_node_size); mp->cur_exp=q; mp->cur_type=type(p);
20100   name_type(q)=mp_capsule;
20101 }
20102 dep_list(q)=dep_list(p); type(q)=type(p);
20103 prev_dep(q)=prev_dep(p); link(prev_dep(p))=q;
20104 type(p)=mp_known; /* this will keep the recycler from collecting non-garbage */
20105
20106 @ We prefer |dependent| lists to |mp_proto_dependent| ones, because it is
20107 nice to retain the extra accuracy of |fraction| coefficients.
20108 But we have to handle both kinds, and mixtures too.
20109
20110 @<Add operand |p| to the dependency list |v|@>=
20111 if ( type(p)==mp_known ) {
20112   @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>;
20113 } else { 
20114   s=type(p); r=dep_list(p);
20115   if ( t==mp_dependent ) {
20116     if ( s==mp_dependent ) {
20117       if ( mp_max_coef(mp, r)+mp_max_coef(mp, v)<coef_bound )
20118         v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_dependent); goto DONE;
20119       } /* |fix_needed| will necessarily be false */
20120       t=mp_proto_dependent; 
20121       v=mp_p_over_v(mp, v,unity,mp_dependent,mp_proto_dependent);
20122     }
20123     if ( s==mp_proto_dependent ) v=mp_p_plus_q(mp, v,r,mp_proto_dependent);
20124     else v=mp_p_plus_fq(mp, v,unity,r,mp_proto_dependent,mp_dependent);
20125  DONE:  
20126     @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>;
20127   }
20128
20129 @ @<Add the known |value(p)| to the constant term of |v|@>=
20130
20131   while ( info(v)!=null ) v=link(v);
20132   value(v)=mp_slow_add(mp, value(p),value(v));
20133 }
20134
20135 @ @<Output the answer, |v| (which might have become |known|)@>=
20136 if ( q!=null ) mp_dep_finish(mp, v,q,t);
20137 else  { mp->cur_type=t; mp_dep_finish(mp, v,null,t); }
20138
20139 @ Here's the current situation: The dependency list |v| of type |t|
20140 should either be put into the current expression (if |q=null|) or
20141 into location |q| within a pair node (otherwise). The destination (|cur_exp|
20142 or |q|) formerly held a dependency list with the same
20143 final pointer as the list |v|.
20144
20145 @<Declare the procedure called |dep_finish|@>=
20146 void mp_dep_finish (MP mp, pointer v, pointer q, small_number t) {
20147   pointer p; /* the destination */
20148   scaled vv; /* the value, if it is |known| */
20149   if ( q==null ) p=mp->cur_exp; else p=q;
20150   dep_list(p)=v; type(p)=t;
20151   if ( info(v)==null ) { 
20152     vv=value(v);
20153     if ( q==null ) { 
20154       mp_flush_cur_exp(mp, vv);
20155     } else  { 
20156       mp_recycle_value(mp, p); type(q)=mp_known; value(q)=vv; 
20157     }
20158   } else if ( q==null ) {
20159     mp->cur_type=t;
20160   }
20161   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20162 }
20163
20164 @ Let's turn now to the six basic relations of comparison.
20165
20166 @<Additional cases of binary operators@>=
20167 case less_than: case less_or_equal: case greater_than:
20168 case greater_or_equal: case equal_to: case unequal_to:
20169   check_arith; /* at this point |arith_error| should be |false|? */
20170   if ( (mp->cur_type>mp_pair_type)&&(type(p)>mp_pair_type) ) {
20171     mp_add_or_subtract(mp, p,null,minus); /* |cur_exp:=(p)-cur_exp| */
20172   } else if ( mp->cur_type!=type(p) ) {
20173     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE; 
20174   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
20175     mp_flush_cur_exp(mp, mp_str_vs_str(mp, value(p),mp->cur_exp));
20176   } else if ((mp->cur_type==mp_unknown_string)||
20177            (mp->cur_type==mp_unknown_boolean) ) {
20178     @<Check if unknowns have been equated@>;
20179   } else if ( (mp->cur_type<=mp_pair_type)&&(mp->cur_type>=mp_transform_type)) {
20180     @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>;
20181   } else if ( mp->cur_type==mp_boolean_type ) {
20182     mp_flush_cur_exp(mp, mp->cur_exp-value(p));
20183   } else { 
20184     mp_bad_binary(mp, p,c); goto DONE;
20185   }
20186   @<Compare the current expression with zero@>;
20187 DONE:  
20188   mp->arith_error=false; /* ignore overflow in comparisons */
20189   break;
20190
20191 @ @<Compare the current expression with zero@>=
20192 if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20193   if ( mp->cur_type<mp_known ) {
20194     mp_disp_err(mp, p,"");
20195     help1("The quantities shown above have not been equated.")
20196   } else  {
20197     help2("Oh dear. I can\'t decide if the expression above is positive,")
20198      ("negative, or zero. So this comparison test won't be `true'.");
20199   }
20200   exp_err("Unknown relation will be considered false");
20201 @.Unknown relation...@>
20202   mp_put_get_flush_error(mp, false_code);
20203 } else {
20204   switch (c) {
20205   case less_than: boolean_reset(mp->cur_exp<0); break;
20206   case less_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp<=0); break;
20207   case greater_than: boolean_reset(mp->cur_exp>0); break;
20208   case greater_or_equal: boolean_reset(mp->cur_exp>=0); break;
20209   case equal_to: boolean_reset(mp->cur_exp==0); break;
20210   case unequal_to: boolean_reset(mp->cur_exp!=0); break;
20211   }; /* there are no other cases */
20212 }
20213 mp->cur_type=mp_boolean_type
20214
20215 @ When two unknown strings are in the same ring, we know that they are
20216 equal. Otherwise, we don't know whether they are equal or not, so we
20217 make no change.
20218
20219 @<Check if unknowns have been equated@>=
20220
20221   q=value(mp->cur_exp);
20222   while ( (q!=mp->cur_exp)&&(q!=p) ) q=value(q);
20223   if ( q==p ) mp_flush_cur_exp(mp, 0);
20224 }
20225
20226 @ @<Reduce comparison of big nodes to comparison of scalars@>=
20227
20228   q=value(p); r=value(mp->cur_exp);
20229   rr=r+mp->big_node_size[mp->cur_type]-2;
20230   while (1) { mp_add_or_subtract(mp, q,r,minus);
20231     if ( type(r)!=mp_known ) break;
20232     if ( value(r)!=0 ) break;
20233     if ( r==rr ) break;
20234     q=q+2; r=r+2;
20235   }
20236   mp_take_part(mp, name_type(r)+x_part-mp_x_part_sector);
20237 }
20238
20239 @ Here we use the sneaky fact that |and_op-false_code=or_op-true_code|.
20240
20241 @<Additional cases of binary operators@>=
20242 case and_op:
20243 case or_op: 
20244   if ( (type(p)!=mp_boolean_type)||(mp->cur_type!=mp_boolean_type) )
20245     mp_bad_binary(mp, p,c);
20246   else if ( value(p)==c+false_code-and_op ) mp->cur_exp=value(p);
20247   break;
20248
20249 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20250 case times: 
20251   if ( (mp->cur_type<mp_color_type)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20252    mp_bad_binary(mp, p,times);
20253   } else if ( (mp->cur_type==mp_known)||(type(p)==mp_known) ) {
20254     @<Multiply when at least one operand is known@>;
20255   } else if ( (mp_nice_color_or_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type>mp_pair_type))
20256       ||(mp_nice_color_or_pair(mp, mp->cur_exp,mp->cur_type)&&
20257           (type(p)>mp_pair_type)) ) {
20258     mp_hard_times(mp, p); return;
20259   } else {
20260     mp_bad_binary(mp, p,times);
20261   }
20262   break;
20263
20264 @ @<Multiply when at least one operand is known@>=
20265
20266   if ( type(p)==mp_known ) {
20267     v=value(p); mp_free_node(mp, p,value_node_size); 
20268   } else {
20269     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20270   }
20271   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20272     mp->cur_exp=mp_take_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20273   } else if ( (mp->cur_type==mp_pair_type)||(mp->cur_type==mp_color_type)||
20274               (mp->cur_type==mp_cmykcolor_type) ) {
20275     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20276     do {  
20277        p=p-2; mp_dep_mult(mp, p,v,true);
20278     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20279   } else {
20280     mp_dep_mult(mp, null,v,true);
20281   }
20282   return;
20283 }
20284
20285 @ @<Declare binary action...@>=
20286 void mp_dep_mult (MP mp,pointer p, integer v, boolean v_is_scaled) {
20287   pointer q; /* the dependency list being multiplied by |v| */
20288   small_number s,t; /* its type, before and after */
20289   if ( p==null ) {
20290     q=mp->cur_exp;
20291   } else if ( type(p)!=mp_known ) {
20292     q=p;
20293   } else { 
20294     if ( v_is_scaled ) value(p)=mp_take_scaled(mp, value(p),v);
20295     else value(p)=mp_take_fraction(mp, value(p),v);
20296     return;
20297   };
20298   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20299   if ( t==mp_dependent ) if ( v_is_scaled )
20300     if (mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),abs(v),coef_bound-1,unity)>=0 ) 
20301       t=mp_proto_dependent;
20302   q=mp_p_times_v(mp, q,v,s,t,v_is_scaled); 
20303   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20304 }
20305
20306 @ Here is a routine that is similar to |times|; but it is invoked only
20307 internally, when |v| is a |fraction| whose magnitude is at most~1,
20308 and when |cur_type>=mp_color_type|.
20309
20310 @c void mp_frac_mult (MP mp,scaled n, scaled d) {
20311   /* multiplies |cur_exp| by |n/d| */
20312   pointer p; /* a pair node */
20313   pointer old_exp; /* a capsule to recycle */
20314   fraction v; /* |n/d| */
20315   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) {
20316     @<Trace the fraction multiplication@>;
20317   }
20318   switch (mp->cur_type) {
20319   case mp_transform_type:
20320   case mp_color_type:
20321   case mp_cmykcolor_type:
20322   case mp_pair_type:
20323    old_exp=mp_tarnished(mp, mp->cur_exp);
20324    break;
20325   case mp_independent: old_exp=mp_void; break;
20326   default: old_exp=null; break;
20327   }
20328   if ( old_exp!=null ) { 
20329      old_exp=mp->cur_exp; mp_make_exp_copy(mp, old_exp);
20330   }
20331   v=mp_make_fraction(mp, n,d);
20332   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20333     mp->cur_exp=mp_take_fraction(mp, mp->cur_exp,v);
20334   } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20335     p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20336     do {  
20337       p=p-2;
20338       mp_dep_mult(mp, p,v,false);
20339     } while (p!=value(mp->cur_exp));
20340   } else {
20341     mp_dep_mult(mp, null,v,false);
20342   }
20343   if ( old_exp!=null ) {
20344     mp_recycle_value(mp, old_exp); 
20345     mp_free_node(mp, old_exp,value_node_size);
20346   }
20347 }
20348
20349 @ @<Trace the fraction multiplication@>=
20350
20351   mp_begin_diagnostic(mp); 
20352   mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_scaled(mp,n); mp_print_char(mp,'/');
20353   mp_print_scaled(mp,d); mp_print(mp,")*("); mp_print_exp(mp,null,0); 
20354   mp_print(mp,")}");
20355   mp_end_diagnostic(mp, false);
20356 }
20357
20358 @ The |hard_times| routine multiplies a nice color or pair by a dependency list.
20359
20360 @<Declare binary action procedures@>=
20361 void mp_hard_times (MP mp,pointer p) {
20362   pointer q; /* a copy of the dependent variable |p| */
20363   pointer r; /* a component of the big node for the nice color or pair */
20364   scaled v; /* the known value for |r| */
20365   if ( type(p)<=mp_pair_type ) { 
20366      q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p); p=q;
20367   }; /* now |cur_type=mp_pair_type| or |cur_type=mp_color_type| */
20368   r=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20369   while (1) { 
20370     r=r-2;
20371     v=value(r);
20372     type(r)=type(p);
20373     if ( r==value(mp->cur_exp) ) 
20374       break;
20375     mp_new_dep(mp, r,mp_copy_dep_list(mp, dep_list(p)));
20376     mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20377   }
20378   mp->mem[value_loc(r)]=mp->mem[value_loc(p)];
20379   link(prev_dep(p))=r;
20380   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20381   mp_dep_mult(mp, r,v,true);
20382 }
20383
20384 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20385 case over: 
20386   if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(type(p)<mp_color_type) ) {
20387     mp_bad_binary(mp, p,over);
20388   } else { 
20389     v=mp->cur_exp; mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20390     if ( v==0 ) {
20391       @<Squeal about division by zero@>;
20392     } else { 
20393       if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20394         mp->cur_exp=mp_make_scaled(mp, mp->cur_exp,v);
20395       } else if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) { 
20396         p=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[mp->cur_type];
20397         do {  
20398           p=p-2;  mp_dep_div(mp, p,v);
20399         } while (p!=value(mp->cur_exp));
20400       } else {
20401         mp_dep_div(mp, null,v);
20402       }
20403     }
20404     return;
20405   }
20406   break;
20407
20408 @ @<Declare binary action...@>=
20409 void mp_dep_div (MP mp,pointer p, scaled v) {
20410   pointer q; /* the dependency list being divided by |v| */
20411   small_number s,t; /* its type, before and after */
20412   if ( p==null ) q=mp->cur_exp;
20413   else if ( type(p)!=mp_known ) q=p;
20414   else { value(p)=mp_make_scaled(mp, value(p),v); return; };
20415   t=type(q); q=dep_list(q); s=t;
20416   if ( t==mp_dependent )
20417     if ( mp_ab_vs_cd(mp, mp_max_coef(mp,q),unity,coef_bound-1,abs(v))>=0 ) 
20418       t=mp_proto_dependent;
20419   q=mp_p_over_v(mp, q,v,s,t); 
20420   mp_dep_finish(mp, q,p,t);
20421 }
20422
20423 @ @<Squeal about division by zero@>=
20424
20425   exp_err("Division by zero");
20426 @.Division by zero@>
20427   help2("You're trying to divide the quantity shown above the error")
20428     ("message by zero. I'm going to divide it by one instead.");
20429   mp_put_get_error(mp);
20430 }
20431
20432 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20433 case pythag_add:
20434 case pythag_sub: 
20435    if ( (mp->cur_type==mp_known)&&(type(p)==mp_known) ) {
20436      if ( c==pythag_add ) mp->cur_exp=mp_pyth_add(mp, value(p),mp->cur_exp);
20437      else mp->cur_exp=mp_pyth_sub(mp, value(p),mp->cur_exp);
20438    } else mp_bad_binary(mp, p,c);
20439    break;
20440
20441 @ The next few sections of the program deal with affine transformations
20442 of coordinate data.
20443
20444 @<Additional cases of binary operators@>=
20445 case rotated_by: case slanted_by:
20446 case scaled_by: case shifted_by: case transformed_by:
20447 case x_scaled: case y_scaled: case z_scaled:
20448   if ( type(p)==mp_path_type ) { 
20449     path_trans(c,p); return;
20450   } else if ( type(p)==mp_pen_type ) { 
20451     pen_trans(c,p);
20452     mp->cur_exp=mp_convex_hull(mp, mp->cur_exp); 
20453       /* rounding error could destroy convexity */
20454     return;
20455   } else if ( (type(p)==mp_pair_type)||(type(p)==mp_transform_type) ) {
20456     mp_big_trans(mp, p,c);
20457   } else if ( type(p)==mp_picture_type ) {
20458     mp_do_edges_trans(mp, p,c); return;
20459   } else {
20460     mp_bad_binary(mp, p,c);
20461   }
20462   break;
20463
20464 @ Let |c| be one of the eight transform operators. The procedure call
20465 |set_up_trans(c)| first changes |cur_exp| to a transform that corresponds to
20466 |c| and the original value of |cur_exp|. (In particular, |cur_exp| doesn't
20467 change at all if |c=transformed_by|.)
20468
20469 Then, if all components of the resulting transform are |known|, they are
20470 moved to the global variables |txx|, |txy|, |tyx|, |tyy|, |tx|, |ty|;
20471 and |cur_exp| is changed to the known value zero.
20472
20473 @<Declare binary action...@>=
20474 void mp_set_up_trans (MP mp,quarterword c) {
20475   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
20476   if ( (c!=transformed_by)||(mp->cur_type!=mp_transform_type) ) {
20477     @<Put the current transform into |cur_exp|@>;
20478   }
20479   @<If the current transform is entirely known, stash it in global variables;
20480     otherwise |return|@>;
20481 }
20482
20483 @ @<Glob...@>=
20484 scaled txx;
20485 scaled txy;
20486 scaled tyx;
20487 scaled tyy;
20488 scaled tx;
20489 scaled ty; /* current transform coefficients */
20490
20491 @ @<Put the current transform...@>=
20492
20493   p=mp_stash_cur_exp(mp); 
20494   mp->cur_exp=mp_id_transform(mp); 
20495   mp->cur_type=mp_transform_type;
20496   q=value(mp->cur_exp);
20497   switch (c) {
20498   @<For each of the eight cases, change the relevant fields of |cur_exp|
20499     and |goto done|;
20500     but do nothing if capsule |p| doesn't have the appropriate type@>;
20501   }; /* there are no other cases */
20502   mp_disp_err(mp, p,"Improper transformation argument");
20503 @.Improper transformation argument@>
20504   help3("The expression shown above has the wrong type,")
20505        ("so I can\'t transform anything using it.")
20506        ("Proceed, and I'll omit the transformation.");
20507   mp_put_get_error(mp);
20508 DONE: 
20509   mp_recycle_value(mp, p); 
20510   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
20511 }
20512
20513 @ @<If the current transform is entirely known, ...@>=
20514 q=value(mp->cur_exp); r=q+transform_node_size;
20515 do {  
20516   r=r-2;
20517   if ( type(r)!=mp_known ) return;
20518 } while (r!=q);
20519 mp->txx=value(xx_part_loc(q));
20520 mp->txy=value(xy_part_loc(q));
20521 mp->tyx=value(yx_part_loc(q));
20522 mp->tyy=value(yy_part_loc(q));
20523 mp->tx=value(x_part_loc(q));
20524 mp->ty=value(y_part_loc(q));
20525 mp_flush_cur_exp(mp, 0)
20526
20527 @ @<For each of the eight cases...@>=
20528 case rotated_by:
20529   if ( type(p)==mp_known )
20530     @<Install sines and cosines, then |goto done|@>;
20531   break;
20532 case slanted_by:
20533   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20534    mp_install(mp, xy_part_loc(q),p); goto DONE;
20535   };
20536   break;
20537 case scaled_by:
20538   if ( type(p)>mp_pair_type ) { 
20539     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); 
20540     goto DONE;
20541   };
20542   break;
20543 case shifted_by:
20544   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
20545     r=value(p); mp_install(mp, x_part_loc(q),x_part_loc(r));
20546     mp_install(mp, y_part_loc(q),y_part_loc(r)); goto DONE;
20547   };
20548   break;
20549 case x_scaled:
20550   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20551     mp_install(mp, xx_part_loc(q),p); goto DONE;
20552   };
20553   break;
20554 case y_scaled:
20555   if ( type(p)>mp_pair_type ) {
20556     mp_install(mp, yy_part_loc(q),p); goto DONE;
20557   };
20558   break;
20559 case z_scaled:
20560   if ( type(p)==mp_pair_type )
20561     @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>;
20562   break;
20563 case transformed_by:
20564   break;
20565   
20566
20567 @ @<Install sines and cosines, then |goto done|@>=
20568 { mp_n_sin_cos(mp, (value(p) % three_sixty_units)*16);
20569   value(xx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_cos);
20570   value(yx_part_loc(q))=mp_round_fraction(mp, mp->n_sin);
20571   value(xy_part_loc(q))=-value(yx_part_loc(q));
20572   value(yy_part_loc(q))=value(xx_part_loc(q));
20573   goto DONE;
20574 }
20575
20576 @ @<Install a complex multiplier, then |goto done|@>=
20577
20578   r=value(p);
20579   mp_install(mp, xx_part_loc(q),x_part_loc(r));
20580   mp_install(mp, yy_part_loc(q),x_part_loc(r));
20581   mp_install(mp, yx_part_loc(q),y_part_loc(r));
20582   if ( type(y_part_loc(r))==mp_known ) negate(value(y_part_loc(r)));
20583   else mp_negate_dep_list(mp, dep_list(y_part_loc(r)));
20584   mp_install(mp, xy_part_loc(q),y_part_loc(r));
20585   goto DONE;
20586 }
20587
20588 @ Procedure |set_up_known_trans| is like |set_up_trans|, but it
20589 insists that the transformation be entirely known.
20590
20591 @<Declare binary action...@>=
20592 void mp_set_up_known_trans (MP mp,quarterword c) { 
20593   mp_set_up_trans(mp, c);
20594   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
20595     exp_err("Transform components aren't all known");
20596 @.Transform components...@>
20597     help3("I'm unable to apply a partially specified transformation")
20598       ("except to a fully known pair or transform.")
20599       ("Proceed, and I'll omit the transformation.");
20600     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
20601     mp->txx=unity; mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tyy=unity; 
20602     mp->tx=0; mp->ty=0;
20603   }
20604 }
20605
20606 @ Here's a procedure that applies the transform |txx..ty| to a pair of
20607 coordinates in locations |p| and~|q|.
20608
20609 @<Declare binary action...@>= 
20610 void mp_trans (MP mp,pointer p, pointer q) {
20611   scaled v; /* the new |x| value */
20612   v=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->txx)+
20613   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->txy)+mp->tx;
20614   mp->mem[q].sc=mp_take_scaled(mp, mp->mem[p].sc,mp->tyx)+
20615   mp_take_scaled(mp, mp->mem[q].sc,mp->tyy)+mp->ty;
20616   mp->mem[p].sc=v;
20617 }
20618
20619 @ The simplest transformation procedure applies a transform to all
20620 coordinates of a path.  The |path_trans(c)(p)| macro applies
20621 a transformation defined by |cur_exp| and the transform operator |c|
20622 to the path~|p|.
20623
20624 @d path_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20625                      mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20626                      mp_do_path_trans(mp, mp->cur_exp); }
20627
20628 @<Declare binary action...@>=
20629 void mp_do_path_trans (MP mp,pointer p) {
20630   pointer q; /* list traverser */
20631   q=p;
20632   do { 
20633     if ( left_type(q)!=mp_endpoint ) 
20634       mp_trans(mp, q+3,q+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20635     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20636     if ( right_type(q)!=mp_endpoint ) 
20637       mp_trans(mp, q+5,q+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20638 @^data structure assumptions@>
20639     q=link(q);
20640   } while (q!=p);
20641 }
20642
20643 @ Transforming a pen is very similar, except that there are no |left_type|
20644 and |right_type| fields.
20645
20646 @d pen_trans(A,B) { mp_set_up_known_trans(mp, (A)); 
20647                     mp_unstash_cur_exp(mp, (B)); 
20648                     mp_do_pen_trans(mp, mp->cur_exp); }
20649
20650 @<Declare binary action...@>=
20651 void mp_do_pen_trans (MP mp,pointer p) {
20652   pointer q; /* list traverser */
20653   if ( pen_is_elliptical(p) ) {
20654     mp_trans(mp, p+3,p+4); /* that's |left_x| and |left_y| */
20655     mp_trans(mp, p+5,p+6); /* that's |right_x| and |right_y| */
20656   };
20657   q=p;
20658   do { 
20659     mp_trans(mp, q+1,q+2); /* that's |x_coord| and |y_coord| */
20660 @^data structure assumptions@>
20661     q=link(q);
20662   } while (q!=p);
20663 }
20664
20665 @ The next transformation procedure applies to edge structures. It will do
20666 any transformation, but the results may be substandard if the picture contains
20667 text that uses downloaded bitmap fonts.  The binary action procedure is
20668 |do_edges_trans|, but we also need a function that just scales a picture.
20669 That routine is |scale_edges|.  Both it and the underlying routine |edges_trans|
20670 should be thought of as procedures that update an edge structure |h|, except
20671 that they have to return a (possibly new) structure because of the need to call
20672 |private_edges|.
20673
20674 @<Declare binary action...@>=
20675 pointer mp_edges_trans (MP mp, pointer h) {
20676   pointer q; /* the object being transformed */
20677   pointer r,s; /* for list manipulation */
20678   scaled sx,sy; /* saved transformation parameters */
20679   scaled sqdet; /* square root of determinant for |dash_scale| */
20680   integer sgndet; /* sign of the determinant */
20681   scaled v; /* a temporary value */
20682   h=mp_private_edges(mp, h);
20683   sqdet=mp_sqrt_det(mp, mp->txx,mp->txy,mp->tyx,mp->tyy);
20684   sgndet=mp_ab_vs_cd(mp, mp->txx,mp->tyy,mp->txy,mp->tyx);
20685   if ( dash_list(h)!=null_dash ) {
20686     @<Try to transform the dash list of |h|@>;
20687   }
20688   @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly
20689     without scanning the whole structure@>;  
20690   q=link(dummy_loc(h));
20691   while ( q!=null ) { 
20692     @<Transform graphical object |q|@>;
20693     q=link(q);
20694   }
20695   return h;
20696 }
20697 void mp_do_edges_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) { 
20698   mp_set_up_known_trans(mp, c);
20699   value(p)=mp_edges_trans(mp, value(p));
20700   mp_unstash_cur_exp(mp, p);
20701 }
20702 void mp_scale_edges (MP mp) { 
20703   mp->txx=mp->se_sf; mp->tyy=mp->se_sf;
20704   mp->txy=0; mp->tyx=0; mp->tx=0; mp->ty=0;
20705   mp->se_pic=mp_edges_trans(mp, mp->se_pic);
20706 }
20707
20708 @ @<Try to transform the dash list of |h|@>=
20709 if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0)||
20710      (mp->ty!=0)||(abs(mp->txx)!=abs(mp->tyy))) {
20711   mp_flush_dash_list(mp, h);
20712 } else { 
20713   if ( mp->txx<0 ) { @<Reverse the dash list of |h|@>; } 
20714   @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>;
20715   dash_y(h)=mp_take_scaled(mp, dash_y(h),abs(mp->tyy));
20716 }
20717
20718 @ @<Reverse the dash list of |h|@>=
20719
20720   r=dash_list(h);
20721   dash_list(h)=null_dash;
20722   while ( r!=null_dash ) {
20723     s=r; r=link(r);
20724     v=start_x(s); start_x(s)=stop_x(s); stop_x(s)=v;
20725     link(s)=dash_list(h);
20726     dash_list(h)=s;
20727   }
20728 }
20729
20730 @ @<Scale the dash list by |txx| and shift it by |tx|@>=
20731 r=dash_list(h);
20732 while ( r!=null_dash ) {
20733   start_x(r)=mp_take_scaled(mp, start_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20734   stop_x(r)=mp_take_scaled(mp, stop_x(r),mp->txx)+mp->tx;
20735   r=link(r);
20736 }
20737
20738 @ @<Make the bounding box of |h| unknown if it can't be updated properly...@>=
20739 if ( (mp->txx==0)&&(mp->tyy==0) ) {
20740   @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>;
20741 } else if ( (mp->txy!=0)||(mp->tyx!=0) ) {
20742   mp_init_bbox(mp, h);
20743   goto DONE1;
20744 }
20745 if ( minx_val(h)<=maxx_val(h) ) {
20746   @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift by
20747    |(tx,ty)|@>;
20748 }
20749 DONE1:
20750
20751
20752
20753 @ @<Swap the $x$ and $y$ parameters in the bounding box of |h|@>=
20754
20755   v=minx_val(h); minx_val(h)=miny_val(h); miny_val(h)=v;
20756   v=maxx_val(h); maxx_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20757 }
20758
20759 @ The sum ``|txx+txy|'' is whichever of |txx| or |txy| is nonzero.  The other
20760 sum is similar.
20761
20762 @<Scale the bounding box by |txx+txy| and |tyx+tyy|; then shift...@>=
20763
20764   minx_val(h)=mp_take_scaled(mp, minx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20765   maxx_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxx_val(h),mp->txx+mp->txy)+mp->tx;
20766   miny_val(h)=mp_take_scaled(mp, miny_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20767   maxy_val(h)=mp_take_scaled(mp, maxy_val(h),mp->tyx+mp->tyy)+mp->ty;
20768   if ( mp->txx+mp->txy<0 ) {
20769     v=minx_val(h); minx_val(h)=maxx_val(h); maxx_val(h)=v;
20770   }
20771   if ( mp->tyx+mp->tyy<0 ) {
20772     v=miny_val(h); miny_val(h)=maxy_val(h); maxy_val(h)=v;
20773   }
20774 }
20775
20776 @ Now we ready for the main task of transforming the graphical objects in edge
20777 structure~|h|.
20778
20779 @<Transform graphical object |q|@>=
20780 switch (type(q)) {
20781 case mp_fill_code: case mp_stroked_code: 
20782   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20783   @<Transform |pen_p(q)|, making sure polygonal pens stay counter-clockwise@>;
20784   break;
20785 case mp_start_clip_code: case mp_start_bounds_code: 
20786   mp_do_path_trans(mp, path_p(q));
20787   break;
20788 case mp_text_code: 
20789   r=text_tx_loc(q);
20790   @<Transform the compact transformation starting at |r|@>;
20791   break;
20792 case mp_stop_clip_code: case mp_stop_bounds_code: 
20793   break;
20794 } /* there are no other cases */
20795
20796 @ Note that the shift parameters |(tx,ty)| apply only to the path being stroked.
20797 The |dash_scale| has to be adjusted  to scale the dash lengths in |dash_p(q)|
20798 since the \ps\ output procedures will try to compensate for the transformation
20799 we are applying to |pen_p(q)|.  Since this compensation is based on the square
20800 root of the determinant, |sqdet| is the appropriate factor.
20801
20802 @<Transform |pen_p(q)|, making sure...@>=
20803 if ( pen_p(q)!=null ) {
20804   sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20805   mp->tx=0; mp->ty=0;
20806   mp_do_pen_trans(mp, pen_p(q));
20807   if ( ((type(q)==mp_stroked_code)&&(dash_p(q)!=null)) )
20808     dash_scale(q)=mp_take_scaled(mp, dash_scale(q),sqdet);
20809   if ( ! pen_is_elliptical(pen_p(q)) )
20810     if ( sgndet<0 )
20811       pen_p(q)=mp_make_pen(mp, mp_copy_path(mp, pen_p(q)),true); 
20812          /* this unreverses the pen */
20813   mp->tx=sx; mp->ty=sy;
20814 }
20815
20816 @ This uses the fact that transformations are stored in the order
20817 |(tx,ty,txx,txy,tyx,tyy)|.
20818 @^data structure assumptions@>
20819
20820 @<Transform the compact transformation starting at |r|@>=
20821 mp_trans(mp, r,r+1);
20822 sx=mp->tx; sy=mp->ty;
20823 mp->tx=0; mp->ty=0;
20824 mp_trans(mp, r+2,r+4);
20825 mp_trans(mp, r+3,r+5);
20826 mp->tx=sx; mp->ty=sy
20827
20828 @ The hard cases of transformation occur when big nodes are involved,
20829 and when some of their components are unknown.
20830
20831 @<Declare binary action...@>=
20832 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>;
20833 void mp_big_trans (MP mp,pointer p, quarterword c) {
20834   pointer q,r,pp,qq; /* list manipulation registers */
20835   small_number s; /* size of a big node */
20836   s=mp->big_node_size[type(p)]; q=value(p); r=q+s;
20837   do {  
20838     r=r-2;
20839     if ( type(r)!=mp_known ) {
20840       @<Transform an unknown big node and |return|@>;
20841     }
20842   } while (r!=q);
20843   @<Transform a known big node@>;
20844 }; /* node |p| will now be recycled by |do_binary| */
20845
20846 @ @<Transform an unknown big node and |return|@>=
20847
20848   mp_set_up_known_trans(mp, c); mp_make_exp_copy(mp, p); 
20849   r=value(mp->cur_exp);
20850   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20851     mp_bilin1(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,xy_part_loc(q),mp->tyx,0);
20852     mp_bilin1(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,xx_part_loc(q),mp->tyx,0);
20853     mp_bilin1(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,yy_part_loc(q),mp->txy,0);
20854     mp_bilin1(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,yx_part_loc(q),mp->txy,0);
20855   }
20856   mp_bilin1(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,x_part_loc(q),mp->tyx,mp->ty);
20857   mp_bilin1(mp, x_part_loc(r),mp->txx,y_part_loc(q),mp->txy,mp->tx);
20858   return;
20859 }
20860
20861 @ Let |p| point to a two-word value field inside a big node of |cur_exp|,
20862 and let |q| point to a another value field. The |bilin1| procedure
20863 replaces |p| by $p\cdot t+q\cdot u+\delta$.
20864
20865 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20866 void mp_bilin1 (MP mp, pointer p, scaled t, pointer q, 
20867                 scaled u, scaled delta) {
20868   pointer r; /* list traverser */
20869   if ( t!=unity ) mp_dep_mult(mp, p,t,true);
20870   if ( u!=0 ) {
20871     if ( type(q)==mp_known ) {
20872       delta+=mp_take_scaled(mp, value(q),u);
20873     } else { 
20874       @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>;
20875       dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),u,dep_list(q),
20876                                mp_proto_dependent,type(q));
20877     }
20878   }
20879   if ( type(p)==mp_known ) {
20880     value(p)+=delta;
20881   } else {
20882     r=dep_list(p);
20883     while ( info(r)!=null ) r=link(r);
20884     delta+=value(r);
20885     if ( r!=dep_list(p) ) value(r)=delta;
20886     else { mp_recycle_value(mp, p); type(p)=mp_known; value(p)=delta; };
20887   }
20888   if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20889 }
20890
20891 @ @<Ensure that |type(p)=mp_proto_dependent|@>=
20892 if ( type(p)!=mp_proto_dependent ) {
20893   if ( type(p)==mp_known ) 
20894     mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, value(p)));
20895   else 
20896     dep_list(p)=mp_p_times_v(mp, dep_list(p),unity,mp_dependent,
20897                              mp_proto_dependent,true);
20898   type(p)=mp_proto_dependent;
20899 }
20900
20901 @ @<Transform a known big node@>=
20902 mp_set_up_trans(mp, c);
20903 if ( mp->cur_type==mp_known ) {
20904   @<Transform known by known@>;
20905 } else { 
20906   pp=mp_stash_cur_exp(mp); qq=value(pp);
20907   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20908   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20909     mp_bilin2(mp, yy_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20910       value(xy_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20911     mp_bilin2(mp, yx_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20912       value(xx_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),null);
20913     mp_bilin2(mp, xy_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20914       value(yy_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20915     mp_bilin2(mp, xx_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20916       value(yx_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),null);
20917   };
20918   mp_bilin2(mp, y_part_loc(r),yy_part_loc(qq),
20919     value(x_part_loc(q)),yx_part_loc(qq),y_part_loc(qq));
20920   mp_bilin2(mp, x_part_loc(r),xx_part_loc(qq),
20921     value(y_part_loc(q)),xy_part_loc(qq),x_part_loc(qq));
20922   mp_recycle_value(mp, pp); mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
20923 }
20924
20925 @ Let |p| be a |mp_proto_dependent| value whose dependency list ends
20926 at |dep_final|. The following procedure adds |v| times another
20927 numeric quantity to~|p|.
20928
20929 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20930 void mp_add_mult_dep (MP mp,pointer p, scaled v, pointer r) { 
20931   if ( type(r)==mp_known ) {
20932     value(mp->dep_final)+=mp_take_scaled(mp, value(r),v);
20933   } else  { 
20934     dep_list(p)=mp_p_plus_fq(mp, dep_list(p),v,dep_list(r),
20935                                                          mp_proto_dependent,type(r));
20936     if ( mp->fix_needed ) mp_fix_dependencies(mp);
20937   }
20938 }
20939
20940 @ The |bilin2| procedure is something like |bilin1|, but with known
20941 and unknown quantities reversed. Parameter |p| points to a value field
20942 within the big node for |cur_exp|; and |type(p)=mp_known|. Parameters
20943 |t| and~|u| point to value fields elsewhere; so does parameter~|q|,
20944 unless it is |null| (which stands for zero). Location~|p| will be
20945 replaced by $p\cdot t+v\cdot u+q$.
20946
20947 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20948 void mp_bilin2 (MP mp,pointer p, pointer t, scaled v, 
20949                 pointer u, pointer q) {
20950   scaled vv; /* temporary storage for |value(p)| */
20951   vv=value(p); type(p)=mp_proto_dependent;
20952   mp_new_dep(mp, p,mp_const_dependency(mp, 0)); /* this sets |dep_final| */
20953   if ( vv!=0 ) 
20954     mp_add_mult_dep(mp, p,vv,t); /* |dep_final| doesn't change */
20955   if ( v!=0 ) mp_add_mult_dep(mp, p,v,u);
20956   if ( q!=null ) mp_add_mult_dep(mp, p,unity,q);
20957   if ( dep_list(p)==mp->dep_final ) {
20958     vv=value(mp->dep_final); mp_recycle_value(mp, p);
20959     type(p)=mp_known; value(p)=vv;
20960   }
20961 }
20962
20963 @ @<Transform known by known@>=
20964
20965   mp_make_exp_copy(mp, p); r=value(mp->cur_exp);
20966   if ( mp->cur_type==mp_transform_type ) {
20967     mp_bilin3(mp, yy_part_loc(r),mp->tyy,value(xy_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20968     mp_bilin3(mp, yx_part_loc(r),mp->tyy,value(xx_part_loc(q)),mp->tyx,0);
20969     mp_bilin3(mp, xy_part_loc(r),mp->txx,value(yy_part_loc(q)),mp->txy,0);
20970     mp_bilin3(mp, xx_part_loc(r),mp->txx,value(yx_part_loc(q)),mp->txy,0);
20971   }
20972   mp_bilin3(mp, y_part_loc(r),mp->tyy,value(x_part_loc(q)),mp->tyx,mp->ty);
20973   mp_bilin3(mp, x_part_loc(r),mp->txx,value(y_part_loc(q)),mp->txy,mp->tx);
20974 }
20975
20976 @ Finally, in |bilin3| everything is |known|.
20977
20978 @<Declare subroutines needed by |big_trans|@>=
20979 void mp_bilin3 (MP mp,pointer p, scaled t, 
20980                scaled v, scaled u, scaled delta) { 
20981   if ( t!=unity )
20982     delta+=mp_take_scaled(mp, value(p),t);
20983   else 
20984     delta+=value(p);
20985   if ( u!=0 ) value(p)=delta+mp_take_scaled(mp, v,u);
20986   else value(p)=delta;
20987 }
20988
20989 @ @<Additional cases of binary operators@>=
20990 case concatenate: 
20991   if ( (mp->cur_type==mp_string_type)&&(type(p)==mp_string_type) ) mp_cat(mp, p);
20992   else mp_bad_binary(mp, p,concatenate);
20993   break;
20994 case substring_of: 
20995   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_string_type) )
20996     mp_chop_string(mp, value(p));
20997   else mp_bad_binary(mp, p,substring_of);
20998   break;
20999 case subpath_of: 
21000   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21001   if ( mp_nice_pair(mp, p,type(p))&&(mp->cur_type==mp_path_type) )
21002     mp_chop_path(mp, value(p));
21003   else mp_bad_binary(mp, p,subpath_of);
21004   break;
21005
21006 @ @<Declare binary action...@>=
21007 void mp_cat (MP mp,pointer p) {
21008   str_number a,b; /* the strings being concatenated */
21009   pool_pointer k; /* index into |str_pool| */
21010   a=value(p); b=mp->cur_exp; str_room(length(a)+length(b));
21011   for (k=mp->str_start[a];k<=str_stop(a)-1;k++) {
21012     append_char(mp->str_pool[k]);
21013   }
21014   for (k=mp->str_start[b];k<=str_stop(b)-1;k++) {
21015     append_char(mp->str_pool[k]);
21016   }
21017   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(b);
21018 }
21019
21020 @ @<Declare binary action...@>=
21021 void mp_chop_string (MP mp,pointer p) {
21022   integer a, b; /* start and stop points */
21023   integer l; /* length of the original string */
21024   integer k; /* runs from |a| to |b| */
21025   str_number s; /* the original string */
21026   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21027   a=mp_round_unscaled(mp, value(x_part_loc(p)));
21028   b=mp_round_unscaled(mp, value(y_part_loc(p)));
21029   if ( a<=b ) reversed=false;
21030   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21031   s=mp->cur_exp; l=length(s);
21032   if ( a<0 ) { 
21033     a=0;
21034     if ( b<0 ) b=0;
21035   }
21036   if ( b>l ) { 
21037     b=l;
21038     if ( a>l ) a=l;
21039   }
21040   str_room(b-a);
21041   if ( reversed ) {
21042     for (k=mp->str_start[s]+b-1;k>=mp->str_start[s]+a;k--)  {
21043       append_char(mp->str_pool[k]);
21044     }
21045   } else  {
21046     for (k=mp->str_start[s]+a;k<=mp->str_start[s]+b-1;k++)  {
21047       append_char(mp->str_pool[k]);
21048     }
21049   }
21050   mp->cur_exp=mp_make_string(mp); delete_str_ref(s);
21051 }
21052
21053 @ @<Declare binary action...@>=
21054 void mp_chop_path (MP mp,pointer p) {
21055   pointer q; /* a knot in the original path */
21056   pointer pp,qq,rr,ss; /* link variables for copies of path nodes */
21057   scaled a,b,k,l; /* indices for chopping */
21058   boolean reversed; /* was |a>b|? */
21059   l=mp_path_length(mp); a=value(x_part_loc(p)); b=value(y_part_loc(p));
21060   if ( a<=b ) reversed=false;
21061   else  { reversed=true; k=a; a=b; b=k; };
21062   @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>;
21063   q=mp->cur_exp;
21064   while ( a>=unity ) {
21065     q=link(q); a=a-unity; b=b-unity;
21066   }
21067   if ( b==a ) {
21068     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>; 
21069   } else { 
21070     @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>; 
21071   }
21072   left_type(pp)=mp_endpoint; right_type(qq)=mp_endpoint; link(qq)=pp;
21073   mp_toss_knot_list(mp, mp->cur_exp);
21074   if ( reversed ) {
21075     mp->cur_exp=link(mp_htap_ypoc(mp, pp)); mp_toss_knot_list(mp, pp);
21076   } else {
21077     mp->cur_exp=pp;
21078   }
21079 }
21080
21081 @ @<Dispense with the cases |a<0| and/or |b>l|@>=
21082 if ( a<0 ) {
21083   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21084     a=0; if ( b<0 ) b=0;
21085   } else  {
21086     do {  a=a+l; b=b+l; } while (a<0); /* a cycle always has length |l>0| */
21087   }
21088 }
21089 if ( b>l ) {
21090   if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
21091     b=l; if ( a>l ) a=l;
21092   } else {
21093     while ( a>=l ) { 
21094       a=a-l; b=b-l;
21095     }
21096   }
21097 }
21098
21099 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length $\lceil b\rceil$@>=
21100
21101   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21102   do {  
21103     q=link(q); rr=qq; qq=mp_copy_knot(mp, q); link(rr)=qq; b=b-unity;
21104   } while (b>0);
21105   if ( a>0 ) {
21106     ss=pp; pp=link(pp);
21107     mp_split_cubic(mp, ss,a*010000); pp=link(ss);
21108     mp_free_node(mp, ss,knot_node_size);
21109     if ( rr==ss ) {
21110       b=mp_make_scaled(mp, b,unity-a); rr=pp;
21111     }
21112   }
21113   if ( b<0 ) {
21114     mp_split_cubic(mp, rr,(b+unity)*010000);
21115     mp_free_node(mp, qq,knot_node_size);
21116     qq=link(rr);
21117   }
21118 }
21119
21120 @ @<Construct a path from |pp| to |qq| of length zero@>=
21121
21122   if ( a>0 ) { mp_split_cubic(mp, q,a*010000); q=link(q); };
21123   pp=mp_copy_knot(mp, q); qq=pp;
21124 }
21125
21126 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21127 case point_of: case precontrol_of: case postcontrol_of: 
21128   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21129      mp_pair_to_path(mp);
21130   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21131     mp_find_point(mp, value(p),c);
21132   else 
21133     mp_bad_binary(mp, p,c);
21134   break;
21135 case pen_offset_of: 
21136   if ( (mp->cur_type==mp_pen_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21137     mp_set_up_offset(mp, value(p));
21138   else 
21139     mp_bad_binary(mp, p,pen_offset_of);
21140   break;
21141 case direction_time_of: 
21142   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21143   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&& mp_nice_pair(mp, p,type(p)) )
21144     mp_set_up_direction_time(mp, value(p));
21145   else 
21146     mp_bad_binary(mp, p,direction_time_of);
21147   break;
21148 case envelope_of:
21149   if ( (type(p) != mp_pen_type) || (mp->cur_type != mp_path_type) )
21150     mp_bad_binary(mp, p,envelope_of);
21151   else
21152     mp_set_up_envelope(mp, p);
21153   break;
21154
21155 @ @<Declare binary action...@>=
21156 void mp_set_up_offset (MP mp,pointer p) { 
21157   mp_find_offset(mp, value(x_part_loc(p)),value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp);
21158   mp_pair_value(mp, mp->cur_x,mp->cur_y);
21159 }
21160 void mp_set_up_direction_time (MP mp,pointer p) { 
21161   mp_flush_cur_exp(mp, mp_find_direction_time(mp, value(x_part_loc(p)),
21162   value(y_part_loc(p)),mp->cur_exp));
21163 }
21164 void mp_set_up_envelope (MP mp,pointer p) {
21165   pointer q = mp_copy_path(mp, mp->cur_exp); /* the original path */
21166   /* TODO: accept elliptical pens for straight paths */
21167   if (pen_is_elliptical(value(p))) {
21168     mp_bad_envelope_pen(mp);
21169     mp->cur_exp = q;
21170     mp->cur_type = mp_path_type;
21171     return;
21172   }
21173   small_number ljoin, lcap;
21174   scaled miterlim;
21175   if ( mp->internal[mp_linejoin]>unity ) ljoin=2;
21176   else if ( mp->internal[mp_linejoin]>0 ) ljoin=1;
21177   else ljoin=0;
21178   if ( mp->internal[mp_linecap]>unity ) lcap=2;
21179   else if ( mp->internal[mp_linecap]>0 ) lcap=1;
21180   else lcap=0;
21181   if ( mp->internal[mp_miterlimit]<unity )
21182     miterlim=unity;
21183   else
21184     miterlim=mp->internal[mp_miterlimit];
21185   mp->cur_exp = mp_make_envelope(mp, q, value(p), ljoin,lcap,miterlim);
21186   mp->cur_type = mp_path_type;
21187 }
21188
21189 @ @<Declare binary action...@>=
21190 void mp_find_point (MP mp,scaled v, quarterword c) {
21191   pointer p; /* the path */
21192   scaled n; /* its length */
21193   p=mp->cur_exp;
21194   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) n=-unity; else n=0;
21195   do {  p=link(p); n=n+unity; } while (p!=mp->cur_exp);
21196   if ( n==0 ) { 
21197     v=0; 
21198   } else if ( v<0 ) {
21199     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=0;
21200     else v=n-1-((-v-1) % n);
21201   } else if ( v>n ) {
21202     if ( left_type(p)==mp_endpoint ) v=n;
21203     else v=v % n;
21204   }
21205   p=mp->cur_exp;
21206   while ( v>=unity ) { p=link(p); v=v-unity;  };
21207   if ( v!=0 ) {
21208      @<Insert a fractional node by splitting the cubic@>;
21209   }
21210   @<Set the current expression to the desired path coordinates@>;
21211 }
21212
21213 @ @<Insert a fractional node...@>=
21214 { mp_split_cubic(mp, p,v*010000); p=link(p); }
21215
21216 @ @<Set the current expression to the desired path coordinates...@>=
21217 switch (c) {
21218 case point_of: 
21219   mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21220   break;
21221 case precontrol_of: 
21222   if ( left_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21223   else mp_pair_value(mp, left_x(p),left_y(p));
21224   break;
21225 case postcontrol_of: 
21226   if ( right_type(p)==mp_endpoint ) mp_pair_value(mp, x_coord(p),y_coord(p));
21227   else mp_pair_value(mp, right_x(p),right_y(p));
21228   break;
21229 } /* there are no other cases */
21230
21231 @ @<Additional cases of binary operators@>=
21232 case arc_time_of: 
21233   if ( mp->cur_type==mp_pair_type )
21234      mp_pair_to_path(mp);
21235   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_known) )
21236     mp_flush_cur_exp(mp, mp_get_arc_time(mp, mp->cur_exp,value(p)));
21237   else 
21238     mp_bad_binary(mp, p,c);
21239   break;
21240
21241 @ @<Additional cases of bin...@>=
21242 case intersect: 
21243   if ( type(p)==mp_pair_type ) {
21244     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, p);
21245     mp_pair_to_path(mp); p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q);
21246   };
21247   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
21248   if ( (mp->cur_type==mp_path_type)&&(type(p)==mp_path_type) ) {
21249     mp_path_intersection(mp, value(p),mp->cur_exp);
21250     mp_pair_value(mp, mp->cur_t,mp->cur_tt);
21251   } else {
21252     mp_bad_binary(mp, p,intersect);
21253   }
21254   break;
21255
21256 @ @<Additional cases of bin...@>=
21257 case in_font:
21258   if ( (mp->cur_type!=mp_string_type)||(type(p)!=mp_string_type)) 
21259     mp_bad_binary(mp, p,in_font);
21260   else { mp_do_infont(mp, p); return; }
21261   break;
21262
21263 @ Function |new_text_node| owns the reference count for its second argument
21264 (the text string) but not its first (the font name).
21265
21266 @<Declare binary action...@>=
21267 void mp_do_infont (MP mp,pointer p) {
21268   pointer q;
21269   q=mp_get_node(mp, edge_header_size);
21270   mp_init_edges(mp, q);
21271   link(obj_tail(q))=mp_new_text_node(mp,str(mp->cur_exp),value(p));
21272   obj_tail(q)=link(obj_tail(q));
21273   mp_free_node(mp, p,value_node_size);
21274   mp_flush_cur_exp(mp, q);
21275   mp->cur_type=mp_picture_type;
21276 }
21277
21278 @* \[40] Statements and commands.
21279 The chief executive of \MP\ is the |do_statement| routine, which
21280 contains the master switch that causes all the various pieces of \MP\
21281 to do their things, in the right order.
21282
21283 In a sense, this is the grand climax of the program: It applies all the
21284 tools that we have worked so hard to construct. In another sense, this is
21285 the messiest part of the program: It necessarily refers to other pieces
21286 of code all over the place, so that a person can't fully understand what is
21287 going on without paging back and forth to be reminded of conventions that
21288 are defined elsewhere. We are now at the hub of the web.
21289
21290 The structure of |do_statement| itself is quite simple.  The first token
21291 of the statement is fetched using |get_x_next|.  If it can be the first
21292 token of an expression, we look for an equation, an assignment, or a
21293 title. Otherwise we use a \&{case} construction to branch at high speed to
21294 the appropriate routine for various and sundry other types of commands,
21295 each of which has an ``action procedure'' that does the necessary work.
21296
21297 The program uses the fact that
21298 $$\hbox{|min_primary_command=max_statement_command=type_name|}$$
21299 to interpret a statement that starts with, e.g., `\&{string}',
21300 as a type declaration rather than a boolean expression.
21301
21302 @c void mp_do_statement (MP mp) { /* governs \MP's activities */
21303   mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp);
21304   if ( mp->cur_cmd>max_primary_command ) {
21305     @<Worry about bad statement@>;
21306   } else if ( mp->cur_cmd>max_statement_command ) {
21307     @<Do an equation, assignment, title, or
21308      `$\langle\,$expression$\,\rangle\,$\&{endgroup}'@>;
21309   } else {
21310     @<Do a statement that doesn't begin with an expression@>;
21311   }
21312   if ( mp->cur_cmd<semicolon )
21313     @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>;
21314   mp->error_count=0;
21315 }
21316
21317 @ @<Declarations@>=
21318 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>;
21319
21320 @ The only command codes |>max_primary_command| that can be present
21321 at the beginning of a statement are |semicolon| and higher; these
21322 occur when the statement is null.
21323
21324 @<Worry about bad statement@>=
21325
21326   if ( mp->cur_cmd<semicolon ) {
21327     print_err("A statement can't begin with `");
21328 @.A statement can't begin with x@>
21329     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod); mp_print_char(mp, '\'');
21330     help5("I was looking for the beginning of a new statement.")
21331       ("If you just proceed without changing anything, I'll ignore")
21332       ("everything up to the next `;'. Please insert a semicolon")
21333       ("now in front of anything that you don't want me to delete.")
21334       ("(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21335 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21336     mp_back_error(mp); mp_get_x_next(mp);
21337   }
21338 }
21339
21340 @ The help message printed here says that everything is flushed up to
21341 a semicolon, but actually the commands |end_group| and |stop| will
21342 also terminate a statement.
21343
21344 @<Flush unparsable junk that was found after the statement@>=
21345
21346   print_err("Extra tokens will be flushed");
21347 @.Extra tokens will be flushed@>
21348   help6("I've just read as much of that statement as I could fathom,")
21349        ("so a semicolon should have been next. It's very puzzling...")
21350        ("but I'll try to get myself back together, by ignoring")
21351        ("everything up to the next `;'. Please insert a semicolon")
21352        ("now in front of anything that you don't want me to delete.")
21353        ("(See Chapter 27 of The METAFONTbook for an example.)");
21354 @:METAFONTbook}{\sl The {\logos METAFONT\/}book@>
21355   mp_back_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21356   do {  
21357     get_t_next;
21358     @<Decrease the string reference count...@>;
21359   } while (! end_of_statement); /* |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop| */
21360   mp->scanner_status=normal;
21361 }
21362
21363 @ If |do_statement| ends with |cur_cmd=end_group|, we should have
21364 |cur_type=mp_vacuous| unless the statement was simply an expression;
21365 in the latter case, |cur_type| and |cur_exp| should represent that
21366 expression.
21367
21368 @<Do a statement that doesn't...@>=
21369
21370   if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>0 ) 
21371     show_cur_cmd_mod;
21372   switch (mp->cur_cmd ) {
21373   case type_name:mp_do_type_declaration(mp); break;
21374   case macro_def:
21375     if ( mp->cur_mod>var_def ) mp_make_op_def(mp);
21376     else if ( mp->cur_mod>end_def ) mp_scan_def(mp);
21377      break;
21378   @<Cases of |do_statement| that invoke particular commands@>;
21379   } /* there are no other cases */
21380   mp->cur_type=mp_vacuous;
21381 }
21382
21383 @ The most important statements begin with expressions.
21384
21385 @<Do an equation, assignment, title, or...@>=
21386
21387   mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21388   if ( mp->cur_cmd<end_group ) {
21389     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21390     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21391     else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {@<Do a title@> ; }
21392     else if ( mp->cur_type!=mp_vacuous ){ 
21393       exp_err("Isolated expression");
21394 @.Isolated expression@>
21395       help3("I couldn't find an `=' or `:=' after the")
21396         ("expression that is shown above this error message,")
21397         ("so I guess I'll just ignore it and carry on.");
21398       mp_put_get_error(mp);
21399     }
21400     mp_flush_cur_exp(mp, 0); mp->cur_type=mp_vacuous;
21401   }
21402 }
21403
21404 @ @<Do a title@>=
21405
21406   if ( mp->internal[mp_tracing_titles]>0 ) {
21407     mp_print_nl(mp, "");  mp_print_str(mp, mp->cur_exp); update_terminal;
21408   }
21409 }
21410
21411 @ Equations and assignments are performed by the pair of mutually recursive
21412 @^recursion@>
21413 routines |do_equation| and |do_assignment|. These routines are called when
21414 |cur_cmd=equals| and when |cur_cmd=assignment|, respectively; the left-hand
21415 side is in |cur_type| and |cur_exp|, while the right-hand side is yet
21416 to be scanned. After the routines are finished, |cur_type| and |cur_exp|
21417 will be equal to the right-hand side (which will normally be equal
21418 to the left-hand side).
21419
21420 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21421 @<Declare the procedure called |try_eq|@>;
21422 @<Declare the procedure called |make_eq|@>;
21423 void mp_do_equation (MP mp) ;
21424
21425 @ @c
21426 void mp_do_equation (MP mp) {
21427   pointer lhs; /* capsule for the left-hand side */
21428   pointer p; /* temporary register */
21429   lhs=mp_stash_cur_exp(mp); mp_get_x_next(mp); 
21430   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 equation@>;
21435   if ( mp->cur_type==mp_unknown_path ) if ( type(lhs)==mp_pair_type ) {
21436     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, lhs); lhs=p;
21437   }; /* in this case |make_eq| will change the pair to a path */
21438   mp_make_eq(mp, lhs); /* equate |lhs| to |(cur_type,cur_exp)| */
21439 }
21440
21441 @ And |do_assignment| is similar to |do_expression|:
21442
21443 @<Declarations@>=
21444 void mp_do_assignment (MP mp);
21445
21446 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21447 void mp_do_assignment (MP mp) ;
21448
21449 @ @c
21450 void mp_do_assignment (MP mp) {
21451   pointer lhs; /* token list for the left-hand side */
21452   pointer p; /* where the left-hand value is stored */
21453   pointer q; /* temporary capsule for the right-hand value */
21454   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) { 
21455     exp_err("Improper `:=' will be changed to `='");
21456 @.Improper `:='@>
21457     help2("I didn't find a variable name at the left of the `:=',")
21458       ("so I'm going to pretend that you said `=' instead.");
21459     mp_error(mp); mp_do_equation(mp);
21460   } else { 
21461     lhs=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
21462     mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=assignment; mp_scan_expression(mp);
21463     if ( mp->cur_cmd==equals ) mp_do_equation(mp);
21464     else if ( mp->cur_cmd==assignment ) mp_do_assignment(mp);
21465     if ( mp->internal[mp_tracing_commands]>two ) 
21466       @<Trace the current assignment@>;
21467     if ( info(lhs)>hash_end ) {
21468       @<Assign the current expression to an internal variable@>;
21469     } else  {
21470       @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>;
21471     }
21472     mp_flush_node_list(mp, lhs);
21473   }
21474 }
21475
21476 @ @<Trace the current equation@>=
21477
21478   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{("); mp_print_exp(mp,lhs,0);
21479   mp_print(mp,")=("); mp_print_exp(mp,null,0); 
21480   mp_print(mp,")}"); mp_end_diagnostic(mp, false);
21481 }
21482
21483 @ @<Trace the current assignment@>=
21484
21485   mp_begin_diagnostic(mp); mp_print_nl(mp, "{");
21486   if ( info(lhs)>hash_end ) 
21487      mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21488   else 
21489      mp_show_token_list(mp, lhs,null,1000,0);
21490   mp_print(mp, ":="); mp_print_exp(mp, null,0); 
21491   mp_print_char(mp, '}'); mp_end_diagnostic(mp, false);
21492 }
21493
21494 @ @<Assign the current expression to an internal variable@>=
21495 if ( mp->cur_type==mp_known )  {
21496   mp->internal[info(lhs)-(hash_end)]=mp->cur_exp;
21497 } else { 
21498   exp_err("Internal quantity `");
21499 @.Internal quantity...@>
21500   mp_print(mp, mp->int_name[info(lhs)-(hash_end)]);
21501   mp_print(mp, "' must receive a known value");
21502   help2("I can\'t set an internal quantity to anything but a known")
21503     ("numeric value, so I'll have to ignore this assignment.");
21504   mp_put_get_error(mp);
21505 }
21506
21507 @ @<Assign the current expression to the variable |lhs|@>=
21508
21509   p=mp_find_variable(mp, lhs);
21510   if ( p!=null ) {
21511     q=mp_stash_cur_exp(mp); mp->cur_type=mp_und_type(mp, p); 
21512     mp_recycle_value(mp, p);
21513     type(p)=mp->cur_type; value(p)=null; mp_make_exp_copy(mp, p);
21514     p=mp_stash_cur_exp(mp); mp_unstash_cur_exp(mp, q); mp_make_eq(mp, p);
21515   } else  { 
21516     mp_obliterated(mp, lhs); mp_put_get_error(mp);
21517   }
21518 }
21519
21520
21521 @ And now we get to the nitty-gritty. The |make_eq| procedure is given
21522 a pointer to a capsule that is to be equated to the current expression.
21523
21524 @<Declare the procedure called |make_eq|@>=
21525 void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) ;
21526
21527
21528
21529 @c void mp_make_eq (MP mp,pointer lhs) {
21530   small_number t; /* type of the left-hand side */
21531   pointer p,q; /* pointers inside of big nodes */
21532   integer v=0; /* value of the left-hand side */
21533 RESTART: 
21534   t=type(lhs);
21535   if ( t<=mp_pair_type ) v=value(lhs);
21536   switch (t) {
21537   @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless |cur_type|
21538     is incompatible with~|t|@>;
21539   } /* all cases have been listed */
21540   @<Announce that the equation cannot be performed@>;
21541 DONE:
21542   check_arith; mp_recycle_value(mp, lhs); 
21543   mp_free_node(mp, lhs,value_node_size);
21544 }
21545
21546 @ @<Announce that the equation cannot be performed@>=
21547 mp_disp_err(mp, lhs,""); 
21548 exp_err("Equation cannot be performed (");
21549 @.Equation cannot be performed@>
21550 if ( type(lhs)<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, type(lhs));
21551 else mp_print(mp, "numeric");
21552 mp_print_char(mp, '=');
21553 if ( mp->cur_type<=mp_pair_type ) mp_print_type(mp, mp->cur_type);
21554 else mp_print(mp, "numeric");
21555 mp_print_char(mp, ')');
21556 help2("I'm sorry, but I don't know how to make such things equal.")
21557      ("(See the two expressions just above the error message.)");
21558 mp_put_get_error(mp)
21559
21560 @ @<For each type |t|, make an equation and |goto done| unless...@>=
21561 case mp_boolean_type: case mp_string_type: case mp_pen_type:
21562 case mp_path_type: case mp_picture_type:
21563   if ( mp->cur_type==t+unknown_tag ) { 
21564     mp_nonlinear_eq(mp, v,mp->cur_exp,false); goto DONE;
21565   } else if ( mp->cur_type==t ) {
21566     @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>;
21567   }
21568   break;
21569 case unknown_types:
21570   if ( mp->cur_type==t-unknown_tag ) { 
21571     mp_nonlinear_eq(mp, mp->cur_exp,lhs,true); goto DONE;
21572   } else if ( mp->cur_type==t ) { 
21573     mp_ring_merge(mp, lhs,mp->cur_exp); goto DONE;
21574   } else if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) {
21575     if ( t==mp_unknown_path ) { 
21576      mp_pair_to_path(mp); goto RESTART;
21577     };
21578   }
21579   break;
21580 case mp_transform_type: case mp_color_type:
21581 case mp_cmykcolor_type: case mp_pair_type:
21582   if ( mp->cur_type==t ) {
21583     @<Do multiple equations and |goto done|@>;
21584   }
21585   break;
21586 case mp_known: case mp_dependent:
21587 case mp_proto_dependent: case mp_independent:
21588   if ( mp->cur_type>=mp_known ) { 
21589     mp_try_eq(mp, lhs,null); goto DONE;
21590   };
21591   break;
21592 case mp_vacuous:
21593   break;
21594
21595 @ @<Report redundant or inconsistent equation and |goto done|@>=
21596
21597   if ( mp->cur_type<=mp_string_type ) {
21598     if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
21599       if ( mp_str_vs_str(mp, v,mp->cur_exp)!=0 ) {
21600         goto NOT_FOUND;
21601       }
21602     } else if ( v!=mp->cur_exp ) {
21603       goto NOT_FOUND;
21604     }
21605     @<Exclaim about a redundant equation@>; goto DONE;
21606   }
21607   print_err("Redundant or inconsistent equation");
21608 @.Redundant or inconsistent equation@>
21609   help2("An equation between already-known quantities can't help.")
21610        ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21611   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21612 NOT_FOUND: 
21613   print_err("Inconsistent equation");
21614 @.Inconsistent equation@>
21615   help2("The equation I just read contradicts what was said before.")
21616        ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21617   mp_put_get_error(mp); goto DONE;
21618 }
21619
21620 @ @<Do multiple equations and |goto done|@>=
21621
21622   p=v+mp->big_node_size[t]; 
21623   q=value(mp->cur_exp)+mp->big_node_size[t];
21624   do {  
21625     p=p-2; q=q-2; mp_try_eq(mp, p,q);
21626   } while (p!=v);
21627   goto DONE;
21628 }
21629
21630 @ The first argument to |try_eq| is the location of a value node
21631 in a capsule that will soon be recycled. The second argument is
21632 either a location within a pair or transform node pointed to by
21633 |cur_exp|, or it is |null| (which means that |cur_exp| itself
21634 serves as the second argument). The idea is to leave |cur_exp| unchanged,
21635 but to equate the two operands.
21636
21637 @<Declare the procedure called |try_eq|@>=
21638 void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) ;
21639
21640
21641 @c void mp_try_eq (MP mp,pointer l, pointer r) {
21642   pointer p; /* dependency list for right operand minus left operand */
21643   int t; /* the type of list |p| */
21644   pointer q; /* the constant term of |p| is here */
21645   pointer pp; /* dependency list for right operand */
21646   int tt; /* the type of list |pp| */
21647   boolean copied; /* have we copied a list that ought to be recycled? */
21648   @<Remove the left operand from its container, negate it, and
21649     put it into dependency list~|p| with constant term~|q|@>;
21650   @<Add the right operand to list |p|@>;
21651   if ( info(p)==null ) {
21652     @<Deal with redundant or inconsistent equation@>;
21653   } else { 
21654     mp_linear_eq(mp, p,t);
21655     if ( r==null ) if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21656       if ( type(mp->cur_exp)==mp_known ) {
21657         pp=mp->cur_exp; mp->cur_exp=value(mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_known;
21658         mp_free_node(mp, pp,value_node_size);
21659       }
21660     }
21661   }
21662 }
21663
21664 @ @<Remove the left operand from its container, negate it, and...@>=
21665 t=type(l);
21666 if ( t==mp_known ) { 
21667   t=mp_dependent; p=mp_const_dependency(mp, -value(l)); q=p;
21668 } else if ( t==mp_independent ) {
21669   t=mp_dependent; p=mp_single_dependency(mp, l); negate(value(p));
21670   q=mp->dep_final;
21671 } else { 
21672   p=dep_list(l); q=p;
21673   while (1) { 
21674     negate(value(q));
21675     if ( info(q)==null ) break;
21676     q=link(q);
21677   }
21678   link(prev_dep(l))=link(q); prev_dep(link(q))=prev_dep(l);
21679   type(l)=mp_known;
21680 }
21681
21682 @ @<Deal with redundant or inconsistent equation@>=
21683
21684   if ( abs(value(p))>64 ) { /* off by .001 or more */
21685     print_err("Inconsistent equation");
21686 @.Inconsistent equation@>
21687     mp_print(mp, " (off by "); mp_print_scaled(mp, value(p)); 
21688     mp_print_char(mp, ')');
21689     help2("The equation I just read contradicts what was said before.")
21690       ("But don't worry; continue and I'll just ignore it.");
21691     mp_put_get_error(mp);
21692   } else if ( r==null ) {
21693     @<Exclaim about a redundant equation@>;
21694   }
21695   mp_free_node(mp, p,dep_node_size);
21696 }
21697
21698 @ @<Add the right operand to list |p|@>=
21699 if ( r==null ) {
21700   if ( mp->cur_type==mp_known ) {
21701     value(q)=value(q)+mp->cur_exp; goto DONE1;
21702   } else { 
21703     tt=mp->cur_type;
21704     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, mp->cur_exp);
21705     else pp=dep_list(mp->cur_exp);
21706   } 
21707 } else {
21708   if ( type(r)==mp_known ) {
21709     value(q)=value(q)+value(r); goto DONE1;
21710   } else { 
21711     tt=type(r);
21712     if ( tt==mp_independent ) pp=mp_single_dependency(mp, r);
21713     else pp=dep_list(r);
21714   }
21715 }
21716 if ( tt!=mp_independent ) copied=false;
21717 else  { copied=true; tt=mp_dependent; };
21718 @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>;
21719 if ( copied ) mp_flush_node_list(mp, pp);
21720 DONE1:
21721
21722 @ @<Add dependency list |pp| of type |tt| to dependency list~|p| of type~|t|@>=
21723 mp->watch_coefs=false;
21724 if ( t==tt ) {
21725   p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21726 } else if ( t==mp_proto_dependent ) {
21727   p=mp_p_plus_fq(mp, p,unity,pp,mp_proto_dependent,mp_dependent);
21728 } else { 
21729   q=p;
21730   while ( info(q)!=null ) {
21731     value(q)=mp_round_fraction(mp, value(q)); q=link(q);
21732   }
21733   t=mp_proto_dependent; p=mp_p_plus_q(mp, p,pp,t);
21734 }
21735 mp->watch_coefs=true;
21736
21737 @ Our next goal is to process type declarations. For this purpose it's
21738 convenient to have a procedure that scans a $\langle\,$declared
21739 variable$\,\rangle$ and returns the corresponding token list. After the
21740 following procedure has acted, the token after the declared variable
21741 will have been scanned, so it will appear in |cur_cmd|, |cur_mod|,
21742 and~|cur_sym|.
21743
21744 @<Declare the function called |scan_declared_variable|@>=
21745 pointer mp_scan_declared_variable (MP mp) {
21746   pointer x; /* hash address of the variable's root */
21747   pointer h,t; /* head and tail of the token list to be returned */
21748   pointer l; /* hash address of left bracket */
21749   mp_get_symbol(mp); x=mp->cur_sym;
21750   if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21751   h=mp_get_avail(mp); info(h)=x; t=h;
21752   while (1) { 
21753     mp_get_x_next(mp);
21754     if ( mp->cur_sym==0 ) break;
21755     if ( mp->cur_cmd!=tag_token ) if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity)  {
21756       if ( mp->cur_cmd==left_bracket ) {
21757         @<Descend past a collective subscript@>;
21758       } else {
21759         break;
21760       }
21761     }
21762     link(t)=mp_get_avail(mp); t=link(t); info(t)=mp->cur_sym;
21763   }
21764   if ( eq_type(x)!=tag_token ) mp_clear_symbol(mp, x,false);
21765   if ( equiv(x)==null ) mp_new_root(mp, x);
21766   return h;
21767 }
21768
21769 @ If the subscript isn't collective, we don't accept it as part of the
21770 declared variable.
21771
21772 @<Descend past a collective subscript@>=
21773
21774   l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
21775   if ( mp->cur_cmd!=right_bracket ) {
21776     mp_back_input(mp); mp->cur_sym=l; mp->cur_cmd=left_bracket; break;
21777   } else {
21778     mp->cur_sym=collective_subscript;
21779   }
21780 }
21781
21782 @ Type declarations are introduced by the following primitive operations.
21783
21784 @<Put each...@>=
21785 mp_primitive(mp, "numeric",type_name,mp_numeric_type);
21786 @:numeric_}{\&{numeric} primitive@>
21787 mp_primitive(mp, "string",type_name,mp_string_type);
21788 @:string_}{\&{string} primitive@>
21789 mp_primitive(mp, "boolean",type_name,mp_boolean_type);
21790 @:boolean_}{\&{boolean} primitive@>
21791 mp_primitive(mp, "path",type_name,mp_path_type);
21792 @:path_}{\&{path} primitive@>
21793 mp_primitive(mp, "pen",type_name,mp_pen_type);
21794 @:pen_}{\&{pen} primitive@>
21795 mp_primitive(mp, "picture",type_name,mp_picture_type);
21796 @:picture_}{\&{picture} primitive@>
21797 mp_primitive(mp, "transform",type_name,mp_transform_type);
21798 @:transform_}{\&{transform} primitive@>
21799 mp_primitive(mp, "color",type_name,mp_color_type);
21800 @:color_}{\&{color} primitive@>
21801 mp_primitive(mp, "rgbcolor",type_name,mp_color_type);
21802 @:color_}{\&{rgbcolor} primitive@>
21803 mp_primitive(mp, "cmykcolor",type_name,mp_cmykcolor_type);
21804 @:color_}{\&{cmykcolor} primitive@>
21805 mp_primitive(mp, "pair",type_name,mp_pair_type);
21806 @:pair_}{\&{pair} primitive@>
21807
21808 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21809 case type_name: mp_print_type(mp, m); break;
21810
21811 @ Now we are ready to handle type declarations, assuming that a
21812 |type_name| has just been scanned.
21813
21814 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21815 void mp_do_type_declaration (MP mp) ;
21816
21817 @ @c
21818 void mp_do_type_declaration (MP mp) {
21819   small_number t; /* the type being declared */
21820   pointer p; /* token list for a declared variable */
21821   pointer q; /* value node for the variable */
21822   if ( mp->cur_mod>=mp_transform_type ) 
21823     t=mp->cur_mod;
21824   else 
21825     t=mp->cur_mod+unknown_tag;
21826   do {  
21827     p=mp_scan_declared_variable(mp);
21828     mp_flush_variable(mp, equiv(info(p)),link(p),false);
21829     q=mp_find_variable(mp, p);
21830     if ( q!=null ) { 
21831       type(q)=t; value(q)=null; 
21832     } else  { 
21833       print_err("Declared variable conflicts with previous vardef");
21834 @.Declared variable conflicts...@>
21835       help2("You can't use, e.g., `numeric foo[]' after `vardef foo'.")
21836            ("Proceed, and I'll ignore the illegal redeclaration.");
21837       mp_put_get_error(mp);
21838     }
21839     mp_flush_list(mp, p);
21840     if ( mp->cur_cmd<comma ) {
21841       @<Flush spurious symbols after the declared variable@>;
21842     }
21843   } while (! end_of_statement);
21844 }
21845
21846 @ @<Flush spurious symbols after the declared variable@>=
21847
21848   print_err("Illegal suffix of declared variable will be flushed");
21849 @.Illegal suffix...flushed@>
21850   help5("Variables in declarations must consist entirely of")
21851     ("names and collective subscripts, e.g., `x[]a'.")
21852     ("Are you trying to use a reserved word in a variable name?")
21853     ("I'm going to discard the junk I found here,")
21854     ("up to the next comma or the end of the declaration.");
21855   if ( mp->cur_cmd==numeric_token )
21856     mp->help_line[2]="Explicit subscripts like `x15a' aren't permitted.";
21857   mp_put_get_error(mp); mp->scanner_status=flushing;
21858   do {  
21859     get_t_next;
21860     @<Decrease the string reference count...@>;
21861   } while (mp->cur_cmd<comma); /* either |end_of_statement| or |cur_cmd=comma| */
21862   mp->scanner_status=normal;
21863 }
21864
21865 @ \MP's |main_control| procedure just calls |do_statement| repeatedly
21866 until coming to the end of the user's program.
21867 Each execution of |do_statement| concludes with
21868 |cur_cmd=semicolon|, |end_group|, or |stop|.
21869
21870 @c void mp_main_control (MP mp) { 
21871   do {  
21872     mp_do_statement(mp);
21873     if ( mp->cur_cmd==end_group ) {
21874       print_err("Extra `endgroup'");
21875 @.Extra `endgroup'@>
21876       help2("I'm not currently working on a `begingroup',")
21877         ("so I had better not try to end anything.");
21878       mp_flush_error(mp, 0);
21879     }
21880   } while (mp->cur_cmd!=stop);
21881 }
21882 int mp_run (MP mp) {
21883   @<Install and test the non-local jump buffer@>;
21884   mp_main_control(mp); /* come to life */
21885   mp_final_cleanup(mp); /* prepare for death */
21886   mp_close_files_and_terminate(mp);
21887   return mp->history;
21888 }
21889 char * mp_mplib_version (MP mp) {
21890   assert(mp);
21891   return mplib_version;
21892 }
21893 char * mp_metapost_version (MP mp) {
21894   assert(mp);
21895   return metapost_version;
21896 }
21897
21898 @ @<Exported function headers@>=
21899 int mp_run (MP mp);
21900 char * mp_mplib_version (MP mp);
21901 char * mp_metapost_version (MP mp);
21902
21903 @ @<Put each...@>=
21904 mp_primitive(mp, "end",stop,0);
21905 @:end_}{\&{end} primitive@>
21906 mp_primitive(mp, "dump",stop,1);
21907 @:dump_}{\&{dump} primitive@>
21908
21909 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
21910 case stop:
21911   if ( m==0 ) mp_print(mp, "end");
21912   else mp_print(mp, "dump");
21913   break;
21914
21915 @* \[41] Commands.
21916 Let's turn now to statements that are classified as ``commands'' because
21917 of their imperative nature. We'll begin with simple ones, so that it
21918 will be clear how to hook command processing into the |do_statement| routine;
21919 then we'll tackle the tougher commands.
21920
21921 Here's one of the simplest:
21922
21923 @<Cases of |do_statement|...@>=
21924 case mp_random_seed: mp_do_random_seed(mp);  break;
21925
21926 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
21927 void mp_do_random_seed (MP mp) ;
21928
21929 @ @c void mp_do_random_seed (MP mp) { 
21930   mp_get_x_next(mp);
21931   if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
21932     mp_missing_err(mp, ":=");
21933 @.Missing `:='@>
21934     help1("Always say `randomseed:=<numeric expression>'.");
21935     mp_back_error(mp);
21936   };
21937   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
21938   if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
21939     exp_err("Unknown value will be ignored");
21940 @.Unknown value...ignored@>
21941     help2("Your expression was too random for me to handle,")
21942       ("so I won't change the random seed just now.");
21943     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
21944   } else {
21945    @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>;
21946   }
21947 }
21948
21949 @ @<Initialize the random seed to |cur_exp|@>=
21950
21951   mp_init_randoms(mp, mp->cur_exp);
21952   if ( mp->selector>=log_only && mp->selector<write_file) {
21953     mp->old_setting=mp->selector; mp->selector=log_only;
21954     mp_print_nl(mp, "{randomseed:="); 
21955     mp_print_scaled(mp, mp->cur_exp); 
21956     mp_print_char(mp, '}');
21957     mp_print_nl(mp, ""); mp->selector=mp->old_setting;
21958   }
21959 }
21960
21961 @ And here's another simple one (somewhat different in flavor):
21962
21963 @<Cases of |do_statement|...@>=
21964 case mode_command: 
21965   mp_print_ln(mp); mp->interaction=mp->cur_mod;
21966   @<Initialize the print |selector| based on |interaction|@>;
21967   if ( mp->log_opened ) mp->selector=mp->selector+2;
21968   mp_get_x_next(mp);
21969   break;
21970
21971 @ @<Put each...@>=
21972 mp_primitive(mp, "batchmode",mode_command,mp_batch_mode);
21973 @:mp_batch_mode_}{\&{batchmode} primitive@>
21974 mp_primitive(mp, "nonstopmode",mode_command,mp_nonstop_mode);
21975 @:mp_nonstop_mode_}{\&{nonstopmode} primitive@>
21976 mp_primitive(mp, "scrollmode",mode_command,mp_scroll_mode);
21977 @:mp_scroll_mode_}{\&{scrollmode} primitive@>
21978 mp_primitive(mp, "errorstopmode",mode_command,mp_error_stop_mode);
21979 @:mp_error_stop_mode_}{\&{errorstopmode} primitive@>
21980
21981 @ @<Cases of |print_cmd_mod|...@>=
21982 case mode_command: 
21983   switch (m) {
21984   case mp_batch_mode: mp_print(mp, "batchmode"); break;
21985   case mp_nonstop_mode: mp_print(mp, "nonstopmode"); break;
21986   case mp_scroll_mode: mp_print(mp, "scrollmode"); break;
21987   default: mp_print(mp, "errorstopmode"); break;
21988   }
21989   break;
21990
21991 @ The `\&{inner}' and `\&{outer}' commands are only slightly harder.
21992
21993 @<Cases of |do_statement|...@>=
21994 case protection_command: mp_do_protection(mp); break;
21995
21996 @ @<Put each...@>=
21997 mp_primitive(mp, "inner",protection_command,0);
21998 @:inner_}{\&{inner} primitive@>
21999 mp_primitive(mp, "outer",protection_command,1);
22000 @:outer_}{\&{outer} primitive@>
22001
22002 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22003 case protection_command: 
22004   if ( m==0 ) mp_print(mp, "inner");
22005   else mp_print(mp, "outer");
22006   break;
22007
22008 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22009 void mp_do_protection (MP mp) ;
22010
22011 @ @c void mp_do_protection (MP mp) {
22012   int m; /* 0 to unprotect, 1 to protect */
22013   halfword t; /* the |eq_type| before we change it */
22014   m=mp->cur_mod;
22015   do {  
22016     mp_get_symbol(mp); t=eq_type(mp->cur_sym);
22017     if ( m==0 ) { 
22018       if ( t>=outer_tag ) 
22019         eq_type(mp->cur_sym)=t-outer_tag;
22020     } else if ( t<outer_tag ) {
22021       eq_type(mp->cur_sym)=t+outer_tag;
22022     }
22023     mp_get_x_next(mp);
22024   } while (mp->cur_cmd==comma);
22025 }
22026
22027 @ \MP\ never defines the tokens `\.(' and `\.)' to be primitives, but
22028 plain \MP\ begins with the declaration `\&{delimiters} \.{()}'. Such a
22029 declaration assigns the command code |left_delimiter| to `\.{(}' and
22030 |right_delimiter| to `\.{)}'; the |equiv| of each delimiter is the
22031 hash address of its mate.
22032
22033 @<Cases of |do_statement|...@>=
22034 case delimiters: mp_def_delims(mp); break;
22035
22036 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22037 void mp_def_delims (MP mp) ;
22038
22039 @ @c void mp_def_delims (MP mp) {
22040   pointer l_delim,r_delim; /* the new delimiter pair */
22041   mp_get_clear_symbol(mp); l_delim=mp->cur_sym;
22042   mp_get_clear_symbol(mp); r_delim=mp->cur_sym;
22043   eq_type(l_delim)=left_delimiter; equiv(l_delim)=r_delim;
22044   eq_type(r_delim)=right_delimiter; equiv(r_delim)=l_delim;
22045   mp_get_x_next(mp);
22046 }
22047
22048 @ Here is a procedure that is called when \MP\ has reached a point
22049 where some right delimiter is mandatory.
22050
22051 @<Declare the procedure called |check_delimiter|@>=
22052 void mp_check_delimiter (MP mp,pointer l_delim, pointer r_delim) {
22053   if ( mp->cur_cmd==right_delimiter ) 
22054     if ( mp->cur_mod==l_delim ) 
22055       return;
22056   if ( mp->cur_sym!=r_delim ) {
22057      mp_missing_err(mp, str(text(r_delim)));
22058 @.Missing `)'@>
22059     help2("I found no right delimiter to match a left one. So I've")
22060       ("put one in, behind the scenes; this may fix the problem.");
22061     mp_back_error(mp);
22062   } else { 
22063     print_err("The token `"); mp_print_text(r_delim);
22064 @.The token...delimiter@>
22065     mp_print(mp, "' is no longer a right delimiter");
22066     help3("Strange: This token has lost its former meaning!")
22067       ("I'll read it as a right delimiter this time;")
22068       ("but watch out, I'll probably miss it later.");
22069     mp_error(mp);
22070   }
22071 }
22072
22073 @ The next four commands save or change the values associated with tokens.
22074
22075 @<Cases of |do_statement|...@>=
22076 case save_command: 
22077   do {  
22078     mp_get_symbol(mp); mp_save_variable(mp, mp->cur_sym); mp_get_x_next(mp);
22079   } while (mp->cur_cmd==comma);
22080   break;
22081 case interim_command: mp_do_interim(mp); break;
22082 case let_command: mp_do_let(mp); break;
22083 case new_internal: mp_do_new_internal(mp); break;
22084
22085 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22086 void mp_do_statement (MP mp);
22087 void mp_do_interim (MP mp);
22088
22089 @ @c void mp_do_interim (MP mp) { 
22090   mp_get_x_next(mp);
22091   if ( mp->cur_cmd!=internal_quantity ) {
22092      print_err("The token `");
22093 @.The token...quantity@>
22094     if ( mp->cur_sym==0 ) mp_print(mp, "(%CAPSULE)");
22095     else mp_print_text(mp->cur_sym);
22096     mp_print(mp, "' isn't an internal quantity");
22097     help1("Something like `tracingonline' should follow `interim'.");
22098     mp_back_error(mp);
22099   } else { 
22100     mp_save_internal(mp, mp->cur_mod); mp_back_input(mp);
22101   }
22102   mp_do_statement(mp);
22103 }
22104
22105 @ The following procedure is careful not to undefine the left-hand symbol
22106 too soon, lest commands like `{\tt let x=x}' have a surprising effect.
22107
22108 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22109 void mp_do_let (MP mp) ;
22110
22111 @ @c void mp_do_let (MP mp) {
22112   pointer l; /* hash location of the left-hand symbol */
22113   mp_get_symbol(mp); l=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
22114   if ( mp->cur_cmd!=equals ) if ( mp->cur_cmd!=assignment ) {
22115      mp_missing_err(mp, "=");
22116 @.Missing `='@>
22117     help3("You should have said `let symbol = something'.")
22118       ("But don't worry; I'll pretend that an equals sign")
22119       ("was present. The next token I read will be `something'.");
22120     mp_back_error(mp);
22121   }
22122   mp_get_symbol(mp);
22123   switch (mp->cur_cmd) {
22124   case defined_macro: case secondary_primary_macro:
22125   case tertiary_secondary_macro: case expression_tertiary_macro: 
22126     add_mac_ref(mp->cur_mod);
22127     break;
22128   default: 
22129     break;
22130   }
22131   mp_clear_symbol(mp, l,false); eq_type(l)=mp->cur_cmd;
22132   if ( mp->cur_cmd==tag_token ) equiv(l)=null;
22133   else equiv(l)=mp->cur_mod;
22134   mp_get_x_next(mp);
22135 }
22136
22137 @ @<Declarations@>=
22138 void mp_grow_internals (MP mp, int l);
22139 void mp_do_new_internal (MP mp) ;
22140
22141 @ @c
22142 void mp_grow_internals (MP mp, int l) {
22143   scaled *internal;
22144   char * *int_name; 
22145   int k;
22146   if ( hash_end+l>max_halfword ) {
22147     mp_confusion(mp, "out of memory space"); /* can't be reached */
22148   }
22149   int_name = xmalloc ((l+1),sizeof(char *));
22150   internal = xmalloc ((l+1),sizeof(scaled));
22151   for (k=0;k<=l; k++ ) { 
22152     if (k<=mp->max_internal) {
22153       internal[k]=mp->internal[k]; 
22154       int_name[k]=mp->int_name[k]; 
22155     } else {
22156       internal[k]=0; 
22157       int_name[k]=NULL; 
22158     }
22159   }
22160   xfree(mp->internal); xfree(mp->int_name);
22161   mp->int_name = int_name;
22162   mp->internal = internal;
22163   mp->max_internal = l;
22164 }
22165
22166
22167 void mp_do_new_internal (MP mp) { 
22168   do {  
22169     if ( mp->int_ptr==mp->max_internal ) {
22170       mp_grow_internals(mp, (mp->max_internal + (mp->max_internal>>2)));
22171     }
22172     mp_get_clear_symbol(mp); incr(mp->int_ptr);
22173     eq_type(mp->cur_sym)=internal_quantity; 
22174     equiv(mp->cur_sym)=mp->int_ptr;
22175     if(mp->int_name[mp->int_ptr]!=NULL)
22176       xfree(mp->int_name[mp->int_ptr]);
22177     mp->int_name[mp->int_ptr]=str(text(mp->cur_sym)); 
22178     mp->internal[mp->int_ptr]=0;
22179     mp_get_x_next(mp);
22180   } while (mp->cur_cmd==comma);
22181 }
22182
22183 @ @<Dealloc variables@>=
22184 for (k=0;k<=mp->max_internal;k++) {
22185    xfree(mp->int_name[k]);
22186 }
22187 xfree(mp->internal); 
22188 xfree(mp->int_name); 
22189
22190
22191 @ The various `\&{show}' commands are distinguished by modifier fields
22192 in the usual way.
22193
22194 @d show_token_code 0 /* show the meaning of a single token */
22195 @d show_stats_code 1 /* show current memory and string usage */
22196 @d show_code 2 /* show a list of expressions */
22197 @d show_var_code 3 /* show a variable and its descendents */
22198 @d show_dependencies_code 4 /* show dependent variables in terms of independents */
22199
22200 @<Put each...@>=
22201 mp_primitive(mp, "showtoken",show_command,show_token_code);
22202 @:show_token_}{\&{showtoken} primitive@>
22203 mp_primitive(mp, "showstats",show_command,show_stats_code);
22204 @:show_stats_}{\&{showstats} primitive@>
22205 mp_primitive(mp, "show",show_command,show_code);
22206 @:show_}{\&{show} primitive@>
22207 mp_primitive(mp, "showvariable",show_command,show_var_code);
22208 @:show_var_}{\&{showvariable} primitive@>
22209 mp_primitive(mp, "showdependencies",show_command,show_dependencies_code);
22210 @:show_dependencies_}{\&{showdependencies} primitive@>
22211
22212 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22213 case show_command: 
22214   switch (m) {
22215   case show_token_code:mp_print(mp, "showtoken"); break;
22216   case show_stats_code:mp_print(mp, "showstats"); break;
22217   case show_code:mp_print(mp, "show"); break;
22218   case show_var_code:mp_print(mp, "showvariable"); break;
22219   default: mp_print(mp, "showdependencies"); break;
22220   }
22221   break;
22222
22223 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22224 case show_command:mp_do_show_whatever(mp); break;
22225
22226 @ The value of |cur_mod| controls the |verbosity| in the |print_exp| routine:
22227 if it's |show_code|, complicated structures are abbreviated, otherwise
22228 they aren't.
22229
22230 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22231 void mp_do_show (MP mp) ;
22232
22233 @ @c void mp_do_show (MP mp) { 
22234   do {  
22235     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22236     mp_print_nl(mp, ">> ");
22237 @.>>@>
22238     mp_print_exp(mp, null,2); mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22239   } while (mp->cur_cmd==comma);
22240 }
22241
22242 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22243 void mp_disp_token (MP mp) ;
22244
22245 @ @c void mp_disp_token (MP mp) { 
22246   mp_print_nl(mp, "> ");
22247 @.>\relax@>
22248   if ( mp->cur_sym==0 ) {
22249     @<Show a numeric or string or capsule token@>;
22250   } else { 
22251     mp_print_text(mp->cur_sym); mp_print_char(mp, '=');
22252     if ( eq_type(mp->cur_sym)>=outer_tag ) mp_print(mp, "(outer) ");
22253     mp_print_cmd_mod(mp, mp->cur_cmd,mp->cur_mod);
22254     if ( mp->cur_cmd==defined_macro ) {
22255       mp_print_ln(mp); mp_show_macro(mp, mp->cur_mod,null,100000);
22256     } /* this avoids recursion between |show_macro| and |print_cmd_mod| */
22257 @^recursion@>
22258   }
22259 }
22260
22261 @ @<Show a numeric or string or capsule token@>=
22262
22263   if ( mp->cur_cmd==numeric_token ) {
22264     mp_print_scaled(mp, mp->cur_mod);
22265   } else if ( mp->cur_cmd==capsule_token ) {
22266     mp->g_pointer=mp->cur_mod; mp_print_capsule(mp);
22267   } else  { 
22268     mp_print_char(mp, '"'); 
22269     mp_print_str(mp, mp->cur_mod); mp_print_char(mp, '"');
22270     delete_str_ref(mp->cur_mod);
22271   }
22272 }
22273
22274 @ The following cases of |print_cmd_mod| might arise in connection
22275 with |disp_token|, although they don't correspond to any
22276 primitive tokens.
22277
22278 @<Cases of |print_cmd_...@>=
22279 case left_delimiter:
22280 case right_delimiter: 
22281   if ( c==left_delimiter ) mp_print(mp, "left");
22282   else mp_print(mp, "right");
22283   mp_print(mp, " delimiter that matches "); 
22284   mp_print_text(m);
22285   break;
22286 case tag_token:
22287   if ( m==null ) mp_print(mp, "tag");
22288    else mp_print(mp, "variable");
22289    break;
22290 case defined_macro: 
22291    mp_print(mp, "macro:");
22292    break;
22293 case secondary_primary_macro:
22294 case tertiary_secondary_macro:
22295 case expression_tertiary_macro:
22296   mp_print_cmd_mod(mp, macro_def,c); 
22297   mp_print(mp, "'d macro:");
22298   mp_print_ln(mp); mp_show_token_list(mp, link(link(m)),null,1000,0);
22299   break;
22300 case repeat_loop:
22301   mp_print(mp, "[repeat the loop]");
22302   break;
22303 case internal_quantity:
22304   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
22305   break;
22306
22307 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22308 void mp_do_show_token (MP mp) ;
22309
22310 @ @c void mp_do_show_token (MP mp) { 
22311   do {  
22312     get_t_next; mp_disp_token(mp);
22313     mp_get_x_next(mp);
22314   } while (mp->cur_cmd==comma);
22315 }
22316
22317 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22318 void mp_do_show_stats (MP mp) ;
22319
22320 @ @c void mp_do_show_stats (MP mp) { 
22321   mp_print_nl(mp, "Memory usage ");
22322 @.Memory usage...@>
22323   mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->dyn_used);
22324   if ( false )
22325     mp_print(mp, "unknown");
22326   mp_print(mp, " ("); mp_print_int(mp, mp->hi_mem_min-mp->lo_mem_max-1);
22327   mp_print(mp, " still untouched)"); mp_print_ln(mp);
22328   mp_print_nl(mp, "String usage ");
22329   mp_print_int(mp, mp->strs_in_use-mp->init_str_use);
22330   mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->pool_in_use-mp->init_pool_ptr);
22331   if ( false )
22332     mp_print(mp, "unknown");
22333   mp_print(mp, " (");
22334   mp_print_int(mp, mp->max_strings-1-mp->strs_used_up); mp_print_char(mp, '&');
22335   mp_print_int(mp, mp->pool_size-mp->pool_ptr); 
22336   mp_print(mp, " now untouched)"); mp_print_ln(mp);
22337   mp_get_x_next(mp);
22338 }
22339
22340 @ Here's a recursive procedure that gives an abbreviated account
22341 of a variable, for use by |do_show_var|.
22342
22343 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22344 void mp_disp_var (MP mp,pointer p) ;
22345
22346 @ @c void mp_disp_var (MP mp,pointer p) {
22347   pointer q; /* traverses attributes and subscripts */
22348   int n; /* amount of macro text to show */
22349   if ( type(p)==mp_structured )  {
22350     @<Descend the structure@>;
22351   } else if ( type(p)>=mp_unsuffixed_macro ) {
22352     @<Display a variable macro@>;
22353   } else if ( type(p)!=undefined ){ 
22354     mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p); 
22355     mp_print_char(mp, '=');
22356     mp_print_exp(mp, p,0);
22357   }
22358 }
22359
22360 @ @<Descend the structure@>=
22361
22362   q=attr_head(p);
22363   do {  mp_disp_var(mp, q); q=link(q); } while (q!=end_attr);
22364   q=subscr_head(p);
22365   while ( name_type(q)==mp_subscr ) { 
22366     mp_disp_var(mp, q); q=link(q);
22367   }
22368 }
22369
22370 @ @<Display a variable macro@>=
22371
22372   mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22373   if ( type(p)>mp_unsuffixed_macro ) 
22374     mp_print(mp, "@@#"); /* |suffixed_macro| */
22375   mp_print(mp, "=macro:");
22376   if ( (int)mp->file_offset>=mp->max_print_line-20 ) n=5;
22377   else n=mp->max_print_line-mp->file_offset-15;
22378   mp_show_macro(mp, value(p),null,n);
22379 }
22380
22381 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22382 void mp_do_show_var (MP mp) ;
22383
22384 @ @c void mp_do_show_var (MP mp) { 
22385   do {  
22386     get_t_next;
22387     if ( mp->cur_sym>0 ) if ( mp->cur_sym<=hash_end )
22388       if ( mp->cur_cmd==tag_token ) if ( mp->cur_mod!=null ) {
22389       mp_disp_var(mp, mp->cur_mod); goto DONE;
22390     }
22391    mp_disp_token(mp);
22392   DONE:
22393    mp_get_x_next(mp);
22394   } while (mp->cur_cmd==comma);
22395 }
22396
22397 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22398 void mp_do_show_dependencies (MP mp) ;
22399
22400 @ @c void mp_do_show_dependencies (MP mp) {
22401   pointer p; /* link that runs through all dependencies */
22402   p=link(dep_head);
22403   while ( p!=dep_head ) {
22404     if ( mp_interesting(mp, p) ) {
22405       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_variable_name(mp, p);
22406       if ( type(p)==mp_dependent ) mp_print_char(mp, '=');
22407       else mp_print(mp, " = "); /* extra spaces imply proto-dependency */
22408       mp_print_dependency(mp, dep_list(p),type(p));
22409     }
22410     p=dep_list(p);
22411     while ( info(p)!=null ) p=link(p);
22412     p=link(p);
22413   }
22414   mp_get_x_next(mp);
22415 }
22416
22417 @ Finally we are ready for the procedure that governs all of the
22418 show commands.
22419
22420 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22421 void mp_do_show_whatever (MP mp) ;
22422
22423 @ @c void mp_do_show_whatever (MP mp) { 
22424   if ( mp->interaction==mp_error_stop_mode ) wake_up_terminal;
22425   switch (mp->cur_mod) {
22426   case show_token_code:mp_do_show_token(mp); break;
22427   case show_stats_code:mp_do_show_stats(mp); break;
22428   case show_code:mp_do_show(mp); break;
22429   case show_var_code:mp_do_show_var(mp); break;
22430   case show_dependencies_code:mp_do_show_dependencies(mp); break;
22431   } /* there are no other cases */
22432   if ( mp->internal[mp_showstopping]>0 ){ 
22433     print_err("OK");
22434 @.OK@>
22435     if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) { 
22436       help0; decr(mp->error_count);
22437     } else {
22438       help1("This isn't an error message; I'm just showing something.");
22439     }
22440     if ( mp->cur_cmd==semicolon ) mp_error(mp);
22441      else mp_put_get_error(mp);
22442   }
22443 }
22444
22445 @ The `\&{addto}' command needs the following additional primitives:
22446
22447 @d double_path_code 0 /* command modifier for `\&{doublepath}' */
22448 @d contour_code 1 /* command modifier for `\&{contour}' */
22449 @d also_code 2 /* command modifier for `\&{also}' */
22450
22451 @ Pre and postscripts need two new identifiers:
22452
22453 @d with_pre_script 11
22454 @d with_post_script 13
22455
22456 @<Put each...@>=
22457 mp_primitive(mp, "doublepath",thing_to_add,double_path_code);
22458 @:double_path_}{\&{doublepath} primitive@>
22459 mp_primitive(mp, "contour",thing_to_add,contour_code);
22460 @:contour_}{\&{contour} primitive@>
22461 mp_primitive(mp, "also",thing_to_add,also_code);
22462 @:also_}{\&{also} primitive@>
22463 mp_primitive(mp, "withpen",with_option,mp_pen_type);
22464 @:with_pen_}{\&{withpen} primitive@>
22465 mp_primitive(mp, "dashed",with_option,mp_picture_type);
22466 @:dashed_}{\&{dashed} primitive@>
22467 mp_primitive(mp, "withprescript",with_option,with_pre_script);
22468 @:with_pre_script_}{\&{withprescript} primitive@>
22469 mp_primitive(mp, "withpostscript",with_option,with_post_script);
22470 @:with_post_script_}{\&{withpostscript} primitive@>
22471 mp_primitive(mp, "withoutcolor",with_option,mp_no_model);
22472 @:with_color_}{\&{withoutcolor} primitive@>
22473 mp_primitive(mp, "withgreyscale",with_option,mp_grey_model);
22474 @:with_color_}{\&{withgreyscale} primitive@>
22475 mp_primitive(mp, "withcolor",with_option,mp_uninitialized_model);
22476 @:with_color_}{\&{withcolor} primitive@>
22477 /*  \&{withrgbcolor} is an alias for \&{withcolor} */
22478 mp_primitive(mp, "withrgbcolor",with_option,mp_rgb_model);
22479 @:with_color_}{\&{withrgbcolor} primitive@>
22480 mp_primitive(mp, "withcmykcolor",with_option,mp_cmyk_model);
22481 @:with_color_}{\&{withcmykcolor} primitive@>
22482
22483 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22484 case thing_to_add:
22485   if ( m==contour_code ) mp_print(mp, "contour");
22486   else if ( m==double_path_code ) mp_print(mp, "doublepath");
22487   else mp_print(mp, "also");
22488   break;
22489 case with_option:
22490   if ( m==mp_pen_type ) mp_print(mp, "withpen");
22491   else if ( m==with_pre_script ) mp_print(mp, "withprescript");
22492   else if ( m==with_post_script ) mp_print(mp, "withpostscript");
22493   else if ( m==mp_no_model ) mp_print(mp, "withoutcolor");
22494   else if ( m==mp_rgb_model ) mp_print(mp, "withrgbcolor");
22495   else if ( m==mp_uninitialized_model ) mp_print(mp, "withcolor");
22496   else if ( m==mp_cmyk_model ) mp_print(mp, "withcmykcolor");
22497   else if ( m==mp_grey_model ) mp_print(mp, "withgreyscale");
22498   else mp_print(mp, "dashed");
22499   break;
22500
22501 @ The |scan_with_list| procedure parses a $\langle$with list$\rangle$ and
22502 updates the list of graphical objects starting at |p|.  Each $\langle$with
22503 clause$\rangle$ updates all graphical objects whose |type| is compatible.
22504 Other objects are ignored.
22505
22506 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22507 void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) ;
22508
22509 @ @c void mp_scan_with_list (MP mp,pointer p) {
22510   small_number t; /* |cur_mod| of the |with_option| (should match |cur_type|) */
22511   pointer q; /* for list manipulation */
22512   int old_setting; /* saved |selector| setting */
22513   pointer k; /* for finding the near-last item in a list  */
22514   str_number s; /* for string cleanup after combining  */
22515   pointer cp,pp,dp,ap,bp;
22516     /* objects being updated; |void| initially; |null| to suppress update */
22517   cp=mp_void; pp=mp_void; dp=mp_void; ap=mp_void; bp=mp_void;
22518   k=0;
22519   while ( mp->cur_cmd==with_option ){ 
22520     t=mp->cur_mod;
22521     mp_get_x_next(mp);
22522     if ( t!=mp_no_model ) mp_scan_expression(mp);
22523     if (((t==with_pre_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22524      ((t==with_post_script)&&(mp->cur_type!=mp_string_type))||
22525      ((t==mp_uninitialized_model)&&
22526         ((mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type)&&(mp->cur_type!=mp_color_type)
22527           &&(mp->cur_type!=mp_known)&&(mp->cur_type!=mp_boolean_type)))||
22528      ((t==mp_cmyk_model)&&(mp->cur_type!=mp_cmykcolor_type))||
22529      ((t==mp_rgb_model)&&(mp->cur_type!=mp_color_type))||
22530      ((t==mp_grey_model)&&(mp->cur_type!=mp_known))||
22531      ((t==mp_pen_type)&&(mp->cur_type!=t))||
22532      ((t==mp_picture_type)&&(mp->cur_type!=t)) ) {
22533       @<Complain about improper type@>;
22534     } else if ( t==mp_uninitialized_model ) {
22535       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22536       if ( cp!=null )
22537         @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>;
22538       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22539     } else if ( t==mp_rgb_model ) {
22540       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22541       if ( cp!=null )
22542         @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22543       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22544     } else if ( t==mp_cmyk_model ) {
22545       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22546       if ( cp!=null )
22547         @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>;
22548       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22549     } else if ( t==mp_grey_model ) {
22550       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22551       if ( cp!=null )
22552         @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>;
22553       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22554     } else if ( t==mp_no_model ) {
22555       if ( cp==mp_void ) @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>;
22556       if ( cp!=null )
22557         @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
22558     } else if ( t==mp_pen_type ) {
22559       if ( pp==mp_void ) @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>;
22560       if ( pp!=null ) {
22561         if ( pen_p(pp)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(pp));
22562         pen_p(pp)=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
22563       }
22564     } else if ( t==with_pre_script ) {
22565       if ( ap==mp_void )
22566         ap=p;
22567       while ( (ap!=null)&&(! has_color(ap)) )
22568          ap=link(ap);
22569       if ( ap!=null ) {
22570         if ( pre_script(ap)!=null ) { /*  build a new,combined string  */
22571           s=pre_script(ap);
22572           old_setting=mp->selector;
22573               mp->selector=new_string;
22574           str_room(length(pre_script(ap))+length(mp->cur_exp)+2);
22575               mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
22576           append_char(13);  /* a forced \ps\ newline  */
22577           mp_print_str(mp, pre_script(ap));
22578           pre_script(ap)=mp_make_string(mp);
22579           delete_str_ref(s);
22580           mp->selector=old_setting;
22581         } else {
22582           pre_script(ap)=mp->cur_exp;
22583         }
22584         mp->cur_type=mp_vacuous;
22585       }
22586     } else if ( t==with_post_script ) {
22587       if ( bp==mp_void )
22588         k=p; 
22589       bp=k;
22590       while ( link(k)!=null ) {
22591         k=link(k);
22592         if ( has_color(k) ) bp=k;
22593       }
22594       if ( bp!=null ) {
22595          if ( post_script(bp)!=null ) {
22596            s=post_script(bp);
22597            old_setting=mp->selector;
22598                mp->selector=new_string;
22599            str_room(length(post_script(bp))+length(mp->cur_exp)+2);
22600            mp_print_str(mp, post_script(bp));
22601            append_char(13); /* a forced \ps\ newline  */
22602            mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
22603            post_script(bp)=mp_make_string(mp);
22604            delete_str_ref(s);
22605            mp->selector=old_setting;
22606          } else {
22607            post_script(bp)=mp->cur_exp;
22608          }
22609          mp->cur_type=mp_vacuous;
22610        }
22611     } else { 
22612       if ( dp==mp_void ) {
22613         @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>;
22614       }
22615       if ( dp!=null ) {
22616         if ( dash_p(dp)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(dp));
22617         dash_p(dp)=mp_make_dashes(mp, mp->cur_exp);
22618         dash_scale(dp)=unity;
22619         mp->cur_type=mp_vacuous;
22620       }
22621     }
22622   }
22623   @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into the rest
22624     of the list@>;
22625 };
22626
22627 @ @<Complain about improper type@>=
22628 { exp_err("Improper type");
22629 @.Improper type@>
22630 help2("Next time say `withpen <known pen expression>';")
22631   ("I'll ignore the bad `with' clause and look for another.");
22632 if ( t==with_pre_script )
22633   mp->help_line[1]="Next time say `withprescript <known string expression>';";
22634 else if ( t==with_post_script )
22635   mp->help_line[1]="Next time say `withpostscript <known string expression>';";
22636 else if ( t==mp_picture_type )
22637   mp->help_line[1]="Next time say `dashed <known picture expression>';";
22638 else if ( t==mp_uninitialized_model )
22639   mp->help_line[1]="Next time say `withcolor <known color expression>';";
22640 else if ( t==mp_rgb_model )
22641   mp->help_line[1]="Next time say `withrgbcolor <known color expression>';";
22642 else if ( t==mp_cmyk_model )
22643   mp->help_line[1]="Next time say `withcmykcolor <known cmykcolor expression>';";
22644 else if ( t==mp_grey_model )
22645   mp->help_line[1]="Next time say `withgreyscale <known numeric expression>';";;
22646 mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22647 }
22648
22649 @ Forcing the color to be between |0| and |unity| here guarantees that no
22650 picture will ever contain a color outside the legal range for \ps\ graphics.
22651
22652 @<Transfer a color from the current expression to object~|cp|@>=
22653 { if ( mp->cur_type==mp_color_type )
22654    @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>
22655 else if ( mp->cur_type==mp_cmykcolor_type )
22656    @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>
22657 else if ( mp->cur_type==mp_known )
22658    @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>
22659 else if ( mp->cur_exp==false_code )
22660    @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>;
22661 }
22662
22663 @ @<Transfer a rgbcolor from the current expression to object~|cp|@>=
22664 { q=value(mp->cur_exp);
22665 cyan_val(cp)=0;
22666 magenta_val(cp)=0;
22667 yellow_val(cp)=0;
22668 black_val(cp)=0;
22669 red_val(cp)=value(red_part_loc(q));
22670 green_val(cp)=value(green_part_loc(q));
22671 blue_val(cp)=value(blue_part_loc(q));
22672 color_model(cp)=mp_rgb_model;
22673 if ( red_val(cp)<0 ) red_val(cp)=0;
22674 if ( green_val(cp)<0 ) green_val(cp)=0;
22675 if ( blue_val(cp)<0 ) blue_val(cp)=0;
22676 if ( red_val(cp)>unity ) red_val(cp)=unity;
22677 if ( green_val(cp)>unity ) green_val(cp)=unity;
22678 if ( blue_val(cp)>unity ) blue_val(cp)=unity;
22679 }
22680
22681 @ @<Transfer a cmykcolor from the current expression to object~|cp|@>=
22682 { q=value(mp->cur_exp);
22683 cyan_val(cp)=value(cyan_part_loc(q));
22684 magenta_val(cp)=value(magenta_part_loc(q));
22685 yellow_val(cp)=value(yellow_part_loc(q));
22686 black_val(cp)=value(black_part_loc(q));
22687 color_model(cp)=mp_cmyk_model;
22688 if ( cyan_val(cp)<0 ) cyan_val(cp)=0;
22689 if ( magenta_val(cp)<0 ) magenta_val(cp)=0;
22690 if ( yellow_val(cp)<0 ) yellow_val(cp)=0;
22691 if ( black_val(cp)<0 ) black_val(cp)=0;
22692 if ( cyan_val(cp)>unity ) cyan_val(cp)=unity;
22693 if ( magenta_val(cp)>unity ) magenta_val(cp)=unity;
22694 if ( yellow_val(cp)>unity ) yellow_val(cp)=unity;
22695 if ( black_val(cp)>unity ) black_val(cp)=unity;
22696 }
22697
22698 @ @<Transfer a greyscale from the current expression to object~|cp|@>=
22699 { q=mp->cur_exp;
22700 cyan_val(cp)=0;
22701 magenta_val(cp)=0;
22702 yellow_val(cp)=0;
22703 black_val(cp)=0;
22704 grey_val(cp)=q;
22705 color_model(cp)=mp_grey_model;
22706 if ( grey_val(cp)<0 ) grey_val(cp)=0;
22707 if ( grey_val(cp)>unity ) grey_val(cp)=unity;
22708 }
22709
22710 @ @<Transfer a noncolor from the current expression to object~|cp|@>=
22711 {
22712 cyan_val(cp)=0;
22713 magenta_val(cp)=0;
22714 yellow_val(cp)=0;
22715 black_val(cp)=0;
22716 grey_val(cp)=0;
22717 color_model(cp)=mp_no_model;
22718 }
22719
22720 @ @<Make |cp| a colored object in object list~|p|@>=
22721 { cp=p;
22722   while ( cp!=null ){ 
22723     if ( has_color(cp) ) break;
22724     cp=link(cp);
22725   }
22726 }
22727
22728 @ @<Make |pp| an object in list~|p| that needs a pen@>=
22729 { pp=p;
22730   while ( pp!=null ) {
22731     if ( has_pen(pp) ) break;
22732     pp=link(pp);
22733   }
22734 }
22735
22736 @ @<Make |dp| a stroked node in list~|p|@>=
22737 { dp=p;
22738   while ( dp!=null ) {
22739     if ( type(dp)==mp_stroked_code ) break;
22740     dp=link(dp);
22741   }
22742 }
22743
22744 @ @<Copy the information from objects |cp|, |pp|, and |dp| into...@>=
22745 @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>;
22746 if ( pp>mp_void ) {
22747   @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>;
22748 }
22749 if ( dp>mp_void ) {
22750   @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>;
22751 }
22752
22753
22754 @ @<Copy |cp|'s color into the colored objects linked to~|cp|@>=
22755 { q=link(cp);
22756   while ( q!=null ) { 
22757     if ( has_color(q) ) {
22758       red_val(q)=red_val(cp);
22759       green_val(q)=green_val(cp);
22760       blue_val(q)=blue_val(cp);
22761       black_val(q)=black_val(cp);
22762       color_model(q)=color_model(cp);
22763     }
22764     q=link(q);
22765   }
22766 }
22767
22768 @ @<Copy |pen_p(pp)| into stroked and filled nodes linked to |pp|@>=
22769 { q=link(pp);
22770   while ( q!=null ) {
22771     if ( has_pen(q) ) {
22772       if ( pen_p(q)!=null ) mp_toss_knot_list(mp, pen_p(q));
22773       pen_p(q)=copy_pen(pen_p(pp));
22774     }
22775     q=link(q);
22776   }
22777 }
22778
22779 @ @<Make stroked nodes linked to |dp| refer to |dash_p(dp)|@>=
22780 { q=link(dp);
22781   while ( q!=null ) {
22782     if ( type(q)==mp_stroked_code ) {
22783       if ( dash_p(q)!=null ) delete_edge_ref(dash_p(q));
22784       dash_p(q)=dash_p(dp);
22785       dash_scale(q)=unity;
22786       if ( dash_p(q)!=null ) add_edge_ref(dash_p(q));
22787     }
22788     q=link(q);
22789   }
22790 }
22791
22792 @ One of the things we need to do when we've parsed an \&{addto} or
22793 similar command is find the header of a supposed \&{picture} variable, given
22794 a token list for that variable.  Since the edge structure is about to be
22795 updated, we use |private_edges| to make sure that this is possible.
22796
22797 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22798 pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) ;
22799
22800 @ @c pointer mp_find_edges_var (MP mp, pointer t) {
22801   pointer p;
22802   pointer cur_edges; /* the return value */
22803   p=mp_find_variable(mp, t); cur_edges=null;
22804   if ( p==null ) { 
22805     mp_obliterated(mp, t); mp_put_get_error(mp);
22806   } else if ( type(p)!=mp_picture_type )  { 
22807     print_err("Variable "); mp_show_token_list(mp, t,null,1000,0);
22808 @.Variable x is the wrong type@>
22809     mp_print(mp, " is the wrong type ("); 
22810     mp_print_type(mp, type(p)); mp_print_char(mp, ')');
22811     help2("I was looking for a \"known\" picture variable.")
22812          ("So I'll not change anything just now."); 
22813     mp_put_get_error(mp);
22814   } else { 
22815     value(p)=mp_private_edges(mp, value(p));
22816     cur_edges=value(p);
22817   }
22818   mp_flush_node_list(mp, t);
22819   return cur_edges;
22820 };
22821
22822 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
22823 case add_to_command: mp_do_add_to(mp); break;
22824 case bounds_command:mp_do_bounds(mp); break;
22825
22826 @ @<Put each...@>=
22827 mp_primitive(mp, "clip",bounds_command,mp_start_clip_code);
22828 @:clip_}{\&{clip} primitive@>
22829 mp_primitive(mp, "setbounds",bounds_command,mp_start_bounds_code);
22830 @:set_bounds_}{\&{setbounds} primitive@>
22831
22832 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
22833 case bounds_command: 
22834   if ( m==mp_start_clip_code ) mp_print(mp, "clip");
22835   else mp_print(mp, "setbounds");
22836   break;
22837
22838 @ The following function parses the beginning of an \&{addto} or \&{clip}
22839 command: it expects a variable name followed by a token with |cur_cmd=sep|
22840 and then an expression.  The function returns the token list for the variable
22841 and stores the command modifier for the separator token in the global variable
22842 |last_add_type|.  We must be careful because this variable might get overwritten
22843 any time we call |get_x_next|.
22844
22845 @<Glob...@>=
22846 quarterword last_add_type;
22847   /* command modifier that identifies the last \&{addto} command */
22848
22849 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22850 pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) ;
22851
22852 @ @c pointer mp_start_draw_cmd (MP mp,quarterword sep) {
22853   pointer lhv; /* variable to add to left */
22854   quarterword add_type=0; /* value to be returned in |last_add_type| */
22855   lhv=null;
22856   mp_get_x_next(mp); mp->var_flag=sep; mp_scan_primary(mp);
22857   if ( mp->cur_type!=mp_token_list ) {
22858     @<Abandon edges command because there's no variable@>;
22859   } else  { 
22860     lhv=mp->cur_exp; add_type=mp->cur_mod;
22861     mp->cur_type=mp_vacuous; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
22862   }
22863   mp->last_add_type=add_type;
22864   return lhv;
22865 }
22866
22867 @ @<Abandon edges command because there's no variable@>=
22868 { exp_err("Not a suitable variable");
22869 @.Not a suitable variable@>
22870   help4("At this point I needed to see the name of a picture variable.")
22871     ("(Or perhaps you have indeed presented me with one; I might")
22872     ("have missed it, if it wasn't followed by the proper token.)")
22873     ("So I'll not change anything just now.");
22874   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22875 }
22876
22877 @ Here is an example of how to use |start_draw_cmd|.
22878
22879 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22880 void mp_do_bounds (MP mp) ;
22881
22882 @ @c void mp_do_bounds (MP mp) {
22883   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
22884   pointer p; /* for list manipulation */
22885   integer m; /* initial value of |cur_mod| */
22886   m=mp->cur_mod;
22887   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, to_token);
22888   if ( lhv!=null ) {
22889     lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
22890     if ( lhe==null ) {
22891       mp_flush_cur_exp(mp, 0);
22892     } else if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
22893       exp_err("Improper `clip'");
22894 @.Improper `addto'@>
22895       help2("This expression should have specified a known path.")
22896         ("So I'll not change anything just now."); 
22897       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22898     } else if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
22899       @<Complain about a non-cycle@>;
22900     } else {
22901       @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add it to |lhe|@>;
22902     }
22903   }
22904 }
22905
22906 @ @<Complain about a non-cycle@>=
22907 { print_err("Not a cycle");
22908 @.Not a cycle@>
22909   help2("That contour should have ended with `..cycle' or `&cycle'.")
22910     ("So I'll not change anything just now."); mp_put_get_error(mp);
22911 }
22912
22913 @ @<Make |cur_exp| into a \&{setbounds} or clipping path and add...@>=
22914 { p=mp_new_bounds_node(mp, mp->cur_exp,m);
22915   link(p)=link(dummy_loc(lhe));
22916   link(dummy_loc(lhe))=p;
22917   if ( obj_tail(lhe)==dummy_loc(lhe) ) obj_tail(lhe)=p;
22918   p=mp_get_node(mp, mp->gr_object_size[stop_type(m)]);
22919   type(p)=stop_type(m);
22920   link(obj_tail(lhe))=p;
22921   obj_tail(lhe)=p;
22922   mp_init_bbox(mp, lhe);
22923 }
22924
22925 @ The |do_add_to| procedure is a little like |do_clip| but there are a lot more
22926 cases to deal with.
22927
22928 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
22929 void mp_do_add_to (MP mp) ;
22930
22931 @ @c void mp_do_add_to (MP mp) {
22932   pointer lhv,lhe; /* variable on left, the corresponding edge structure */
22933   pointer p; /* the graphical object or list for |scan_with_list| to update */
22934   pointer e; /* an edge structure to be merged */
22935   quarterword add_type; /* |also_code|, |contour_code|, or |double_path_code| */
22936   lhv=mp_start_draw_cmd(mp, thing_to_add); add_type=mp->last_add_type;
22937   if ( lhv!=null ) {
22938     if ( add_type==also_code ) {
22939       @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e| and |p|
22940        appropriately@>;
22941     } else {
22942       @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current
22943         expression@>;
22944     }
22945     mp_scan_with_list(mp, p);
22946     @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>;
22947   }
22948 }
22949
22950 @ Setting |p:=null| causes the $\langle$with list$\rangle$ to be ignored;
22951 setting |e:=null| prevents anything from being added to |lhe|.
22952
22953 @ @<Make sure the current expression is a suitable picture and set |e|...@>=
22954
22955   p=null; e=null;
22956   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
22957     exp_err("Improper `addto'");
22958 @.Improper `addto'@>
22959     help2("This expression should have specified a known picture.")
22960       ("So I'll not change anything just now."); mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22961   } else { 
22962     e=mp_private_edges(mp, mp->cur_exp); mp->cur_type=mp_vacuous;
22963     p=link(dummy_loc(e));
22964   }
22965 }
22966
22967 @ In this case |add_type<>also_code| so setting |p:=null| suppresses future
22968 attempts to add to the edge structure.
22969
22970 @<Create a graphical object |p| based on |add_type| and the current...@>=
22971 { e=null; p=null;
22972   if ( mp->cur_type==mp_pair_type ) mp_pair_to_path(mp);
22973   if ( mp->cur_type!=mp_path_type ) {
22974     exp_err("Improper `addto'");
22975 @.Improper `addto'@>
22976     help2("This expression should have specified a known path.")
22977       ("So I'll not change anything just now."); 
22978     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
22979   } else if ( add_type==contour_code ) {
22980     if ( left_type(mp->cur_exp)==mp_endpoint ) {
22981       @<Complain about a non-cycle@>;
22982     } else { 
22983       p=mp_new_fill_node(mp, mp->cur_exp);
22984       mp->cur_type=mp_vacuous;
22985     }
22986   } else { 
22987     p=mp_new_stroked_node(mp, mp->cur_exp);
22988     mp->cur_type=mp_vacuous;
22989   }
22990 }
22991
22992 @ @<Use |p|, |e|, and |add_type| to augment |lhv| as requested@>=
22993 lhe=mp_find_edges_var(mp, lhv);
22994 if ( lhe==null ) {
22995   if ( (e==null)&&(p!=null) ) e=mp_toss_gr_object(mp, p);
22996   if ( e!=null ) delete_edge_ref(e);
22997 } else if ( add_type==also_code ) {
22998   if ( e!=null ) {
22999     @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>;
23000   } else { 
23001     do_nothing;
23002   }
23003 } else if ( p!=null ) {
23004   link(obj_tail(lhe))=p;
23005   obj_tail(lhe)=p;
23006   if ( add_type==double_path_code )
23007     if ( pen_p(p)==null ) 
23008       pen_p(p)=mp_get_pen_circle(mp, 0);
23009 }
23010
23011 @ @<Merge |e| into |lhe| and delete |e|@>=
23012 { if ( link(dummy_loc(e))!=null ) {
23013     link(obj_tail(lhe))=link(dummy_loc(e));
23014     obj_tail(lhe)=obj_tail(e);
23015     obj_tail(e)=dummy_loc(e);
23016     link(dummy_loc(e))=null;
23017     mp_flush_dash_list(mp, lhe);
23018   }
23019   mp_toss_edges(mp, e);
23020 }
23021
23022 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23023 case ship_out_command: mp_do_ship_out(mp); break;
23024
23025 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23026 @<Declare the function called |tfm_check|@>;
23027 @<Declare the \ps\ output procedures@>;
23028 void mp_do_ship_out (MP mp) ;
23029
23030 @ @c void mp_do_ship_out (MP mp) {
23031   integer c; /* the character code */
23032   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23033   if ( mp->cur_type!=mp_picture_type ) {
23034     @<Complain that it's not a known picture@>;
23035   } else { 
23036     c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]) % 256;
23037     if ( c<0 ) c=c+256;
23038     @<Store the width information for character code~|c|@>;
23039     mp_ship_out(mp, mp->cur_exp);
23040     mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23041   }
23042 }
23043
23044 @ @<Complain that it's not a known picture@>=
23045
23046   exp_err("Not a known picture");
23047   help1("I can only output known pictures.");
23048   mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23049 }
23050
23051 @ The \&{everyjob} command simply assigns a nonzero value to the global variable
23052 |start_sym|.
23053
23054 @<Cases of |do_statement|...@>=
23055 case every_job_command: 
23056   mp_get_symbol(mp); mp->start_sym=mp->cur_sym; mp_get_x_next(mp);
23057   break;
23058
23059 @ @<Glob...@>=
23060 halfword start_sym; /* a symbolic token to insert at beginning of job */
23061
23062 @ @<Set init...@>=
23063 mp->start_sym=0;
23064
23065 @ Finally, we have only the ``message'' commands remaining.
23066
23067 @d message_code 0
23068 @d err_message_code 1
23069 @d err_help_code 2
23070 @d filename_template_code 3
23071 @d print_with_leading_zeroes(A)  g = mp->pool_ptr;
23072               mp_print_int(mp, (A)); g = mp->pool_ptr-g;
23073               if ( f>g ) {
23074                 mp->pool_ptr = mp->pool_ptr - g;
23075                 while ( f>g ) {
23076                   mp_print_char(mp, '0');
23077                   decr(f);
23078                   };
23079                 mp_print_int(mp, (A));
23080               };
23081               f = 0
23082
23083 @<Put each...@>=
23084 mp_primitive(mp, "message",message_command,message_code);
23085 @:message_}{\&{message} primitive@>
23086 mp_primitive(mp, "errmessage",message_command,err_message_code);
23087 @:err_message_}{\&{errmessage} primitive@>
23088 mp_primitive(mp, "errhelp",message_command,err_help_code);
23089 @:err_help_}{\&{errhelp} primitive@>
23090 mp_primitive(mp, "filenametemplate",message_command,filename_template_code);
23091 @:filename_template_}{\&{filenametemplate} primitive@>
23092
23093 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23094 case message_command: 
23095   if ( m<err_message_code ) mp_print(mp, "message");
23096   else if ( m==err_message_code ) mp_print(mp, "errmessage");
23097   else if ( m==filename_template_code ) mp_print(mp, "filenametemplate");
23098   else mp_print(mp, "errhelp");
23099   break;
23100
23101 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23102 case message_command: mp_do_message(mp); break;
23103
23104 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23105 @<Declare a procedure called |no_string_err|@>;
23106 void mp_do_message (MP mp) ;
23107
23108
23109 @c void mp_do_message (MP mp) {
23110   int m; /* the type of message */
23111   m=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23112   if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23113     mp_no_string_err(mp, "A message should be a known string expression.");
23114   else {
23115     switch (m) {
23116     case message_code: 
23117       mp_print_nl(mp, ""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23118       break;
23119     case err_message_code:
23120       @<Print string |cur_exp| as an error message@>;
23121       break;
23122     case err_help_code:
23123       @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>;
23124       break;
23125     case filename_template_code:
23126       @<Save the filename template@>;
23127       break;
23128     } /* there are no other cases */
23129   }
23130   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23131 }
23132
23133 @ @<Declare a procedure called |no_string_err|@>=
23134 void mp_no_string_err (MP mp,char *s) { 
23135    exp_err("Not a string");
23136 @.Not a string@>
23137   help1(s);
23138   mp_put_get_error(mp);
23139 }
23140
23141 @ The global variable |err_help| is zero when the user has most recently
23142 given an empty help string, or if none has ever been given.
23143
23144 @<Save string |cur_exp| as the |err_help|@>=
23145
23146   if ( mp->err_help!=0 ) delete_str_ref(mp->err_help);
23147   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->err_help=0;
23148   else  { mp->err_help=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->err_help); }
23149 }
23150
23151 @ If \&{errmessage} occurs often in |mp_scroll_mode|, without user-defined
23152 \&{errhelp}, we don't want to give a long help message each time. So we
23153 give a verbose explanation only once.
23154
23155 @<Glob...@>=
23156 boolean long_help_seen; /* has the long \.{\\errmessage} help been used? */
23157
23158 @ @<Set init...@>=mp->long_help_seen=false;
23159
23160 @ @<Print string |cur_exp| as an error message@>=
23161
23162   print_err(""); mp_print_str(mp, mp->cur_exp);
23163   if ( mp->err_help!=0 ) {
23164     mp->use_err_help=true;
23165   } else if ( mp->long_help_seen ) { 
23166     help1("(That was another `errmessage'.)") ; 
23167   } else  { 
23168    if ( mp->interaction<mp_error_stop_mode ) mp->long_help_seen=true;
23169     help4("This error message was generated by an `errmessage'")
23170      ("command, so I can\'t give any explicit help.")
23171      ("Pretend that you're Miss Marple: Examine all clues,")
23172 @^Marple, Jane@>
23173      ("and deduce the truth by inspired guesses.");
23174   }
23175   mp_put_get_error(mp); mp->use_err_help=false;
23176 }
23177
23178 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
23179 case write_command: mp_do_write(mp); break;
23180
23181 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23182 void mp_do_write (MP mp) ;
23183
23184 @ @c void mp_do_write (MP mp) {
23185   str_number t; /* the line of text to be written */
23186   write_index n,n0; /* for searching |wr_fname| and |wr_file| arrays */
23187   int old_setting; /* for saving |selector| during output */
23188   mp_get_x_next(mp);
23189   mp_scan_expression(mp);
23190   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
23191     mp_no_string_err(mp, "The text to be written should be a known string expression");
23192   } else if ( mp->cur_cmd!=to_token ) { 
23193     print_err("Missing `to' clause");
23194     help1("A write command should end with `to <filename>'");
23195     mp_put_get_error(mp);
23196   } else { 
23197     t=mp->cur_exp; mp->cur_type=mp_vacuous;
23198     mp_get_x_next(mp);
23199     mp_scan_expression(mp);
23200     if ( mp->cur_type!=mp_string_type )
23201       mp_no_string_err(mp, "I can\'t write to that file name.  It isn't a known string");
23202     else {
23203       @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>;
23204     }
23205     delete_str_ref(t);
23206   }
23207   mp_flush_cur_exp(mp, 0);
23208 }
23209
23210 @ @<Write |t| to the file named by |cur_exp|@>=
23211
23212   @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if
23213     |cur_exp| must be inserted@>;
23214   if ( mp_str_vs_str(mp, t,mp->eof_line)==0 ) {
23215     @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>;
23216   } else { 
23217     old_setting=mp->selector;
23218     mp->selector=n+write_file;
23219     mp_print_str(mp, t); mp_print_ln(mp);
23220     mp->selector = old_setting;
23221   }
23222 }
23223
23224 @ @<Find |n| where |wr_fname[n]=cur_exp| and call |open_write_file| if...@>=
23225 {
23226   char *fn = str(mp->cur_exp);
23227   n=mp->write_files;
23228   n0=mp->write_files;
23229   while (mp_xstrcmp(fn,mp->wr_fname[n])!=0) { 
23230     if ( n==0 ) { /* bottom reached */
23231           if ( n0==mp->write_files ) {
23232         if ( mp->write_files<mp->max_write_files ) {
23233           incr(mp->write_files);
23234         } else {
23235           void **wr_file;
23236           char **wr_fname;
23237               write_index l,k;
23238           l = mp->max_write_files + (mp->max_write_files>>2);
23239           wr_file = xmalloc((l+1),sizeof(void *));
23240           wr_fname = xmalloc((l+1),sizeof(char *));
23241               for (k=0;k<=l;k++) {
23242             if (k<=mp->max_write_files) {
23243                   wr_file[k]=mp->wr_file[k]; 
23244               wr_fname[k]=mp->wr_fname[k];
23245             } else {
23246                   wr_file[k]=0; 
23247               wr_fname[k]=NULL;
23248             }
23249           }
23250               xfree(mp->wr_file); xfree(mp->wr_fname);
23251           mp->max_write_files = l;
23252           mp->wr_file = wr_file;
23253           mp->wr_fname = wr_fname;
23254         }
23255       }
23256       n=n0;
23257       mp_open_write_file(mp, fn ,n);
23258     } else { 
23259       decr(n);
23260           if ( mp->wr_fname[n]==NULL )  n0=n; 
23261     }
23262   }
23263 }
23264
23265 @ @<Record the end of file on |wr_file[n]|@>=
23266 { (mp->close_file)(mp->wr_file[n]);
23267   xfree(mp->wr_fname[n]);
23268   mp->wr_fname[n]=NULL;
23269   if ( n==mp->write_files-1 ) mp->write_files=n;
23270 }
23271
23272
23273 @* \[42] Writing font metric data.
23274 \TeX\ gets its knowledge about fonts from font metric files, also called
23275 \.{TFM} files; the `\.T' in `\.{TFM}' stands for \TeX,
23276 but other programs know about them too. One of \MP's duties is to
23277 write \.{TFM} files so that the user's fonts can readily be
23278 applied to typesetting.
23279 @:TFM files}{\.{TFM} files@>
23280 @^font metric files@>
23281
23282 The information in a \.{TFM} file appears in a sequence of 8-bit bytes.
23283 Since the number of bytes is always a multiple of~4, we could
23284 also regard the file as a sequence of 32-bit words, but \MP\ uses the
23285 byte interpretation. The format of \.{TFM} files was designed by
23286 Lyle Ramshaw in 1980. The intent is to convey a lot of different kinds
23287 @^Ramshaw, Lyle Harold@>
23288 of information in a compact but useful form.
23289
23290 @<Glob...@>=
23291 void * tfm_file; /* the font metric output goes here */
23292 char * metric_file_name; /* full name of the font metric file */
23293
23294 @ The first 24 bytes (6 words) of a \.{TFM} file contain twelve 16-bit
23295 integers that give the lengths of the various subsequent portions
23296 of the file. These twelve integers are, in order:
23297 $$\vbox{\halign{\hfil#&$\null=\null$#\hfil\cr
23298 |lf|&length of the entire file, in words;\cr
23299 |lh|&length of the header data, in words;\cr
23300 |bc|&smallest character code in the font;\cr
23301 |ec|&largest character code in the font;\cr
23302 |nw|&number of words in the width table;\cr
23303 |nh|&number of words in the height table;\cr
23304 |nd|&number of words in the depth table;\cr
23305 |ni|&number of words in the italic correction table;\cr
23306 |nl|&number of words in the lig/kern table;\cr
23307 |nk|&number of words in the kern table;\cr
23308 |ne|&number of words in the extensible character table;\cr
23309 |np|&number of font parameter words.\cr}}$$
23310 They are all nonnegative and less than $2^{15}$. We must have |bc-1<=ec<=255|,
23311 |ne<=256|, and
23312 $$\hbox{|lf=6+lh+(ec-bc+1)+nw+nh+nd+ni+nl+nk+ne+np|.}$$
23313 Note that a font may contain as many as 256 characters (if |bc=0| and |ec=255|),
23314 and as few as 0 characters (if |bc=ec+1|).
23315
23316 Incidentally, when two or more 8-bit bytes are combined to form an integer of
23317 16 or more bits, the most significant bytes appear first in the file.
23318 This is called BigEndian order.
23319 @^BigEndian order@>
23320
23321 @ The rest of the \.{TFM} file may be regarded as a sequence of ten data
23322 arrays.
23323
23324 The most important data type used here is a |fix_word|, which is
23325 a 32-bit representation of a binary fraction. A |fix_word| is a signed
23326 quantity, with the two's complement of the entire word used to represent
23327 negation. Of the 32 bits in a |fix_word|, exactly 12 are to the left of the
23328 binary point; thus, the largest |fix_word| value is $2048-2^{-20}$, and
23329 the smallest is $-2048$. We will see below, however, that all but two of
23330 the |fix_word| values must lie between $-16$ and $+16$.
23331
23332 @ The first data array is a block of header information, which contains
23333 general facts about the font. The header must contain at least two words,
23334 |header[0]| and |header[1]|, whose meaning is explained below.  Additional
23335 header information of use to other software routines might also be
23336 included, and \MP\ will generate it if the \.{headerbyte} command occurs.
23337 For example, 16 more words of header information are in use at the Xerox
23338 Palo Alto Research Center; the first ten specify the character coding
23339 scheme used (e.g., `\.{XEROX TEXT}' or `\.{TEX MATHSY}'), the next five
23340 give the font family name (e.g., `\.{HELVETICA}' or `\.{CMSY}'), and the
23341 last gives the ``face byte.''
23342
23343 \yskip\hang|header[0]| is a 32-bit check sum that \MP\ will copy into
23344 the \.{GF} output file. This helps ensure consistency between files,
23345 since \TeX\ records the check sums from the \.{TFM}'s it reads, and these
23346 should match the check sums on actual fonts that are used.  The actual
23347 relation between this check sum and the rest of the \.{TFM} file is not
23348 important; the check sum is simply an identification number with the
23349 property that incompatible fonts almost always have distinct check sums.
23350 @^check sum@>
23351
23352 \yskip\hang|header[1]| is a |fix_word| containing the design size of the
23353 font, in units of \TeX\ points. This number must be at least 1.0; it is
23354 fairly arbitrary, but usually the design size is 10.0 for a ``10 point''
23355 font, i.e., a font that was designed to look best at a 10-point size,
23356 whatever that really means. When a \TeX\ user asks for a font `\.{at}
23357 $\delta$ \.{pt}', the effect is to override the design size and replace it
23358 by $\delta$, and to multiply the $x$ and~$y$ coordinates of the points in
23359 the font image by a factor of $\delta$ divided by the design size.  {\sl
23360 All other dimensions in the\/ \.{TFM} file are |fix_word|\kern-1pt\
23361 numbers in design-size units.} Thus, for example, the value of |param[6]|,
23362 which defines the \.{em} unit, is often the |fix_word| value $2^{20}=1.0$,
23363 since many fonts have a design size equal to one em.  The other dimensions
23364 must be less than 16 design-size units in absolute value; thus,
23365 |header[1]| and |param[1]| are the only |fix_word| entries in the whole
23366 \.{TFM} file whose first byte might be something besides 0 or 255.
23367
23368 @ Next comes the |char_info| array, which contains one |char_info_word|
23369 per character. Each word in this part of the file contains six fields
23370 packed into four bytes as follows.
23371
23372 \yskip\hang first byte: |width_index| (8 bits)\par
23373 \hang second byte: |height_index| (4 bits) times 16, plus |depth_index|
23374   (4~bits)\par
23375 \hang third byte: |italic_index| (6 bits) times 4, plus |tag|
23376   (2~bits)\par
23377 \hang fourth byte: |remainder| (8 bits)\par
23378 \yskip\noindent
23379 The actual width of a character is \\{width}|[width_index]|, in design-size
23380 units; this is a device for compressing information, since many characters
23381 have the same width. Since it is quite common for many characters
23382 to have the same height, depth, or italic correction, the \.{TFM} format
23383 imposes a limit of 16 different heights, 16 different depths, and
23384 64 different italic corrections.
23385
23386 Incidentally, the relation $\\{width}[0]=\\{height}[0]=\\{depth}[0]=
23387 \\{italic}[0]=0$ should always hold, so that an index of zero implies a
23388 value of zero.  The |width_index| should never be zero unless the
23389 character does not exist in the font, since a character is valid if and
23390 only if it lies between |bc| and |ec| and has a nonzero |width_index|.
23391
23392 @ The |tag| field in a |char_info_word| has four values that explain how to
23393 interpret the |remainder| field.
23394
23395 \yskip\hang|tag=0| (|no_tag|) means that |remainder| is unused.\par
23396 \hang|tag=1| (|lig_tag|) means that this character has a ligature/kerning
23397 program starting at location |remainder| in the |lig_kern| array.\par
23398 \hang|tag=2| (|list_tag|) means that this character is part of a chain of
23399 characters of ascending sizes, and not the largest in the chain.  The
23400 |remainder| field gives the character code of the next larger character.\par
23401 \hang|tag=3| (|ext_tag|) means that this character code represents an
23402 extensible character, i.e., a character that is built up of smaller pieces
23403 so that it can be made arbitrarily large. The pieces are specified in
23404 |exten[remainder]|.\par
23405 \yskip\noindent
23406 Characters with |tag=2| and |tag=3| are treated as characters with |tag=0|
23407 unless they are used in special circumstances in math formulas. For example,
23408 \TeX's \.{\\sum} operation looks for a |list_tag|, and the \.{\\left}
23409 operation looks for both |list_tag| and |ext_tag|.
23410
23411 @d no_tag 0 /* vanilla character */
23412 @d lig_tag 1 /* character has a ligature/kerning program */
23413 @d list_tag 2 /* character has a successor in a charlist */
23414 @d ext_tag 3 /* character is extensible */
23415
23416 @ The |lig_kern| array contains instructions in a simple programming language
23417 that explains what to do for special letter pairs. Each word in this array is a
23418 |lig_kern_command| of four bytes.
23419
23420 \yskip\hang first byte: |skip_byte|, indicates that this is the final program
23421   step if the byte is 128 or more, otherwise the next step is obtained by
23422   skipping this number of intervening steps.\par
23423 \hang second byte: |next_char|, ``if |next_char| follows the current character,
23424   then perform the operation and stop, otherwise continue.''\par
23425 \hang third byte: |op_byte|, indicates a ligature step if less than~128,
23426   a kern step otherwise.\par
23427 \hang fourth byte: |remainder|.\par
23428 \yskip\noindent
23429 In a kern step, an
23430 additional space equal to |kern[256*(op_byte-128)+remainder]| is inserted
23431 between the current character and |next_char|. This amount is
23432 often negative, so that the characters are brought closer together
23433 by kerning; but it might be positive.
23434
23435 There are eight kinds of ligature steps, having |op_byte| codes $4a+2b+c$ where
23436 $0\le a\le b+c$ and $0\le b,c\le1$. The character whose code is
23437 |remainder| is inserted between the current character and |next_char|;
23438 then the current character is deleted if $b=0$, and |next_char| is
23439 deleted if $c=0$; then we pass over $a$~characters to reach the next
23440 current character (which may have a ligature/kerning program of its own).
23441
23442 If the very first instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23443 the |next_char| byte is the so-called right boundary character of this font;
23444 the value of |next_char| need not lie between |bc| and~|ec|.
23445 If the very last instruction of the |lig_kern| array has |skip_byte=255|,
23446 there is a special ligature/kerning program for a left boundary character,
23447 beginning at location |256*op_byte+remainder|.
23448 The interpretation is that \TeX\ puts implicit boundary characters
23449 before and after each consecutive string of characters from the same font.
23450 These implicit characters do not appear in the output, but they can affect
23451 ligatures and kerning.
23452
23453 If the very first instruction of a character's |lig_kern| program has
23454 |skip_byte>128|, the program actually begins in location
23455 |256*op_byte+remainder|. This feature allows access to large |lig_kern|
23456 arrays, because the first instruction must otherwise
23457 appear in a location |<=255|.
23458
23459 Any instruction with |skip_byte>128| in the |lig_kern| array must satisfy
23460 the condition
23461 $$\hbox{|256*op_byte+remainder<nl|.}$$
23462 If such an instruction is encountered during
23463 normal program execution, it denotes an unconditional halt; no ligature
23464 command is performed.
23465
23466 @d stop_flag (128)
23467   /* value indicating `\.{STOP}' in a lig/kern program */
23468 @d kern_flag (128) /* op code for a kern step */
23469 @d skip_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b0
23470 @d next_char(A) mp->lig_kern[(A)].b1
23471 @d op_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b2
23472 @d rem_byte(A) mp->lig_kern[(A)].b3
23473
23474 @ Extensible characters are specified by an |extensible_recipe|, which
23475 consists of four bytes called |top|, |mid|, |bot|, and |rep| (in this
23476 order). These bytes are the character codes of individual pieces used to
23477 build up a large symbol.  If |top|, |mid|, or |bot| are zero, they are not
23478 present in the built-up result. For example, an extensible vertical line is
23479 like an extensible bracket, except that the top and bottom pieces are missing.
23480
23481 Let $T$, $M$, $B$, and $R$ denote the respective pieces, or an empty box
23482 if the piece isn't present. Then the extensible characters have the form
23483 $TR^kMR^kB$ from top to bottom, for some |k>=0|, unless $M$ is absent;
23484 in the latter case we can have $TR^kB$ for both even and odd values of~|k|.
23485 The width of the extensible character is the width of $R$; and the
23486 height-plus-depth is the sum of the individual height-plus-depths of the
23487 components used, since the pieces are butted together in a vertical list.
23488
23489 @d ext_top(A) mp->exten[(A)].b0 /* |top| piece in a recipe */
23490 @d ext_mid(A) mp->exten[(A)].b1 /* |mid| piece in a recipe */
23491 @d ext_bot(A) mp->exten[(A)].b2 /* |bot| piece in a recipe */
23492 @d ext_rep(A) mp->exten[(A)].b3 /* |rep| piece in a recipe */
23493
23494 @ The final portion of a \.{TFM} file is the |param| array, which is another
23495 sequence of |fix_word| values.
23496
23497 \yskip\hang|param[1]=slant| is the amount of italic slant, which is used
23498 to help position accents. For example, |slant=.25| means that when you go
23499 up one unit, you also go .25 units to the right. The |slant| is a pure
23500 number; it is the only |fix_word| other than the design size itself that is
23501 not scaled by the design size.
23502
23503 \hang|param[2]=space| is the normal spacing between words in text.
23504 Note that character 040 in the font need not have anything to do with
23505 blank spaces.
23506
23507 \hang|param[3]=space_stretch| is the amount of glue stretching between words.
23508
23509 \hang|param[4]=space_shrink| is the amount of glue shrinking between words.
23510
23511 \hang|param[5]=x_height| is the size of one ex in the font; it is also
23512 the height of letters for which accents don't have to be raised or lowered.
23513
23514 \hang|param[6]=quad| is the size of one em in the font.
23515
23516 \hang|param[7]=extra_space| is the amount added to |param[2]| at the
23517 ends of sentences.
23518
23519 \yskip\noindent
23520 If fewer than seven parameters are present, \TeX\ sets the missing parameters
23521 to zero.
23522
23523 @d slant_code 1
23524 @d space_code 2
23525 @d space_stretch_code 3
23526 @d space_shrink_code 4
23527 @d x_height_code 5
23528 @d quad_code 6
23529 @d extra_space_code 7
23530
23531 @ So that is what \.{TFM} files hold. One of \MP's duties is to output such
23532 information, and it does this all at once at the end of a job.
23533 In order to prepare for such frenetic activity, it squirrels away the
23534 necessary facts in various arrays as information becomes available.
23535
23536 Character dimensions (\&{charwd}, \&{charht}, \&{chardp}, and \&{charic})
23537 are stored respectively in |tfm_width|, |tfm_height|, |tfm_depth|, and
23538 |tfm_ital_corr|. Other information about a character (e.g., about
23539 its ligatures or successors) is accessible via the |char_tag| and
23540 |char_remainder| arrays. Other information about the font as a whole
23541 is kept in additional arrays called |header_byte|, |lig_kern|,
23542 |kern|, |exten|, and |param|.
23543
23544 @d max_tfm_int 32510
23545 @d undefined_label max_tfm_int /* an undefined local label */
23546
23547 @<Glob...@>=
23548 #define TFM_ITEMS 257
23549 eight_bits bc;
23550 eight_bits ec; /* smallest and largest character codes shipped out */
23551 scaled tfm_width[TFM_ITEMS]; /* \&{charwd} values */
23552 scaled tfm_height[TFM_ITEMS]; /* \&{charht} values */
23553 scaled tfm_depth[TFM_ITEMS]; /* \&{chardp} values */
23554 scaled tfm_ital_corr[TFM_ITEMS]; /* \&{charic} values */
23555 boolean char_exists[TFM_ITEMS]; /* has this code been shipped out? */
23556 int char_tag[TFM_ITEMS]; /* |remainder| category */
23557 int char_remainder[TFM_ITEMS]; /* the |remainder| byte */
23558 char *header_byte; /* bytes of the \.{TFM} header */
23559 int header_last; /* last initialized \.{TFM} header byte */
23560 int header_size; /* size of the \.{TFM} header */
23561 four_quarters *lig_kern; /* the ligature/kern table */
23562 short nl; /* the number of ligature/kern steps so far */
23563 scaled *kern; /* distinct kerning amounts */
23564 short nk; /* the number of distinct kerns so far */
23565 four_quarters exten[TFM_ITEMS]; /* extensible character recipes */
23566 short ne; /* the number of extensible characters so far */
23567 scaled *param; /* \&{fontinfo} parameters */
23568 short np; /* the largest \&{fontinfo} parameter specified so far */
23569 short nw;short nh;short nd;short ni; /* sizes of \.{TFM} subtables */
23570 short skip_table[TFM_ITEMS]; /* local label status */
23571 boolean lk_started; /* has there been a lig/kern step in this command yet? */
23572 integer bchar; /* right boundary character */
23573 short bch_label; /* left boundary starting location */
23574 short ll;short lll; /* registers used for lig/kern processing */
23575 short label_loc[257]; /* lig/kern starting addresses */
23576 eight_bits label_char[257]; /* characters for |label_loc| */
23577 short label_ptr; /* highest position occupied in |label_loc| */
23578
23579 @ @<Allocate or initialize ...@>=
23580 mp->header_last = 0; mp->header_size = 128; /* just for init */
23581 mp->header_byte = xmalloc(mp->header_size, sizeof(char));
23582 mp->lig_kern = NULL; /* allocated when needed */
23583 mp->kern = NULL; /* allocated when needed */ 
23584 mp->param = NULL; /* allocated when needed */
23585
23586 @ @<Dealloc variables@>=
23587 xfree(mp->header_byte);
23588 xfree(mp->lig_kern);
23589 xfree(mp->kern);
23590 xfree(mp->param);
23591
23592 @ @<Set init...@>=
23593 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
23594   mp->tfm_width[k]=0; mp->tfm_height[k]=0; mp->tfm_depth[k]=0; mp->tfm_ital_corr[k]=0;
23595   mp->char_exists[k]=false; mp->char_tag[k]=no_tag; mp->char_remainder[k]=0;
23596   mp->skip_table[k]=undefined_label;
23597 };
23598 memset(mp->header_byte,0,mp->header_size);
23599 mp->bc=255; mp->ec=0; mp->nl=0; mp->nk=0; mp->ne=0; mp->np=0;
23600 mp->internal[mp_boundary_char]=-unity;
23601 mp->bch_label=undefined_label;
23602 mp->label_loc[0]=-1; mp->label_ptr=0;
23603
23604 @ @<Declarations@>=
23605 scaled mp_tfm_check (MP mp,small_number m) ;
23606
23607 @ @<Declare the function called |tfm_check|@>=
23608 scaled mp_tfm_check (MP mp,small_number m) {
23609   if ( abs(mp->internal[m])>=fraction_half ) {
23610     print_err("Enormous "); mp_print(mp, mp->int_name[m]);
23611 @.Enormous charwd...@>
23612 @.Enormous chardp...@>
23613 @.Enormous charht...@>
23614 @.Enormous charic...@>
23615 @.Enormous designsize...@>
23616     mp_print(mp, " has been reduced");
23617     help1("Font metric dimensions must be less than 2048pt.");
23618     mp_put_get_error(mp);
23619     if ( mp->internal[m]>0 ) return (fraction_half-1);
23620     else return (1-fraction_half);
23621   } else {
23622     return mp->internal[m];
23623   }
23624 }
23625
23626 @ @<Store the width information for character code~|c|@>=
23627 if ( c<mp->bc ) mp->bc=c;
23628 if ( c>mp->ec ) mp->ec=c;
23629 mp->char_exists[c]=true;
23630 mp->tfm_width[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_wd);
23631 mp->tfm_height[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ht);
23632 mp->tfm_depth[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_dp);
23633 mp->tfm_ital_corr[c]=mp_tfm_check(mp, mp_char_ic)
23634
23635 @ Now let's consider \MP's special \.{TFM}-oriented commands.
23636
23637 @<Cases of |do_statement|...@>=
23638 case tfm_command: mp_do_tfm_command(mp); break;
23639
23640 @ @d char_list_code 0
23641 @d lig_table_code 1
23642 @d extensible_code 2
23643 @d header_byte_code 3
23644 @d font_dimen_code 4
23645
23646 @<Put each...@>=
23647 mp_primitive(mp, "charlist",tfm_command,char_list_code);
23648 @:char_list_}{\&{charlist} primitive@>
23649 mp_primitive(mp, "ligtable",tfm_command,lig_table_code);
23650 @:lig_table_}{\&{ligtable} primitive@>
23651 mp_primitive(mp, "extensible",tfm_command,extensible_code);
23652 @:extensible_}{\&{extensible} primitive@>
23653 mp_primitive(mp, "headerbyte",tfm_command,header_byte_code);
23654 @:header_byte_}{\&{headerbyte} primitive@>
23655 mp_primitive(mp, "fontdimen",tfm_command,font_dimen_code);
23656 @:font_dimen_}{\&{fontdimen} primitive@>
23657
23658 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23659 case tfm_command: 
23660   switch (m) {
23661   case char_list_code:mp_print(mp, "charlist"); break;
23662   case lig_table_code:mp_print(mp, "ligtable"); break;
23663   case extensible_code:mp_print(mp, "extensible"); break;
23664   case header_byte_code:mp_print(mp, "headerbyte"); break;
23665   default: mp_print(mp, "fontdimen"); break;
23666   }
23667   break;
23668
23669 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23670 eight_bits mp_get_code (MP mp) ;
23671
23672 @ @c eight_bits mp_get_code (MP mp) { /* scans a character code value */
23673   integer c; /* the code value found */
23674   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23675   if ( mp->cur_type==mp_known ) { 
23676     c=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
23677     if ( c>=0 ) if ( c<256 ) return c;
23678   } else if ( mp->cur_type==mp_string_type ) {
23679     if ( length(mp->cur_exp)==1 )  { 
23680       c=mp->str_pool[mp->str_start[mp->cur_exp]];
23681       return c;
23682     }
23683   }
23684   exp_err("Invalid code has been replaced by 0");
23685 @.Invalid code...@>
23686   help2("I was looking for a number between 0 and 255, or for a")
23687        ("string of length 1. Didn't find it; will use 0 instead.");
23688   mp_put_get_flush_error(mp, 0); c=0;
23689   return c;
23690 };
23691
23692 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23693 void mp_set_tag (MP mp,halfword c, small_number t, halfword r) ;
23694
23695 @ @c void mp_set_tag (MP mp,halfword c, small_number t, halfword r) { 
23696   if ( mp->char_tag[c]==no_tag ) {
23697     mp->char_tag[c]=t; mp->char_remainder[c]=r;
23698     if ( t==lig_tag ){ 
23699       incr(mp->label_ptr); mp->label_loc[mp->label_ptr]=r; 
23700       mp->label_char[mp->label_ptr]=c;
23701     }
23702   } else {
23703     @<Complain about a character tag conflict@>;
23704   }
23705 }
23706
23707 @ @<Complain about a character tag conflict@>=
23708
23709   print_err("Character ");
23710   if ( (c>' ')&&(c<127) ) mp_print_char(mp,c);
23711   else if ( c==256 ) mp_print(mp, "||");
23712   else  { mp_print(mp, "code "); mp_print_int(mp, c); };
23713   mp_print(mp, " is already ");
23714 @.Character c is already...@>
23715   switch (mp->char_tag[c]) {
23716   case lig_tag: mp_print(mp, "in a ligtable"); break;
23717   case list_tag: mp_print(mp, "in a charlist"); break;
23718   case ext_tag: mp_print(mp, "extensible"); break;
23719   } /* there are no other cases */
23720   help2("It's not legal to label a character more than once.")
23721     ("So I'll not change anything just now.");
23722   mp_put_get_error(mp); 
23723 }
23724
23725 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
23726 void mp_do_tfm_command (MP mp) ;
23727
23728 @ @c void mp_do_tfm_command (MP mp) {
23729   int c,cc; /* character codes */
23730   int k; /* index into the |kern| array */
23731   int j; /* index into |header_byte| or |param| */
23732   switch (mp->cur_mod) {
23733   case char_list_code: 
23734     c=mp_get_code(mp);
23735      /* we will store a list of character successors */
23736     while ( mp->cur_cmd==colon )   { 
23737       cc=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,list_tag,cc); c=cc;
23738     };
23739     break;
23740   case lig_table_code: 
23741     if (mp->lig_kern==NULL) 
23742        mp->lig_kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(four_quarters));
23743     if (mp->kern==NULL) 
23744        mp->kern = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
23745     @<Store a list of ligature/kern steps@>;
23746     break;
23747   case extensible_code: 
23748     @<Define an extensible recipe@>;
23749     break;
23750   case header_byte_code: 
23751   case font_dimen_code: 
23752     c=mp->cur_mod; mp_get_x_next(mp);
23753     mp_scan_expression(mp);
23754     if ( (mp->cur_type!=mp_known)||(mp->cur_exp<half_unit) ) {
23755       exp_err("Improper location");
23756 @.Improper location@>
23757       help2("I was looking for a known, positive number.")
23758        ("For safety's sake I'll ignore the present command.");
23759       mp_put_get_error(mp);
23760     } else  { 
23761       j=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp);
23762       if ( mp->cur_cmd!=colon ) {
23763         mp_missing_err(mp, ":");
23764 @.Missing `:'@>
23765         help1("A colon should follow a headerbyte or fontinfo location.");
23766         mp_back_error(mp);
23767       }
23768       if ( c==header_byte_code ) { 
23769         @<Store a list of header bytes@>;
23770       } else {     
23771         if (mp->param==NULL) 
23772           mp->param = xmalloc((max_tfm_int+1),sizeof(scaled));
23773         @<Store a list of font dimensions@>;
23774       }
23775     }
23776     break;
23777   } /* there are no other cases */
23778 };
23779
23780 @ @<Store a list of ligature/kern steps@>=
23781
23782   mp->lk_started=false;
23783 CONTINUE: 
23784   mp_get_x_next(mp);
23785   if ((mp->cur_cmd==skip_to)&& mp->lk_started )
23786     @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>;
23787   if ( mp->cur_cmd==bchar_label ) { c=256; mp->cur_cmd=colon; }
23788   else { mp_back_input(mp); c=mp_get_code(mp); };
23789   if ((mp->cur_cmd==colon)||(mp->cur_cmd==double_colon)) {
23790     @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>;
23791   }
23792   if ( mp->cur_cmd==lig_kern_token ) { 
23793     @<Compile a ligature/kern command@>; 
23794   } else  { 
23795     print_err("Illegal ligtable step");
23796 @.Illegal ligtable step@>
23797     help1("I was looking for `=:' or `kern' here.");
23798     mp_back_error(mp); next_char(mp->nl)=qi(0); 
23799     op_byte(mp->nl)=qi(0); rem_byte(mp->nl)=qi(0);
23800     skip_byte(mp->nl)=stop_flag+1; /* this specifies an unconditional stop */
23801   }
23802   if ( mp->nl==max_tfm_int) mp_fatal_error(mp, "ligtable too large");
23803   incr(mp->nl);
23804   if ( mp->cur_cmd==comma ) goto CONTINUE;
23805   if ( skip_byte(mp->nl-1)<stop_flag ) skip_byte(mp->nl-1)=stop_flag;
23806 }
23807 DONE:
23808
23809 @ @<Put each...@>=
23810 mp_primitive(mp, "=:",lig_kern_token,0);
23811 @:=:_}{\.{=:} primitive@>
23812 mp_primitive(mp, "=:|",lig_kern_token,1);
23813 @:=:/_}{\.{=:\char'174} primitive@>
23814 mp_primitive(mp, "=:|>",lig_kern_token,5);
23815 @:=:/>_}{\.{=:\char'174>} primitive@>
23816 mp_primitive(mp, "|=:",lig_kern_token,2);
23817 @:=:/_}{\.{\char'174=:} primitive@>
23818 mp_primitive(mp, "|=:>",lig_kern_token,6);
23819 @:=:/>_}{\.{\char'174=:>} primitive@>
23820 mp_primitive(mp, "|=:|",lig_kern_token,3);
23821 @:=:/_}{\.{\char'174=:\char'174} primitive@>
23822 mp_primitive(mp, "|=:|>",lig_kern_token,7);
23823 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>} primitive@>
23824 mp_primitive(mp, "|=:|>>",lig_kern_token,11);
23825 @:=:/>_}{\.{\char'174=:\char'174>>} primitive@>
23826 mp_primitive(mp, "kern",lig_kern_token,128);
23827 @:kern_}{\&{kern} primitive@>
23828
23829 @ @<Cases of |print_cmd...@>=
23830 case lig_kern_token: 
23831   switch (m) {
23832   case 0:mp_print(mp, "=:"); break;
23833   case 1:mp_print(mp, "=:|"); break;
23834   case 2:mp_print(mp, "|=:"); break;
23835   case 3:mp_print(mp, "|=:|"); break;
23836   case 5:mp_print(mp, "=:|>"); break;
23837   case 6:mp_print(mp, "|=:>"); break;
23838   case 7:mp_print(mp, "|=:|>"); break;
23839   case 11:mp_print(mp, "|=:|>>"); break;
23840   default: mp_print(mp, "kern"); break;
23841   }
23842   break;
23843
23844 @ Local labels are implemented by maintaining the |skip_table| array,
23845 where |skip_table[c]| is either |undefined_label| or the address of the
23846 most recent lig/kern instruction that skips to local label~|c|. In the
23847 latter case, the |skip_byte| in that instruction will (temporarily)
23848 be zero if there were no prior skips to this label, or it will be the
23849 distance to the prior skip.
23850
23851 We may need to cancel skips that span more than 127 lig/kern steps.
23852
23853 @d cancel_skips(A) mp->ll=(A);
23854   do {  
23855     mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll)); 
23856     skip_byte(mp->ll)=stop_flag; mp->ll=mp->ll-mp->lll;
23857   } while (mp->lll!=0)
23858 @d skip_error(A) { print_err("Too far to skip");
23859 @.Too far to skip@>
23860   help1("At most 127 lig/kern steps can separate skipto1 from 1::.");
23861   mp_error(mp); cancel_skips((A));
23862   }
23863
23864 @<Process a |skip_to| command and |goto done|@>=
23865
23866   c=mp_get_code(mp);
23867   if ( mp->nl-mp->skip_table[c]>128 ) { /* |skip_table[c]<<nl<=undefined_label| */
23868     skip_error(mp->skip_table[c]); mp->skip_table[c]=undefined_label;
23869   }
23870   if ( mp->skip_table[c]==undefined_label ) skip_byte(mp->nl-1)=qi(0);
23871   else skip_byte(mp->nl-1)=qi(mp->nl-mp->skip_table[c]-1);
23872   mp->skip_table[c]=mp->nl-1; goto DONE;
23873 }
23874
23875 @ @<Record a label in a lig/kern subprogram and |goto continue|@>=
23876
23877   if ( mp->cur_cmd==colon ) {
23878     if ( c==256 ) mp->bch_label=mp->nl;
23879     else mp_set_tag(mp, c,lig_tag,mp->nl);
23880   } else if ( mp->skip_table[c]<undefined_label ) {
23881     mp->ll=mp->skip_table[c]; mp->skip_table[c]=undefined_label;
23882     do {  
23883       mp->lll=qo(skip_byte(mp->ll));
23884       if ( mp->nl-mp->ll>128 ) {
23885         skip_error(mp->ll); goto CONTINUE;
23886       }
23887       skip_byte(mp->ll)=qi(mp->nl-mp->ll-1); mp->ll=mp->ll-mp->lll;
23888     } while (mp->lll!=0);
23889   }
23890   goto CONTINUE;
23891 }
23892
23893 @ @<Compile a ligature/kern...@>=
23894
23895   next_char(mp->nl)=qi(c); skip_byte(mp->nl)=qi(0);
23896   if ( mp->cur_mod<128 ) { /* ligature op */
23897     op_byte(mp->nl)=qi(mp->cur_mod); rem_byte(mp->nl)=qi(mp_get_code(mp));
23898   } else { 
23899     mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23900     if ( mp->cur_type!=mp_known ) {
23901       exp_err("Improper kern");
23902 @.Improper kern@>
23903       help2("The amount of kern should be a known numeric value.")
23904         ("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
23905       mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23906     }
23907     mp->kern[mp->nk]=mp->cur_exp;
23908     k=0; 
23909     while ( mp->kern[k]!=mp->cur_exp ) incr(k);
23910     if ( k==mp->nk ) {
23911       if ( mp->nk==max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many TFM kerns");
23912       incr(mp->nk);
23913     }
23914     op_byte(mp->nl)=kern_flag+(k / 256);
23915     rem_byte(mp->nl)=qi((k % 256));
23916   }
23917   mp->lk_started=true;
23918 }
23919
23920 @ @d missing_extensible_punctuation(A) 
23921   { mp_missing_err(mp, (A));
23922 @.Missing `\char`\#'@>
23923   help1("I'm processing `extensible c: t,m,b,r'."); mp_back_error(mp);
23924   }
23925
23926 @<Define an extensible recipe@>=
23927
23928   if ( mp->ne==256 ) mp_fatal_error(mp, "too many extensible recipies");
23929   c=mp_get_code(mp); mp_set_tag(mp, c,ext_tag,mp->ne);
23930   if ( mp->cur_cmd!=colon ) missing_extensible_punctuation(":");
23931   ext_top(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23932   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23933   ext_mid(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23934   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23935   ext_bot(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23936   if ( mp->cur_cmd!=comma ) missing_extensible_punctuation(",");
23937   ext_rep(mp->ne)=qi(mp_get_code(mp));
23938   incr(mp->ne);
23939 }
23940
23941 @ The header could contain ASCII zeroes, so can't use |strdup|.
23942
23943 @<Store a list of header bytes@>=
23944 do {  
23945   if ( j>=mp->header_size ) {
23946     int l = mp->header_size + (mp->header_size >> 2);
23947     char *t = xmalloc(l,sizeof(char));
23948     memset(t,0,l); 
23949     memcpy(t,mp->header_byte,mp->header_size);
23950     xfree (mp->header_byte);
23951     mp->header_byte = t;
23952     mp->header_size = l;
23953   }
23954   mp->header_byte[j]=mp_get_code(mp); 
23955   incr(j); incr(mp->header_last);
23956 } while (mp->cur_cmd==comma)
23957
23958 @ @<Store a list of font dimensions@>=
23959 do {  
23960   if ( j>max_tfm_int ) mp_fatal_error(mp, "too many fontdimens");
23961   while ( j>mp->np ) { incr(mp->np); mp->param[mp->np]=0; };
23962   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
23963   if ( mp->cur_type!=mp_known ){ 
23964     exp_err("Improper font parameter");
23965 @.Improper font parameter@>
23966     help1("I'm zeroing this one. Proceed, with fingers crossed.");
23967     mp_put_get_flush_error(mp, 0);
23968   }
23969   mp->param[j]=mp->cur_exp; incr(j);
23970 } while (mp->cur_cmd==comma)
23971
23972 @ OK: We've stored all the data that is needed for the \.{TFM} file.
23973 All that remains is to output it in the correct format.
23974
23975 An interesting problem needs to be solved in this connection, because
23976 the \.{TFM} format allows at most 256~widths, 16~heights, 16~depths,
23977 and 64~italic corrections. If the data has more distinct values than
23978 this, we want to meet the necessary restrictions by perturbing the
23979 given values as little as possible.
23980
23981 \MP\ solves this problem in two steps. First the values of a given
23982 kind (widths, heights, depths, or italic corrections) are sorted;
23983 then the list of sorted values is perturbed, if necessary.
23984
23985 The sorting operation is facilitated by having a special node of
23986 essentially infinite |value| at the end of the current list.
23987
23988 @<Initialize table entries...@>=
23989 value(inf_val)=fraction_four;
23990
23991 @ Straight linear insertion is good enough for sorting, since the lists
23992 are usually not terribly long. As we work on the data, the current list
23993 will start at |link(temp_head)| and end at |inf_val|; the nodes in this
23994 list will be in increasing order of their |value| fields.
23995
23996 Given such a list, the |sort_in| function takes a value and returns a pointer
23997 to where that value can be found in the list. The value is inserted in
23998 the proper place, if necessary.
23999
24000 At the time we need to do these operations, most of \MP's work has been
24001 completed, so we will have plenty of memory to play with. The value nodes
24002 that are allocated for sorting will never be returned to free storage.
24003
24004 @d clear_the_list link(temp_head)=inf_val
24005
24006 @c pointer mp_sort_in (MP mp,scaled v) {
24007   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24008   p=temp_head;
24009   while (1) { 
24010     q=link(p);
24011     if ( v<=value(q) ) break;
24012     p=q;
24013   }
24014   if ( v<value(q) ) {
24015     r=mp_get_node(mp, value_node_size); value(r)=v; link(r)=q; link(p)=r;
24016   }
24017   return link(p);
24018 }
24019
24020 @ Now we come to the interesting part, where we reduce the list if necessary
24021 until it has the required size. The |min_cover| routine is basic to this
24022 process; it computes the minimum number~|m| such that the values of the
24023 current sorted list can be covered by |m|~intervals of width~|d|. It
24024 also sets the global value |perturbation| to the smallest value $d'>d$
24025 such that the covering found by this algorithm would be different.
24026
24027 In particular, |min_cover(0)| returns the number of distinct values in the
24028 current list and sets |perturbation| to the minimum distance between
24029 adjacent values.
24030
24031 @c integer mp_min_cover (MP mp,scaled d) {
24032   pointer p; /* runs through the current list */
24033   scaled l; /* the least element covered by the current interval */
24034   integer m; /* lower bound on the size of the minimum cover */
24035   m=0; p=link(temp_head); mp->perturbation=el_gordo;
24036   while ( p!=inf_val ){ 
24037     incr(m); l=value(p);
24038     do {  p=link(p); } while (value(p)<=l+d);
24039     if ( value(p)-l<mp->perturbation ) 
24040       mp->perturbation=value(p)-l;
24041   }
24042   return m;
24043 }
24044
24045 @ @<Glob...@>=
24046 scaled perturbation; /* quantity related to \.{TFM} rounding */
24047 integer excess; /* the list is this much too long */
24048
24049 @ The smallest |d| such that a given list can be covered with |m| intervals
24050 is determined by the |threshold| routine, which is sort of an inverse
24051 to |min_cover|. The idea is to increase the interval size rapidly until
24052 finding the range, then to go sequentially until the exact borderline has
24053 been discovered.
24054
24055 @c scaled mp_threshold (MP mp,integer m) {
24056   scaled d; /* lower bound on the smallest interval size */
24057   mp->excess=mp_min_cover(mp, 0)-m;
24058   if ( mp->excess<=0 ) {
24059     return 0;
24060   } else  { 
24061     do {  
24062       d=mp->perturbation;
24063     } while (mp_min_cover(mp, d+d)>m);
24064     while ( mp_min_cover(mp, d)>m ) 
24065       d=mp->perturbation;
24066     return d;
24067   }
24068 }
24069
24070 @ The |skimp| procedure reduces the current list to at most |m| entries,
24071 by changing values if necessary. It also sets |info(p):=k| if |value(p)|
24072 is the |k|th distinct value on the resulting list, and it sets
24073 |perturbation| to the maximum amount by which a |value| field has
24074 been changed. The size of the resulting list is returned as the
24075 value of |skimp|.
24076
24077 @c integer mp_skimp (MP mp,integer m) {
24078   scaled d; /* the size of intervals being coalesced */
24079   pointer p,q,r; /* list manipulation registers */
24080   scaled l; /* the least value in the current interval */
24081   scaled v; /* a compromise value */
24082   d=mp_threshold(mp, m); mp->perturbation=0;
24083   q=temp_head; m=0; p=link(temp_head);
24084   while ( p!=inf_val ) {
24085     incr(m); l=value(p); info(p)=m;
24086     if ( value(link(p))<=l+d ) {
24087       @<Replace an interval of values by its midpoint@>;
24088     }
24089     q=p; p=link(p);
24090   }
24091   return m;
24092 }
24093
24094 @ @<Replace an interval...@>=
24095
24096   do {  
24097     p=link(p); info(p)=m;
24098     decr(mp->excess); if ( mp->excess==0 ) d=0;
24099   } while (value(link(p))<=l+d);
24100   v=l+halfp(value(p)-l);
24101   if ( value(p)-v>mp->perturbation ) 
24102     mp->perturbation=value(p)-v;
24103   r=q;
24104   do {  
24105     r=link(r); value(r)=v;
24106   } while (r!=p);
24107   link(q)=p; /* remove duplicate values from the current list */
24108 }
24109
24110 @ A warning message is issued whenever something is perturbed by
24111 more than 1/16\thinspace pt.
24112
24113 @c void mp_tfm_warning (MP mp,small_number m) { 
24114   mp_print_nl(mp, "(some "); 
24115   mp_print(mp, mp->int_name[m]);
24116 @.some charwds...@>
24117 @.some chardps...@>
24118 @.some charhts...@>
24119 @.some charics...@>
24120   mp_print(mp, " values had to be adjusted by as much as ");
24121   mp_print_scaled(mp, mp->perturbation); mp_print(mp, "pt)");
24122 }
24123
24124 @ Here's an example of how we use these routines.
24125 The width data needs to be perturbed only if there are 256 distinct
24126 widths, but \MP\ must check for this case even though it is
24127 highly unusual.
24128
24129 An integer variable |k| will be defined when we use this code.
24130 The |dimen_head| array will contain pointers to the sorted
24131 lists of dimensions.
24132
24133 @<Massage the \.{TFM} widths@>=
24134 clear_the_list;
24135 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++)  {
24136   if ( mp->char_exists[k] )
24137     mp->tfm_width[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_width[k]);
24138 }
24139 mp->nw=mp_skimp(mp, 255)+1; mp->dimen_head[1]=link(temp_head);
24140 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_wd)
24141
24142 @ @<Glob...@>=
24143 pointer dimen_head[5]; /* lists of \.{TFM} dimensions */
24144
24145 @ Heights, depths, and italic corrections are different from widths
24146 not only because their list length is more severely restricted, but
24147 also because zero values do not need to be put into the lists.
24148
24149 @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>=
24150 clear_the_list;
24151 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24152   if ( mp->char_exists[k] ) {
24153     if ( mp->tfm_height[k]==0 ) mp->tfm_height[k]=zero_val;
24154     else mp->tfm_height[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_height[k]);
24155   }
24156 }
24157 mp->nh=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[2]=link(temp_head);
24158 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ht);
24159 clear_the_list;
24160 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24161   if ( mp->char_exists[k] ) {
24162     if ( mp->tfm_depth[k]==0 ) mp->tfm_depth[k]=zero_val;
24163     else mp->tfm_depth[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_depth[k]);
24164   }
24165 }
24166 mp->nd=mp_skimp(mp, 15)+1; mp->dimen_head[3]=link(temp_head);
24167 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_dp);
24168 clear_the_list;
24169 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24170   if ( mp->char_exists[k] ) {
24171     if ( mp->tfm_ital_corr[k]==0 ) mp->tfm_ital_corr[k]=zero_val;
24172     else mp->tfm_ital_corr[k]=mp_sort_in(mp, mp->tfm_ital_corr[k]);
24173   }
24174 }
24175 mp->ni=mp_skimp(mp, 63)+1; mp->dimen_head[4]=link(temp_head);
24176 if ( mp->perturbation>=010000 ) mp_tfm_warning(mp, mp_char_ic)
24177
24178 @ @<Initialize table entries...@>=
24179 value(zero_val)=0; info(zero_val)=0;
24180
24181 @ Bytes 5--8 of the header are set to the design size, unless the user has
24182 some crazy reason for specifying them differently.
24183
24184 Error messages are not allowed at the time this procedure is called,
24185 so a warning is printed instead.
24186
24187 The value of |max_tfm_dimen| is calculated so that
24188 $$\hbox{|make_scaled(16*max_tfm_dimen,internal[mp_design_size])|}
24189  < \\{three\_bytes}.$$
24190
24191 @d three_bytes 0100000000 /* $2^{24}$ */
24192
24193 @c 
24194 void mp_fix_design_size (MP mp) {
24195   scaled d; /* the design size */
24196   d=mp->internal[mp_design_size];
24197   if ( (d<unity)||(d>=fraction_half) ) {
24198     if ( d!=0 )
24199       mp_print_nl(mp, "(illegal design size has been changed to 128pt)");
24200 @.illegal design size...@>
24201     d=040000000; mp->internal[mp_design_size]=d;
24202   }
24203   if ( mp->header_byte[4]<0 ) if ( mp->header_byte[5]<0 )
24204     if ( mp->header_byte[6]<0 ) if ( mp->header_byte[7]<0 ) {
24205      mp->header_byte[4]=d / 04000000;
24206      mp->header_byte[5]=(d / 4096) % 256;
24207      mp->header_byte[6]=(d / 16) % 256;
24208      mp->header_byte[7]=(d % 16)*16;
24209   };
24210   mp->max_tfm_dimen=16*mp->internal[mp_design_size]-mp->internal[mp_design_size] / 010000000;
24211   if ( mp->max_tfm_dimen>=fraction_half ) mp->max_tfm_dimen=fraction_half-1;
24212 }
24213
24214 @ The |dimen_out| procedure computes a |fix_word| relative to the
24215 design size. If the data was out of range, it is corrected and the
24216 global variable |tfm_changed| is increased by~one.
24217
24218 @c integer mp_dimen_out (MP mp,scaled x) { 
24219   if ( abs(x)>mp->max_tfm_dimen ) {
24220     incr(mp->tfm_changed);
24221     if ( x>0 ) x=three_bytes-1; else x=1-three_bytes;
24222   } else {
24223     x=mp_make_scaled(mp, x*16,mp->internal[mp_design_size]);
24224   }
24225   return x;
24226 }
24227
24228 @ @<Glob...@>=
24229 scaled max_tfm_dimen; /* bound on widths, heights, kerns, etc. */
24230 integer tfm_changed; /* the number of data entries that were out of bounds */
24231
24232 @ If the user has not specified any of the first four header bytes,
24233 the |fix_check_sum| procedure replaces them by a ``check sum'' computed
24234 from the |tfm_width| data relative to the design size.
24235 @^check sum@>
24236
24237 @c void mp_fix_check_sum (MP mp) {
24238   eight_bits k; /* runs through character codes */
24239   eight_bits B1,B2,B3,B4; /* bytes of the check sum */
24240   integer x;  /* hash value used in check sum computation */
24241   if ( mp->header_byte[0]==0 && mp->header_byte[1]==0 &&
24242        mp->header_byte[2]==0 && mp->header_byte[3]==0 ) {
24243     @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>;
24244     mp->header_byte[0]=B1; mp->header_byte[1]=B2;
24245     mp->header_byte[2]=B3; mp->header_byte[3]=B4; 
24246     return;
24247   }
24248 }
24249
24250 @ @<Compute a check sum in |(b1,b2,b3,b4)|@>=
24251 B1=mp->bc; B2=mp->ec; B3=mp->bc; B4=mp->ec; mp->tfm_changed=0;
24252 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) { 
24253   if ( mp->char_exists[k] ) {
24254     x=mp_dimen_out(mp, value(mp->tfm_width[k]))+(k+4)*020000000; /* this is positive */
24255     B1=(B1+B1+x) % 255;
24256     B2=(B2+B2+x) % 253;
24257     B3=(B3+B3+x) % 251;
24258     B4=(B4+B4+x) % 247;
24259   }
24260 }
24261
24262 @ Finally we're ready to actually write the \.{TFM} information.
24263 Here are some utility routines for this purpose.
24264
24265 @d tfm_out(A) do { /* output one byte to |tfm_file| */
24266   unsigned char s=(A); 
24267   (mp->write_binary_file)(mp->tfm_file,(void *)&s,1); 
24268   } while (0)
24269
24270 @c void mp_tfm_two (MP mp,integer x) { /* output two bytes to |tfm_file| */
24271   tfm_out(x / 256); tfm_out(x % 256);
24272 }
24273 void mp_tfm_four (MP mp,integer x) { /* output four bytes to |tfm_file| */
24274   if ( x>=0 ) tfm_out(x / three_bytes);
24275   else { 
24276     x=x+010000000000; /* use two's complement for negative values */
24277     x=x+010000000000;
24278     tfm_out((x / three_bytes) + 128);
24279   };
24280   x=x % three_bytes; tfm_out(x / unity);
24281   x=x % unity; tfm_out(x / 0400);
24282   tfm_out(x % 0400);
24283 }
24284 void mp_tfm_qqqq (MP mp,four_quarters x) { /* output four quarterwords to |tfm_file| */
24285   tfm_out(qo(x.b0)); tfm_out(qo(x.b1)); 
24286   tfm_out(qo(x.b2)); tfm_out(qo(x.b3));
24287 }
24288
24289 @ @<Finish the \.{TFM} file@>=
24290 if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24291 mp_pack_job_name(mp, ".tfm");
24292 while ( ! mp_b_open_out(mp, &mp->tfm_file, mp_filetype_metrics) )
24293   mp_prompt_file_name(mp, "file name for font metrics",".tfm");
24294 mp->metric_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
24295 @<Output the subfile sizes and header bytes@>;
24296 @<Output the character information bytes, then
24297   output the dimensions themselves@>;
24298 @<Output the ligature/kern program@>;
24299 @<Output the extensible character recipes and the font metric parameters@>;
24300   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
24301   @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>;
24302 mp_print_nl(mp, "Font metrics written on "); 
24303 mp_print(mp, mp->metric_file_name); mp_print_char(mp, '.');
24304 @.Font metrics written...@>
24305 (mp->close_file)(mp->tfm_file)
24306
24307 @ Integer variables |lh|, |k|, and |lk_offset| will be defined when we use
24308 this code.
24309
24310 @<Output the subfile sizes and header bytes@>=
24311 k=mp->header_last;
24312 LH=(k+3) / 4; /* this is the number of header words */
24313 if ( mp->bc>mp->ec ) mp->bc=1; /* if there are no characters, |ec=0| and |bc=1| */
24314 @<Compute the ligature/kern program offset and implant the
24315   left boundary label@>;
24316 mp_tfm_two(mp,6+LH+(mp->ec-mp->bc+1)+mp->nw+mp->nh+mp->nd+mp->ni+mp->nl
24317      +lk_offset+mp->nk+mp->ne+mp->np);
24318   /* this is the total number of file words that will be output */
24319 mp_tfm_two(mp, LH); mp_tfm_two(mp, mp->bc); mp_tfm_two(mp, mp->ec); 
24320 mp_tfm_two(mp, mp->nw); mp_tfm_two(mp, mp->nh);
24321 mp_tfm_two(mp, mp->nd); mp_tfm_two(mp, mp->ni); mp_tfm_two(mp, mp->nl+lk_offset); 
24322 mp_tfm_two(mp, mp->nk); mp_tfm_two(mp, mp->ne);
24323 mp_tfm_two(mp, mp->np);
24324 for (k=0;k< 4*LH;k++)   { 
24325   tfm_out(mp->header_byte[k]);
24326 }
24327
24328 @ @<Output the character information bytes...@>=
24329 for (k=mp->bc;k<=mp->ec;k++) {
24330   if ( ! mp->char_exists[k] ) {
24331     mp_tfm_four(mp, 0);
24332   } else { 
24333     tfm_out(info(mp->tfm_width[k])); /* the width index */
24334     tfm_out((info(mp->tfm_height[k]))*16+info(mp->tfm_depth[k]));
24335     tfm_out((info(mp->tfm_ital_corr[k]))*4+mp->char_tag[k]);
24336     tfm_out(mp->char_remainder[k]);
24337   };
24338 }
24339 mp->tfm_changed=0;
24340 for (k=1;k<=4;k++) { 
24341   mp_tfm_four(mp, 0); p=mp->dimen_head[k];
24342   while ( p!=inf_val ) {
24343     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, value(p))); p=link(p);
24344   }
24345 }
24346
24347
24348 @ We need to output special instructions at the beginning of the
24349 |lig_kern| array in order to specify the right boundary character
24350 and/or to handle starting addresses that exceed 255. The |label_loc|
24351 and |label_char| arrays have been set up to record all the
24352 starting addresses; we have $-1=|label_loc|[0]<|label_loc|[1]\le\cdots
24353 \le|label_loc|[|label_ptr]|$.
24354
24355 @<Compute the ligature/kern program offset...@>=
24356 mp->bchar=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_boundary_char]);
24357 if ((mp->bchar<0)||(mp->bchar>255))
24358   { mp->bchar=-1; mp->lk_started=false; lk_offset=0; }
24359 else { mp->lk_started=true; lk_offset=1; };
24360 @<Find the minimum |lk_offset| and adjust all remainders@>;
24361 if ( mp->bch_label<undefined_label )
24362   { skip_byte(mp->nl)=qi(255); next_char(mp->nl)=qi(0);
24363   op_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)/ 256));
24364   rem_byte(mp->nl)=qi(((mp->bch_label+lk_offset)% 256));
24365   incr(mp->nl); /* possibly |nl=lig_table_size+1| */
24366   }
24367
24368 @ @<Find the minimum |lk_offset|...@>=
24369 k=mp->label_ptr; /* pointer to the largest unallocated label */
24370 if ( mp->label_loc[k]+lk_offset>255 ) {
24371   lk_offset=0; mp->lk_started=false; /* location 0 can do double duty */
24372   do {  
24373     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24374     while ( mp->label_loc[k-1]==mp->label_loc[k] ) {
24375        decr(k); mp->char_remainder[mp->label_char[k]]=lk_offset;
24376     }
24377     incr(lk_offset); decr(k);
24378   } while (! (lk_offset+mp->label_loc[k]<256));
24379     /* N.B.: |lk_offset=256| satisfies this when |k=0| */
24380 };
24381 if ( lk_offset>0 ) {
24382   while ( k>0 ) {
24383     mp->char_remainder[mp->label_char[k]]
24384      =mp->char_remainder[mp->label_char[k]]+lk_offset;
24385     decr(k);
24386   }
24387 }
24388
24389 @ @<Output the ligature/kern program@>=
24390 for (k=0;k<= 255;k++ ) {
24391   if ( mp->skip_table[k]<undefined_label ) {
24392      mp_print_nl(mp, "(local label "); mp_print_int(mp, k); mp_print(mp, ":: was missing)");
24393 @.local label l:: was missing@>
24394     cancel_skips(mp->skip_table[k]);
24395   }
24396 }
24397 if ( mp->lk_started ) { /* |lk_offset=1| for the special |bchar| */
24398   tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar); mp_tfm_two(mp, 0);
24399 } else {
24400   for (k=1;k<=lk_offset;k++) {/* output the redirection specs */
24401     mp->ll=mp->label_loc[mp->label_ptr];
24402     if ( mp->bchar<0 ) { tfm_out(254); tfm_out(0);   }
24403     else { tfm_out(255); tfm_out(mp->bchar);   };
24404     mp_tfm_two(mp, mp->ll+lk_offset);
24405     do {  
24406       decr(mp->label_ptr);
24407     } while (! (mp->label_loc[mp->label_ptr]<mp->ll));
24408   }
24409 }
24410 for (k=0;k<=mp->nl-1;k++) mp_tfm_qqqq(mp, mp->lig_kern[k]);
24411 for (k=0;k<=mp->nk-1;k++) mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->kern[k]))
24412
24413 @ @<Output the extensible character recipes...@>=
24414 for (k=0;k<=mp->ne-1;k++) 
24415   mp_tfm_qqqq(mp, mp->exten[k]);
24416 for (k=1;k<=mp->np;k++) {
24417   if ( k==1 ) {
24418     if ( abs(mp->param[1])<fraction_half ) {
24419       mp_tfm_four(mp, mp->param[1]*16);
24420     } else  { 
24421       incr(mp->tfm_changed);
24422       if ( mp->param[1]>0 ) mp_tfm_four(mp, el_gordo);
24423       else mp_tfm_four(mp, -el_gordo);
24424     }
24425   } else {
24426     mp_tfm_four(mp, mp_dimen_out(mp, mp->param[k]));
24427   }
24428 }
24429 if ( mp->tfm_changed>0 )  { 
24430   if ( mp->tfm_changed==1 ) mp_print_nl(mp, "(a font metric dimension");
24431 @.a font metric dimension...@>
24432   else  { 
24433     mp_print_nl(mp, "("); mp_print_int(mp, mp->tfm_changed);
24434 @.font metric dimensions...@>
24435     mp_print(mp, " font metric dimensions");
24436   }
24437   mp_print(mp, " had to be decreased)");
24438 }
24439
24440 @ @<Log the subfile sizes of the \.{TFM} file@>=
24441
24442   char s[200];
24443   wlog_ln(" ");
24444   if ( mp->bch_label<undefined_label ) decr(mp->nl);
24445   snprintf(s,128,"(You used %iw,%ih,%id,%ii,%il,%ik,%ie,%ip metric file positions)",
24446                  mp->nw, mp->nh, mp->nd, mp->ni, mp->nl, mp->nk, mp->ne,mp->np);
24447   wlog_ln(s);
24448 }
24449
24450 @* \[43] Reading font metric data.
24451
24452 \MP\ isn't a typesetting program but it does need to find the bounding box
24453 of a sequence of typeset characters.  Thus it needs to read \.{TFM} files as
24454 well as write them.
24455
24456 @<Glob...@>=
24457 void * tfm_infile;
24458
24459 @ All the width, height, and depth information is stored in an array called
24460 |font_info|.  This array is allocated sequentially and each font is stored
24461 as a series of |char_info| words followed by the width, height, and depth
24462 tables.  Since |font_name| entries are permanent, their |str_ref| values are
24463 set to |max_str_ref|.
24464
24465 @<Types...@>=
24466 typedef unsigned int font_number; /* |0..font_max| */
24467
24468 @ The |font_info| array is indexed via a group directory arrays.
24469 For example, the |char_info| data for character~|c| in font~|f| will be
24470 in |font_info[char_base[f]+c].qqqq|.
24471
24472 @<Glob...@>=
24473 font_number font_max; /* maximum font number for included text fonts */
24474 size_t      font_mem_size; /* number of words for \.{TFM} information for text fonts */
24475 memory_word *font_info; /* height, width, and depth data */
24476 char        **font_enc_name; /* encoding names, if any */
24477 boolean     *font_ps_name_fixed; /* are the postscript names fixed already?  */
24478 int         next_fmem; /* next unused entry in |font_info| */
24479 font_number last_fnum; /* last font number used so far */
24480 scaled      *font_dsize;  /* 16 times the ``design'' size in \ps\ points */
24481 char        **font_name;  /* name as specified in the \&{infont} command */
24482 char        **font_ps_name;  /* PostScript name for use when |internal[mp_prologues]>0| */
24483 font_number last_ps_fnum; /* last valid |font_ps_name| index */
24484 eight_bits  *font_bc;
24485 eight_bits  *font_ec;  /* first and last character code */
24486 int         *char_base;  /* base address for |char_info| */
24487 int         *width_base; /* index for zeroth character width */
24488 int         *height_base; /* index for zeroth character height */
24489 int         *depth_base; /* index for zeroth character depth */
24490 pointer     *font_sizes;
24491
24492 @ @<Allocate or initialize ...@>=
24493 mp->font_mem_size = 10000; 
24494 mp->font_info = xmalloc ((mp->font_mem_size+1),sizeof(memory_word));
24495 memset (mp->font_info,0,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
24496 mp->font_enc_name = NULL;
24497 mp->font_ps_name_fixed = NULL;
24498 mp->font_dsize = NULL;
24499 mp->font_name = NULL;
24500 mp->font_ps_name = NULL;
24501 mp->font_bc = NULL;
24502 mp->font_ec = NULL;
24503 mp->last_fnum = null_font;
24504 mp->char_base = NULL;
24505 mp->width_base = NULL;
24506 mp->height_base = NULL;
24507 mp->depth_base = NULL;
24508 mp->font_sizes = null;
24509
24510 @ @<Dealloc variables@>=
24511 for (k=1;k<=(int)mp->last_fnum;k++) {
24512   xfree(mp->font_enc_name[k]);
24513   xfree(mp->font_name[k]);
24514   xfree(mp->font_ps_name[k]);
24515 }
24516 xfree(mp->font_info);
24517 xfree(mp->font_enc_name);
24518 xfree(mp->font_ps_name_fixed);
24519 xfree(mp->font_dsize);
24520 xfree(mp->font_name);
24521 xfree(mp->font_ps_name);
24522 xfree(mp->font_bc);
24523 xfree(mp->font_ec);
24524 xfree(mp->char_base);
24525 xfree(mp->width_base);
24526 xfree(mp->height_base);
24527 xfree(mp->depth_base);
24528 xfree(mp->font_sizes);
24529
24530
24531 @c 
24532 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l) {
24533   font_number f;
24534   XREALLOC(mp->font_enc_name,      l, char *);
24535   XREALLOC(mp->font_ps_name_fixed, l, boolean);
24536   XREALLOC(mp->font_dsize,         l, scaled);
24537   XREALLOC(mp->font_name,          l, char *);
24538   XREALLOC(mp->font_ps_name,       l, char *);
24539   XREALLOC(mp->font_bc,            l, eight_bits);
24540   XREALLOC(mp->font_ec,            l, eight_bits);
24541   XREALLOC(mp->char_base,          l, int);
24542   XREALLOC(mp->width_base,         l, int);
24543   XREALLOC(mp->height_base,        l, int);
24544   XREALLOC(mp->depth_base,         l, int);
24545   XREALLOC(mp->font_sizes,         l, pointer);
24546   for (f=(mp->last_fnum+1);f<=l;f++) {
24547     mp->font_enc_name[f]=NULL;
24548     mp->font_ps_name_fixed[f] = false;
24549     mp->font_name[f]=NULL;
24550     mp->font_ps_name[f]=NULL;
24551     mp->font_sizes[f]=null;
24552   }
24553   mp->font_max = l;
24554 }
24555
24556 @ @<Declare |mp_reallocate| functions@>=
24557 void mp_reallocate_fonts (MP mp, font_number l);
24558
24559
24560 @ A |null_font| containing no characters is useful for error recovery.  Its
24561 |font_name| entry starts out empty but is reset each time an erroneous font is
24562 found.  This helps to cut down on the number of duplicate error messages without
24563 wasting a lot of space.
24564
24565 @d null_font 0 /* the |font_number| for an empty font */
24566
24567 @<Set initial...@>=
24568 mp->font_dsize[null_font]=0;
24569 mp->font_bc[null_font]=1;
24570 mp->font_ec[null_font]=0;
24571 mp->char_base[null_font]=0;
24572 mp->width_base[null_font]=0;
24573 mp->height_base[null_font]=0;
24574 mp->depth_base[null_font]=0;
24575 mp->next_fmem=0;
24576 mp->last_fnum=null_font;
24577 mp->last_ps_fnum=null_font;
24578 mp->font_name[null_font]="nullfont";
24579 mp->font_ps_name[null_font]="";
24580 mp->font_ps_name_fixed[null_font] = false;
24581 mp->font_enc_name[null_font]=NULL;
24582 mp->font_sizes[null_font]=null;
24583
24584 @ Each |char_info| word is of type |four_quarters|.  The |b0| field contains
24585 the |width index|; the |b1| field contains the height
24586 index; the |b2| fields contains the depth index, and the |b3| field used only
24587 for temporary storage. (It is used to keep track of which characters occur in
24588 an edge structure that is being shipped out.)
24589 The corresponding words in the width, height, and depth tables are stored as
24590 |scaled| values in units of \ps\ points.
24591
24592 With the macros below, the |char_info| word for character~|c| in font~|f| is
24593 |char_info(f)(c)| and the width is
24594 $$\hbox{|char_width(f)(char_info(f)(c)).sc|.}$$
24595
24596 @d char_info_end(A) (A)].qqqq
24597 @d char_info(A) mp->font_info[mp->char_base[(A)]+char_info_end
24598 @d char_width_end(A) (A).b0].sc
24599 @d char_width(A) mp->font_info[mp->width_base[(A)]+char_width_end
24600 @d char_height_end(A) (A).b1].sc
24601 @d char_height(A) mp->font_info[mp->height_base[(A)]+char_height_end
24602 @d char_depth_end(A) (A).b2].sc
24603 @d char_depth(A) mp->font_info[mp->depth_base[(A)]+char_depth_end
24604 @d ichar_exists(A) ((A).b0>0)
24605
24606 @ The |font_ps_name| for a built-in font should be what PostScript expects.
24607 A preliminary name is obtained here from the \.{TFM} name as given in the
24608 |fname| argument.  This gets updated later from an external table if necessary.
24609
24610 @<Declare text measuring subroutines@>=
24611 @<Declare subroutines for parsing file names@>;
24612 font_number mp_read_font_info (MP mp, char *fname) {
24613   boolean file_opened; /* has |tfm_infile| been opened? */
24614   font_number n; /* the number to return */
24615   halfword lf,tfm_lh,bc,ec,nw,nh,nd; /* subfile size parameters */
24616   size_t whd_size; /* words needed for heights, widths, and depths */
24617   int i,ii; /* |font_info| indices */
24618   int jj; /* counts bytes to be ignored */
24619   scaled z; /* used to compute the design size */
24620   fraction d;
24621   /* height, width, or depth as a fraction of design size times $2^{-8}$ */
24622   eight_bits h_and_d; /* height and depth indices being unpacked */
24623   unsigned char tfbyte; /* a byte read from the file */
24624   n=null_font;
24625   @<Open |tfm_infile| for input@>;
24626   @<Read data from |tfm_infile|; if there is no room, say so and |goto done|;
24627     otherwise |goto bad_tfm| or |goto done| as appropriate@>;
24628 BAD_TFM:
24629   @<Complain that the \.{TFM} file is bad@>;
24630 DONE:
24631   if ( file_opened ) (mp->close_file)(mp->tfm_infile);
24632   if ( n!=null_font ) { 
24633     mp->font_ps_name[n]=mp_xstrdup(mp,fname);
24634     mp->font_name[n]=mp_xstrdup(mp,fname);
24635   }
24636   return n;
24637 }
24638
24639 @ \MP\ doesn't bother to check the entire \.{TFM} file for errors or explain
24640 precisely what is wrong if it does find a problem.  Programs called \.{TFtoPL}
24641 @.TFtoPL@> @.PLtoTF@>
24642 and \.{PLtoTF} can be used to debug \.{TFM} files.
24643
24644 @<Complain that the \.{TFM} file is bad@>=
24645 print_err("Font ");
24646 mp_print(mp, fname);
24647 if ( file_opened ) mp_print(mp, " not usable: TFM file is bad");
24648 else mp_print(mp, " not usable: TFM file not found");
24649 help3("I wasn't able to read the size data for this font so this")
24650   ("`infont' operation won't produce anything. If the font name")
24651   ("is right, you might ask an expert to make a TFM file");
24652 if ( file_opened )
24653   mp->help_line[0]="is right, try asking an expert to fix the TFM file";
24654 mp_error(mp)
24655
24656 @ @<Read data from |tfm_infile|; if there is no room, say so...@>=
24657 @<Read the \.{TFM} size fields@>;
24658 @<Use the size fields to allocate space in |font_info|@>;
24659 @<Read the \.{TFM} header@>;
24660 @<Read the character data and the width, height, and depth tables and
24661   |goto done|@>
24662
24663 @ A bad \.{TFM} file can be shorter than it claims to be.  The code given here
24664 might try to read past the end of the file if this happens.  Changes will be
24665 needed if it causes a system error to refer to |tfm_infile^| or call
24666 |get_tfm_infile| when |eof(tfm_infile)| is true.  For example, the definition
24667 @^system dependencies@>
24668 of |tfget| could be changed to
24669 ``|begin get(tfm_infile); if eof(tfm_infile) then goto bad_tfm; end|.''
24670
24671 @d tfget do { 
24672   size_t wanted=1; 
24673   void *tfbyte_ptr = &tfbyte;
24674   (mp->read_binary_file)(mp->tfm_infile,&tfbyte_ptr,&wanted); 
24675   if (wanted==0) goto BAD_TFM; 
24676 } while (0)
24677 @d read_two(A) { (A)=tfbyte;
24678   if ( (A)>127 ) goto BAD_TFM;
24679   tfget; (A)=(A)*0400+tfbyte;
24680 }
24681 @d tf_ignore(A) { for (jj=(A);jj>=1;jj--) tfget; }
24682
24683 @<Read the \.{TFM} size fields@>=
24684 tfget; read_two(lf);
24685 tfget; read_two(tfm_lh);
24686 tfget; read_two(bc);
24687 tfget; read_two(ec);
24688 if ( (bc>1+ec)||(ec>255) ) goto BAD_TFM;
24689 tfget; read_two(nw);
24690 tfget; read_two(nh);
24691 tfget; read_two(nd);
24692 whd_size=(ec+1-bc)+nw+nh+nd;
24693 if ( lf<(int)(6+tfm_lh+whd_size) ) goto BAD_TFM;
24694 tf_ignore(10)
24695
24696 @ Offsets are added to |char_base[n]| and |width_base[n]| so that is not
24697 necessary to apply the |so|  and |qo| macros when looking up the width of a
24698 character in the string pool.  In order to ensure nonnegative |char_base|
24699 values when |bc>0|, it may be necessary to reserve a few unused |font_info|
24700 elements.
24701
24702 @<Use the size fields to allocate space in |font_info|@>=
24703 if ( mp->next_fmem<bc) mp->next_fmem=bc;  /* ensure nonnegative |char_base| */
24704 if (mp->last_fnum==mp->font_max)
24705   mp_reallocate_fonts(mp,(mp->font_max+(mp->font_max>>2)));
24706 while (mp->next_fmem+whd_size>=mp->font_mem_size) {
24707   size_t l = mp->font_mem_size+(mp->font_mem_size>>2);
24708   memory_word *font_info;
24709   font_info = xmalloc ((l+1),sizeof(memory_word));
24710   memset (font_info,0,sizeof(memory_word)*(l+1));
24711   memcpy (font_info,mp->font_info,sizeof(memory_word)*(mp->font_mem_size+1));
24712   xfree(mp->font_info);
24713   mp->font_info = font_info;
24714   mp->font_mem_size = l;
24715 }
24716 incr(mp->last_fnum);
24717 n=mp->last_fnum;
24718 mp->font_bc[n]=bc;
24719 mp->font_ec[n]=ec;
24720 mp->char_base[n]=mp->next_fmem-bc;
24721 mp->width_base[n]=mp->next_fmem+ec-bc+1;
24722 mp->height_base[n]=mp->width_base[n]+nw;
24723 mp->depth_base[n]=mp->height_base[n]+nh;
24724 mp->next_fmem=mp->next_fmem+whd_size;
24725
24726
24727 @ @<Read the \.{TFM} header@>=
24728 if ( tfm_lh<2 ) goto BAD_TFM;
24729 tf_ignore(4);
24730 tfget; read_two(z);
24731 tfget; z=z*0400+tfbyte;
24732 tfget; z=z*0400+tfbyte; /* now |z| is 16 times the design size */
24733 mp->font_dsize[n]=mp_take_fraction(mp, z,267432584);
24734   /* times ${72\over72.27}2^{28}$ to convert from \TeX\ points */
24735 tf_ignore(4*(tfm_lh-2))
24736
24737 @ @<Read the character data and the width, height, and depth tables...@>=
24738 ii=mp->width_base[n];
24739 i=mp->char_base[n]+bc;
24740 while ( i<ii ) { 
24741   tfget; mp->font_info[i].qqqq.b0=qi(tfbyte);
24742   tfget; h_and_d=tfbyte;
24743   mp->font_info[i].qqqq.b1=h_and_d / 16;
24744   mp->font_info[i].qqqq.b2=h_and_d % 16;
24745   tfget; tfget;
24746   incr(i);
24747 }
24748 while ( i<mp->next_fmem ) {
24749   @<Read a four byte dimension, scale it by the design size, store it in
24750     |font_info[i]|, and increment |i|@>;
24751 }
24752 goto DONE
24753
24754 @ The raw dimension read into |d| should have magnitude at most $2^{24}$ when
24755 interpreted as an integer, and this includes a scale factor of $2^{20}$.  Thus
24756 we can multiply it by sixteen and think of it as a |fraction| that has been
24757 divided by sixteen.  This cancels the extra scale factor contained in
24758 |font_dsize[n|.
24759
24760 @<Read a four byte dimension, scale it by the design size, store it in...@>=
24761
24762 tfget; d=tfbyte;
24763 if ( d>=0200 ) d=d-0400;
24764 tfget; d=d*0400+tfbyte;
24765 tfget; d=d*0400+tfbyte;
24766 tfget; d=d*0400+tfbyte;
24767 mp->font_info[i].sc=mp_take_fraction(mp, d*16,mp->font_dsize[n]);
24768 incr(i);
24769 }
24770
24771 @ This function does no longer use the file name parser, because |fname| is
24772 a C string already.
24773 @<Open |tfm_infile| for input@>=
24774 file_opened=false;
24775 mp_ptr_scan_file(mp, fname);
24776 if ( strlen(mp->cur_area)==0 ) { xfree(mp->cur_area); mp->cur_area=xstrdup(MP_font_area);}
24777 if ( strlen(mp->cur_ext)==0 )  { xfree(mp->cur_ext); mp->cur_ext=xstrdup(".tfm"); }
24778 pack_cur_name;
24779 mp->tfm_infile = (mp->open_file)( mp->name_of_file, "rb",mp_filetype_metrics);
24780 if ( !mp->tfm_infile  ) goto BAD_TFM;
24781 file_opened=true
24782
24783 @ When we have a font name and we don't know whether it has been loaded yet,
24784 we scan the |font_name| array before calling |read_font_info|.
24785
24786 @<Declare text measuring subroutines@>=
24787 font_number mp_find_font (MP mp, char *f) {
24788   font_number n;
24789   for (n=0;n<=mp->last_fnum;n++) {
24790     if (mp_xstrcmp(f,mp->font_name[n])==0 ) {
24791       mp_xfree(f);
24792       return n;
24793     }
24794   }
24795   n = mp_read_font_info(mp, f);
24796   mp_xfree(f);
24797   return n;
24798 }
24799
24800 @ One simple application of |find_font| is the implementation of the |font_size|
24801 operator that gets the design size for a given font name.
24802
24803 @<Find the design size of the font whose name is |cur_exp|@>=
24804 mp_flush_cur_exp(mp, (mp->font_dsize[mp_find_font(mp, str(mp->cur_exp))]+8) / 16)
24805
24806 @ If we discover that the font doesn't have a requested character, we omit it
24807 from the bounding box computation and expect the \ps\ interpreter to drop it.
24808 This routine issues a warning message if the user has asked for it.
24809
24810 @<Declare text measuring subroutines@>=
24811 void mp_lost_warning (MP mp,font_number f, pool_pointer k) { 
24812   if ( mp->internal[mp_tracing_lost_chars]>0 ) { 
24813     mp_begin_diagnostic(mp);
24814     if ( mp->selector==log_only ) incr(mp->selector);
24815     mp_print_nl(mp, "Missing character: There is no ");
24816 @.Missing character@>
24817     mp_print_str(mp, mp->str_pool[k]); 
24818     mp_print(mp, " in font ");
24819     mp_print(mp, mp->font_name[f]); mp_print_char(mp, '!'); 
24820     mp_end_diagnostic(mp, false);
24821   }
24822 }
24823
24824 @ The whole purpose of saving the height, width, and depth information is to be
24825 able to find the bounding box of an item of text in an edge structure.  The
24826 |set_text_box| procedure takes a text node and adds this information.
24827
24828 @<Declare text measuring subroutines@>=
24829 void mp_set_text_box (MP mp,pointer p) {
24830   font_number f; /* |font_n(p)| */
24831   ASCII_code bc,ec; /* range of valid characters for font |f| */
24832   pool_pointer k,kk; /* current character and character to stop at */
24833   four_quarters cc; /* the |char_info| for the current character */
24834   scaled h,d; /* dimensions of the current character */
24835   width_val(p)=0;
24836   height_val(p)=-el_gordo;
24837   depth_val(p)=-el_gordo;
24838   f=font_n(p);
24839   bc=mp->font_bc[f];
24840   ec=mp->font_ec[f];
24841   kk=str_stop(text_p(p));
24842   k=mp->str_start[text_p(p)];
24843   while ( k<kk ) {
24844     @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>;
24845   }
24846   @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>;
24847 }
24848
24849 @ @<Adjust |p|'s bounding box to contain |str_pool[k]|; advance |k|@>=
24850
24851   if ( (mp->str_pool[k]<bc)||(mp->str_pool[k]>ec) ) {
24852     mp_lost_warning(mp, f,k);
24853   } else { 
24854     cc=char_info(f)(mp->str_pool[k]);
24855     if ( ! ichar_exists(cc) ) {
24856       mp_lost_warning(mp, f,k);
24857     } else { 
24858       width_val(p)=width_val(p)+char_width(f)(cc);
24859       h=char_height(f)(cc);
24860       d=char_depth(f)(cc);
24861       if ( h>height_val(p) ) height_val(p)=h;
24862       if ( d>depth_val(p) ) depth_val(p)=d;
24863     }
24864   }
24865   incr(k);
24866 }
24867
24868 @ Let's hope modern compilers do comparisons correctly when the difference would
24869 overflow.
24870
24871 @<Set the height and depth to zero if the bounding box is empty@>=
24872 if ( height_val(p)<-depth_val(p) ) { 
24873   height_val(p)=0;
24874   depth_val(p)=0;
24875 }
24876
24877 @ The new primitives fontmapfile and fontmapline.
24878
24879 @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
24880 void mp_do_mapfile (MP mp) ;
24881 void mp_do_mapline (MP mp) ;
24882
24883 @ @c void mp_do_mapfile (MP mp) { 
24884   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24885   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
24886     @<Complain about improper map operation@>;
24887   } else {
24888     mp_map_file(mp,mp->cur_exp);
24889   }
24890 }
24891 void mp_do_mapline (MP mp) { 
24892   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
24893   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
24894      @<Complain about improper map operation@>;
24895   } else { 
24896      mp_map_line(mp,mp->cur_exp);
24897   }
24898 }
24899
24900 @ @<Complain about improper map operation@>=
24901
24902   exp_err("Unsuitable expression");
24903   help1("Only known strings can be map files or map lines.");
24904   mp_put_get_error(mp);
24905 }
24906
24907 @ To print |scaled| value to PDF output we need some subroutines to ensure
24908 accurary.
24909
24910 @d max_integer   0x7FFFFFFF /* $2^{31}-1$ */
24911
24912 @<Glob...@>=
24913 scaled one_bp; /* scaled value corresponds to 1bp */
24914 scaled one_hundred_bp; /* scaled value corresponds to 100bp */
24915 scaled one_hundred_inch; /* scaled value corresponds to 100in */
24916 integer ten_pow[10]; /* $10^0..10^9$ */
24917 integer scaled_out; /* amount of |scaled| that was taken out in |divide_scaled| */
24918
24919 @ @<Set init...@>=
24920 mp->one_bp = 65782; /* 65781.76 */
24921 mp->one_hundred_bp = 6578176;
24922 mp->one_hundred_inch = 473628672;
24923 mp->ten_pow[0] = 1;
24924 for (i = 1;i<= 9; i++ ) {
24925   mp->ten_pow[i] = 10*mp->ten_pow[i - 1];
24926 }
24927
24928 @ The following function divides |s| by |m|. |dd| is number of decimal digits.
24929
24930 @c scaled mp_divide_scaled (MP mp,scaled s, scaled m, integer  dd) {
24931   scaled q,r;
24932   integer sign,i;
24933   sign = 1;
24934   if ( s < 0 ) { sign = -sign; s = -s; }
24935   if ( m < 0 ) { sign = -sign; m = -m; }
24936   if ( m == 0 )
24937     mp_confusion(mp, "arithmetic: divided by zero");
24938   else if ( m >= (max_integer / 10) )
24939     mp_confusion(mp, "arithmetic: number too big");
24940   q = s / m;
24941   r = s % m;
24942   for (i = 1;i<=dd;i++) {
24943     q = 10*q + (10*r) / m;
24944     r = (10*r) % m;
24945   }
24946   if ( 2*r >= m ) { incr(q); r = r - m; }
24947   mp->scaled_out = sign*(s - (r / mp->ten_pow[dd]));
24948   return (sign*q);
24949 }
24950
24951 @* \[44] Shipping pictures out.
24952 The |ship_out| procedure, to be described below, is given a pointer to
24953 an edge structure. Its mission is to output a file containing the \ps\
24954 description of an edge structure.
24955
24956 @ Each time an edge structure is shipped out we write a new \ps\ output
24957 file named according to the current \&{charcode}.
24958 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
24959
24960 This is the only backend function that remains in the main |mpost.w| file. 
24961 There are just too many variable accesses needed for status reporting 
24962 etcetera to make it worthwile to move the code to |psout.w|.
24963
24964 @<Internal library declarations@>=
24965 void mp_open_output_file (MP mp) ;
24966
24967 @ @c void mp_open_output_file (MP mp) {
24968   integer c; /* \&{charcode} rounded to the nearest integer */
24969   int old_setting; /* previous |selector| setting */
24970   pool_pointer i; /*  indexes into |filename_template|  */
24971   integer cc; /* a temporary integer for template building  */
24972   integer f,g=0; /* field widths */
24973   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
24974   c=mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_char_code]);
24975   if ( mp->filename_template==0 ) {
24976     char *s; /* a file extension derived from |c| */
24977     if ( c<0 ) 
24978       s=xstrdup(".ps");
24979     else 
24980       @<Use |c| to compute the file extension |s|@>;
24981     mp_pack_job_name(mp, s);
24982     xfree(s);
24983     while ( ! mp_a_open_out(mp, (void *)&mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
24984       mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",s);
24985   } else { /* initializations */
24986     str_number s, n; /* a file extension derived from |c| */
24987     old_setting=mp->selector; 
24988     mp->selector=new_string;
24989     f = 0;
24990     i = mp->str_start[mp->filename_template];
24991     n = rts(""); /* initialize */
24992     while ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
24993        if ( mp->str_pool[i]=='%' ) {
24994       CONTINUE:
24995         incr(i);
24996         if ( i<str_stop(mp->filename_template) ) {
24997           if ( mp->str_pool[i]=='j' ) {
24998             mp_print(mp, mp->job_name);
24999           } else if ( mp->str_pool[i]=='d' ) {
25000              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]);
25001              print_with_leading_zeroes(cc);
25002           } else if ( mp->str_pool[i]=='m' ) {
25003              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]);
25004              print_with_leading_zeroes(cc);
25005           } else if ( mp->str_pool[i]=='y' ) {
25006              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]);
25007              print_with_leading_zeroes(cc);
25008           } else if ( mp->str_pool[i]=='H' ) {
25009              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) / 60;
25010              print_with_leading_zeroes(cc);
25011           }  else if ( mp->str_pool[i]=='M' ) {
25012              cc= mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_time]) % 60;
25013              print_with_leading_zeroes(cc);
25014           } else if ( mp->str_pool[i]=='c' ) {
25015             if ( c<0 ) mp_print(mp, "ps");
25016             else print_with_leading_zeroes(c);
25017           } else if ( (mp->str_pool[i]>='0') && 
25018                       (mp->str_pool[i]<='9') ) {
25019             if ( (f<10)  )
25020               f = (f*10) + mp->str_pool[i]-'0';
25021             goto CONTINUE;
25022           } else {
25023             mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25024           }
25025         }
25026       } else {
25027         if ( mp->str_pool[i]=='.' )
25028           if (length(n)==0)
25029             n = mp_make_string(mp);
25030         mp_print_str(mp, mp->str_pool[i]);
25031       };
25032       incr(i);
25033     };
25034     s = mp_make_string(mp);
25035     mp->selector= old_setting;
25036     if (length(n)==0) {
25037        n=s;
25038        s=rts("");
25039     };
25040     mp_pack_file_name(mp, str(n),"",str(s));
25041     while ( ! mp_a_open_out(mp, (void *)&mp->ps_file, mp_filetype_postscript) )
25042       mp_prompt_file_name(mp, "file name for output",str(s));
25043     delete_str_ref(n);
25044     delete_str_ref(s);
25045   }
25046   @<Store the true output file name if appropriate@>;
25047   @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>;
25048 }
25049
25050 @ The file extension created here could be up to five characters long in
25051 extreme cases so it may have to be shortened on some systems.
25052 @^system dependencies@>
25053
25054 @<Use |c| to compute the file extension |s|@>=
25055
25056   s = xmalloc(7,1);
25057   snprintf(s,7,".%i",(int)c);
25058 }
25059
25060 @ The user won't want to see all the output file names so we only save the
25061 first and last ones and a count of how many there were.  For this purpose
25062 files are ordered primarily by \&{charcode} and secondarily by order of
25063 creation.
25064 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25065
25066 @<Store the true output file name if appropriate@>=
25067 if ((c<mp->first_output_code)&&(mp->first_output_code>=0)) {
25068   mp->first_output_code=c;
25069   xfree(mp->first_file_name);
25070   mp->first_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25071 }
25072 if ( c>=mp->last_output_code ) {
25073   mp->last_output_code=c;
25074   xfree(mp->last_file_name);
25075   mp->last_file_name=xstrdup(mp->name_of_file);
25076 }
25077
25078 @ @<Glob...@>=
25079 char * first_file_name;
25080 char * last_file_name; /* full file names */
25081 integer first_output_code;integer last_output_code; /* rounded \&{charcode} values */
25082 @:char_code_}{\&{charcode} primitive@>
25083 integer total_shipped; /* total number of |ship_out| operations completed */
25084
25085 @ @<Set init...@>=
25086 mp->first_file_name=xstrdup("");
25087 mp->last_file_name=xstrdup("");
25088 mp->first_output_code=32768;
25089 mp->last_output_code=-32768;
25090 mp->total_shipped=0;
25091
25092 @ @<Dealloc variables@>=
25093 xfree(mp->first_file_name);
25094 xfree(mp->last_file_name);
25095
25096 @ @<Begin the progress report for the output of picture~|c|@>=
25097 if ( (int)mp->term_offset>mp->max_print_line-6 ) mp_print_ln(mp);
25098 else if ( (mp->term_offset>0)||(mp->file_offset>0) ) mp_print_char(mp, ' ');
25099 mp_print_char(mp, '[');
25100 if ( c>=0 ) mp_print_int(mp, c)
25101
25102 @ @<End progress report@>=
25103 mp_print_char(mp, ']');
25104 update_terminal;
25105 incr(mp->total_shipped)
25106
25107 @ @<Explain what output files were written@>=
25108 if ( mp->total_shipped>0 ) { 
25109   mp_print_nl(mp, "");
25110   mp_print_int(mp, mp->total_shipped);
25111   mp_print(mp, " output file");
25112   if ( mp->total_shipped>1 ) mp_print_char(mp, 's');
25113   mp_print(mp, " written: ");
25114   mp_print(mp, mp->first_file_name);
25115   if ( mp->total_shipped>1 ) {
25116     if ( 31+strlen(mp->first_file_name)+
25117          strlen(mp->last_file_name)> (unsigned)mp->max_print_line) 
25118       mp_print_ln(mp);
25119     mp_print(mp, " .. ");
25120     mp_print(mp, mp->last_file_name);
25121   }
25122 }
25123
25124 @ @<Internal library declarations@>=
25125 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f );
25126
25127 @ @c 
25128 boolean mp_has_font_size(MP mp, font_number f ) {
25129   return (mp->font_sizes[f]!=null);
25130 }
25131
25132 @ The \&{special} command saves up lines of text to be printed during the next
25133 |ship_out| operation.  The saved items are stored as a list of capsule tokens.
25134
25135 @<Glob...@>=
25136 pointer last_pending; /* the last token in a list of pending specials */
25137
25138 @ @<Set init...@>=
25139 mp->last_pending=spec_head;
25140
25141 @ @<Cases of |do_statement|...@>=
25142 case special_command: 
25143   if ( mp->cur_mod==0 ) mp_do_special(mp); else 
25144   if ( mp->cur_mod==1 ) mp_do_mapfile(mp); else 
25145   mp_do_mapline(mp);
25146   break;
25147
25148 @ @<Declare action procedures for use by |do_statement|@>=
25149 void mp_do_special (MP mp) ;
25150
25151 @ @c void mp_do_special (MP mp) { 
25152   mp_get_x_next(mp); mp_scan_expression(mp);
25153   if ( mp->cur_type!=mp_string_type ) {
25154     @<Complain about improper special operation@>;
25155   } else { 
25156     link(mp->last_pending)=mp_stash_cur_exp(mp);
25157     mp->last_pending=link(mp->last_pending);
25158     link(mp->last_pending)=null;
25159   }
25160 }
25161
25162 @ @<Complain about improper special operation@>=
25163
25164   exp_err("Unsuitable expression");
25165   help1("Only known strings are allowed for output as specials.");
25166   mp_put_get_error(mp);
25167 }
25168
25169 @ On the export side, we need an extra object type for special strings.
25170
25171 @<Graphical object codes@>=
25172 mp_special_code=8, 
25173
25174 @ @<Export pending specials@>=
25175 p=link(spec_head);
25176 while ( p!=null ) {
25177   hq = mp_new_graphic_object(mp,mp_special_code);
25178   gr_pre_script(hq)  = str(value(p));
25179   if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else gr_link(hp) = hq;
25180   hp = hq;
25181   p=link(p);
25182 }
25183 mp_flush_token_list(mp, link(spec_head));
25184 link(spec_head)=null;
25185 mp->last_pending=spec_head
25186
25187 @ We are now ready for the main output procedure.  Note that the |selector|
25188 setting is saved in a global variable so that |begin_diagnostic| can access it.
25189
25190 @<Declare the \ps\ output procedures@>=
25191 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) ;
25192
25193 @ Once again, the |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|
25194
25195 @c
25196 struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, pointer h) {
25197   pointer p; /* the current graphical object */
25198   integer t; /* a temporary value */
25199   struct mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25200   struct mp_graphic_object *hp; /* the current graphical object */
25201   struct mp_graphic_object *hq; /* something |hp| points to  */
25202   mp_set_bbox(mp, h, true);
25203   hh = mp_xmalloc(mp,1,sizeof(struct mp_edge_object));
25204   hh->body = NULL;
25205   hh->_minx = minx_val(h);
25206   hh->_miny = miny_val(h);
25207   hh->_maxx = maxx_val(h);
25208   hh->_maxy = maxy_val(h);
25209   @<Export pending specials@>;
25210   p=link(dummy_loc(h));
25211   while ( p!=null ) { 
25212     hq = mp_new_graphic_object(mp,type(p));
25213     switch (type(p)) {
25214     case mp_fill_code:
25215       gr_pen_p(hq)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25216       if ((pen_p(p)==null) || pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25217           gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25218       } else {
25219         pointer pc, pp;
25220         pc = mp_copy_path(mp, path_p(p));
25221         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25222         gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25223         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25224         pc = mp_htap_ypoc(mp, path_p(p));
25225         pp = mp_make_envelope(mp, pc, pen_p(p),ljoin_val(p),0,miterlim_val(p));
25226         gr_htap_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pp);
25227         mp_toss_knot_list(mp, pp);
25228       }
25229       @<Export object color@>;
25230       @<Export object scripts@>;
25231       gr_ljoin_val(hq)    = ljoin_val(p);
25232       gr_miterlim_val(hq) = miterlim_val(p);
25233       break;
25234     case mp_stroked_code:
25235       gr_pen_p(hq)        = mp_export_knot_list(mp,pen_p(p));
25236       if (pen_is_elliptical(pen_p(p)))  {
25237               gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25238       } else {
25239         pointer pc;
25240         pc=mp_copy_path(mp, path_p(p));
25241         t=lcap_val(p);
25242         if ( left_type(pc)!=mp_endpoint ) { 
25243           left_type(mp_insert_knot(mp, pc,x_coord(pc),y_coord(pc)))=mp_endpoint;
25244           right_type(pc)=mp_endpoint;
25245           pc=link(pc);
25246           t=1;
25247         }
25248         pc=mp_make_envelope(mp,pc,pen_p(p),ljoin_val(p),t,miterlim_val(p));
25249         gr_path_p(hq)       = mp_export_knot_list(mp,pc);
25250         mp_toss_knot_list(mp, pc);
25251       }
25252       @<Export object color@>;
25253       @<Export object scripts@>;
25254       gr_ljoin_val(hq)    = ljoin_val(p);
25255       gr_miterlim_val(hq) = miterlim_val(p);
25256       gr_lcap_val(hq)     = lcap_val(p);
25257       gr_dash_scale(hq)   = dash_scale(p);
25258       gr_dash_p(hq)       = mp_export_dashes(mp,dash_p(p));
25259       break;
25260     case mp_text_code:
25261       gr_text_p(hq)       = str(text_p(p));
25262       gr_font_n(hq)       = font_n(p);
25263       @<Export object color@>;
25264       @<Export object scripts@>;
25265       gr_width_val(hq)    = width_val(p);
25266       gr_height_val(hq)   = height_val(p);
25267       gr_depth_val(hq)    = depth_val(p);
25268       gr_tx_val(hq)       = tx_val(p);
25269       gr_ty_val(hq)       = ty_val(p);
25270       gr_txx_val(hq)      = txx_val(p);
25271       gr_txy_val(hq)      = txy_val(p);
25272       gr_tyx_val(hq)      = tyx_val(p);
25273       gr_tyy_val(hq)      = tyy_val(p);
25274       break;
25275     case mp_start_clip_code: 
25276     case mp_start_bounds_code:
25277       gr_path_p(hq) = mp_export_knot_list(mp,path_p(p));
25278       break;
25279     case mp_stop_clip_code: 
25280     case mp_stop_bounds_code:
25281       /* nothing to do here */
25282       break;
25283     } 
25284     if (hh->body==NULL) hh->body=hq; else  gr_link(hp) = hq;
25285     hp = hq;
25286     p=link(p);
25287   }
25288   return hh;
25289 }
25290
25291 @ @<Exported function ...@>=
25292 struct mp_edge_object *mp_gr_export(MP mp, int h);
25293 extern void mp_gr_ship_out (MP mp, struct mp_edge_object *hh) ;
25294
25295 @ This function is now nearly trivial.
25296
25297 @c
25298 void mp_ship_out (MP mp, pointer h) { /* output edge structure |h| */
25299   (mp->shipout_backend) (mp, h);
25300   @<End progress report@>;
25301   if ( mp->internal[mp_tracing_output]>0 ) 
25302    mp_print_edges(mp, h," (just shipped out)",true);
25303 }
25304
25305 @ @<Declarations@>=
25306 void mp_shipout_backend (MP mp, pointer h);
25307
25308 @ @c
25309 void mp_shipout_backend (MP mp, pointer h) {
25310   struct mp_edge_object *hh; /* the first graphical object */
25311   hh = mp_gr_export(mp,h);
25312   mp_gr_ship_out (mp, hh);
25313   mp_xfree(hh);
25314 }
25315
25316 @ @<Exported types@>=
25317 typedef void (*mp_backend_writer)(MP, int);
25318
25319 @ @<Glob...@>=
25320 mp_backend_writer shipout_backend;
25321
25322 @ @<Option variables@>=
25323 mp_backend_writer shipout_backend;
25324
25325 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25326 set_callback_option(shipout_backend);
25327
25328
25329
25330 @ Once again, the |gr_XXXX| macros are defined in |mppsout.h|
25331
25332 @<Export object color@>=
25333 gr_color_model(hq)  = color_model(p);
25334 gr_cyan_val(hq)     = cyan_val(p);
25335 gr_magenta_val(hq)  = magenta_val(p);
25336 gr_yellow_val(hq)   = yellow_val(p);
25337 gr_black_val(hq)    = black_val(p);
25338 gr_red_val(hq)      = red_val(p);
25339 gr_green_val(hq)    = green_val(p);
25340 gr_blue_val(hq)     = blue_val(p);
25341 gr_grey_val(hq)     = grey_val(p)
25342
25343
25344 @ @<Export object scripts@>=
25345 if (pre_script(p)!=null)
25346   gr_pre_script(hq)   = str(pre_script(p));
25347 if (post_script(p)!=null)
25348   gr_post_script(hq)  = str(post_script(p));
25349
25350 @ Now that we've finished |ship_out|, let's look at the other commands
25351 by which a user can send things to the \.{GF} file.
25352
25353 @ @<Determine if a character has been shipped out@>=
25354
25355   mp->cur_exp=mp_round_unscaled(mp, mp->cur_exp) % 256;
25356   if ( mp->cur_exp<0 ) mp->cur_exp=mp->cur_exp+256;
25357   boolean_reset(mp->char_exists[mp->cur_exp]);
25358   mp->cur_type=mp_boolean_type;
25359 }
25360
25361 @ @<Glob...@>=
25362 psout_data ps;
25363
25364 @ @<Allocate or initialize ...@>=
25365 mp_backend_initialize(mp);
25366
25367 @ @<Dealloc...@>=
25368 mp_backend_free(mp);
25369
25370
25371 @* \[45] Dumping and undumping the tables.
25372 After \.{INIMP} has seen a collection of macros, it
25373 can write all the necessary information on an auxiliary file so
25374 that production versions of \MP\ are able to initialize their
25375 memory at high speed. The present section of the program takes
25376 care of such output and input. We shall consider simultaneously
25377 the processes of storing and restoring,
25378 so that the inverse relation between them is clear.
25379 @.INIMP@>
25380
25381 The global variable |mem_ident| is a string that is printed right
25382 after the |banner| line when \MP\ is ready to start. For \.{INIMP} this
25383 string says simply `\.{(INIMP)}'; for other versions of \MP\ it says,
25384 for example, `\.{(mem=plain 90.4.14)}', showing the year,
25385 month, and day that the mem file was created. We have |mem_ident=0|
25386 before \MP's tables are loaded.
25387
25388 @<Glob...@>=
25389 char * mem_ident;
25390
25391 @ @<Set init...@>=
25392 mp->mem_ident=NULL;
25393
25394 @ @<Initialize table entries...@>=
25395 mp->mem_ident=xstrdup(" (INIMP)");
25396
25397 @ @<Declare act...@>=
25398 void mp_store_mem_file (MP mp) ;
25399
25400 @ @c void mp_store_mem_file (MP mp) {
25401   integer k;  /* all-purpose index */
25402   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25403   integer x; /* something to dump */
25404   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25405   memory_word WW;
25406   @<Create the |mem_ident|, open the mem file,
25407     and inform the user that dumping has begun@>;
25408   @<Dump constants for consistency check@>;
25409   @<Dump the string pool@>;
25410   @<Dump the dynamic memory@>;
25411   @<Dump the table of equivalents and the hash table@>;
25412   @<Dump a few more things and the closing check word@>;
25413   @<Close the mem file@>;
25414 }
25415
25416 @ Corresponding to the procedure that dumps a mem file, we also have a function
25417 that reads~one~in. The function returns |false| if the dumped mem is
25418 incompatible with the present \MP\ table sizes, etc.
25419
25420 @d off_base 6666 /* go here if the mem file is unacceptable */
25421 @d too_small(A) { wake_up_terminal;
25422   wterm_ln("---! Must increase the "); wterm((A));
25423 @.Must increase the x@>
25424   goto OFF_BASE;
25425   }
25426
25427 @c 
25428 boolean mp_load_mem_file (MP mp) {
25429   integer k; /* all-purpose index */
25430   pointer p,q; /* all-purpose pointers */
25431   integer x; /* something undumped */
25432   str_number s; /* some temporary string */
25433   four_quarters w; /* four ASCII codes */
25434   memory_word WW;
25435   @<Undump constants for consistency check@>;
25436   @<Undump the string pool@>;
25437   @<Undump the dynamic memory@>;
25438   @<Undump the table of equivalents and the hash table@>;
25439   @<Undump a few more things and the closing check word@>;
25440   return true; /* it worked! */
25441 OFF_BASE: 
25442   wake_up_terminal;
25443   wterm_ln("(Fatal mem file error; I'm stymied)\n");
25444 @.Fatal mem file error@>
25445    return false;
25446 }
25447
25448 @ @<Declarations@>=
25449 boolean mp_load_mem_file (MP mp) ;
25450
25451 @ Mem files consist of |memory_word| items, and we use the following
25452 macros to dump words of different types:
25453
25454 @d dump_wd(A)   { WW=(A);       (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25455 @d dump_int(A)  { int cint=(A); (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&cint,sizeof(cint)); }
25456 @d dump_hh(A)   { WW.hh=(A);    (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25457 @d dump_qqqq(A) { WW.qqqq=(A);  (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,&WW,sizeof(WW)); }
25458 @d dump_string(A) { dump_int(strlen(A)+1);
25459                     (mp->write_binary_file)(mp->mem_file,A,strlen(A)+1); }
25460
25461 @<Glob...@>=
25462 void * mem_file; /* for input or output of mem information */
25463
25464 @ The inverse macros are slightly more complicated, since we need to check
25465 the range of the values we are reading in. We say `|undump(a)(b)(x)|' to
25466 read an integer value |x| that is supposed to be in the range |a<=x<=b|.
25467
25468 @d mgeti(A) do {
25469   size_t wanted = sizeof(A);
25470   void *A_ptr = &A;
25471   (mp->read_binary_file)(mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25472   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25473 } while (0)
25474
25475 @d mgetw(A) do {
25476   size_t wanted = sizeof(A);
25477   void *A_ptr = &A;
25478   (mp->read_binary_file)(mp->mem_file,&A_ptr,&wanted);
25479   if (wanted!=sizeof(A)) goto OFF_BASE;
25480 } while (0)
25481
25482 @d undump_wd(A)   { mgetw(WW); A=WW; }
25483 @d undump_int(A)  { int cint; mgeti(cint); A=cint; }
25484 @d undump_hh(A)   { mgetw(WW); A=WW.hh; }
25485 @d undump_qqqq(A) { mgetw(WW); A=WW.qqqq; }
25486 @d undump_strings(A,B,C) { 
25487    undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(B)) ) goto OFF_BASE; else C=str(x); }
25488 @d undump(A,B,C) { undump_int(x); if ( (x<(A)) || (x>(int)(B)) ) goto OFF_BASE; else C=x; }
25489 @d undump_size(A,B,C,D) { undump_int(x);
25490                           if (x<(A)) goto OFF_BASE; 
25491                           if (x>(B)) { too_small((C)); } else { D=x;} }
25492 @d undump_string(A) do { 
25493   size_t wanted; 
25494   integer XX=0; 
25495   undump_int(XX);
25496   wanted = XX;
25497   A = xmalloc(XX,sizeof(char));
25498   (mp->read_binary_file)(mp->mem_file,(void **)&A,&wanted);
25499   if (wanted!=(size_t)XX) goto OFF_BASE;
25500 } while (0)
25501
25502 @ The next few sections of the program should make it clear how we use the
25503 dump/undump macros.
25504
25505 @<Dump constants for consistency check@>=
25506 dump_int(mp->mem_top);
25507 dump_int(mp->hash_size);
25508 dump_int(mp->hash_prime)
25509 dump_int(mp->param_size);
25510 dump_int(mp->max_in_open);
25511
25512 @ Sections of a \.{WEB} program that are ``commented out'' still contribute
25513 strings to the string pool; therefore \.{INIMP} and \MP\ will have
25514 the same strings. (And it is, of course, a good thing that they do.)
25515 @.WEB@>
25516 @^string pool@>
25517
25518 @<Undump constants for consistency check@>=
25519 undump_int(x); mp->mem_top = x;
25520 undump_int(x); if (mp->hash_size != x) goto OFF_BASE;
25521 undump_int(x); if (mp->hash_prime != x) goto OFF_BASE;
25522 undump_int(x); if (mp->param_size != x) goto OFF_BASE;
25523 undump_int(x); if (mp->max_in_open != x) goto OFF_BASE
25524
25525 @ We do string pool compaction to avoid dumping unused strings.
25526
25527 @d dump_four_ASCII 
25528   w.b0=qi(mp->str_pool[k]); w.b1=qi(mp->str_pool[k+1]);
25529   w.b2=qi(mp->str_pool[k+2]); w.b3=qi(mp->str_pool[k+3]);
25530   dump_qqqq(w)
25531
25532 @<Dump the string pool@>=
25533 mp_do_compaction(mp, mp->pool_size);
25534 dump_int(mp->pool_ptr);
25535 dump_int(mp->max_str_ptr);
25536 dump_int(mp->str_ptr);
25537 k=0;
25538 while ( (mp->next_str[k]==k+1) && (k<=mp->max_str_ptr) ) 
25539   incr(k);
25540 dump_int(k);
25541 while ( k<=mp->max_str_ptr ) { 
25542   dump_int(mp->next_str[k]); incr(k);
25543 }
25544 k=0;
25545 while (1)  { 
25546   dump_int(mp->str_start[k]); /* TODO: valgrind warning here */
25547   if ( k==mp->str_ptr ) {
25548     break;
25549   } else { 
25550     k=mp->next_str[k]; 
25551   }
25552 };
25553 k=0;
25554 while (k+4<mp->pool_ptr ) { 
25555   dump_four_ASCII; k=k+4; 
25556 }
25557 k=mp->pool_ptr-4; dump_four_ASCII;
25558 mp_print_ln(mp); mp_print(mp, "at most "); mp_print_int(mp, mp->max_str_ptr);
25559 mp_print(mp, " strings of total length ");
25560 mp_print_int(mp, mp->pool_ptr)
25561
25562 @ @d undump_four_ASCII 
25563   undump_qqqq(w);
25564   mp->str_pool[k]=qo(w.b0); mp->str_pool[k+1]=qo(w.b1);
25565   mp->str_pool[k+2]=qo(w.b2); mp->str_pool[k+3]=qo(w.b3)
25566
25567 @<Undump the string pool@>=
25568 undump_int(mp->pool_ptr);
25569 mp_reallocate_pool(mp, mp->pool_ptr) ;
25570 undump_int(mp->max_str_ptr);
25571 mp_reallocate_strings (mp,mp->max_str_ptr) ;
25572 undump(0,mp->max_str_ptr,mp->str_ptr);
25573 undump(0,mp->max_str_ptr+1,s);
25574 for (k=0;k<=s-1;k++) 
25575   mp->next_str[k]=k+1;
25576 for (k=s;k<=mp->max_str_ptr;k++) 
25577   undump(s+1,mp->max_str_ptr+1,mp->next_str[k]);
25578 mp->fixed_str_use=0;
25579 k=0;
25580 while (1) { 
25581   undump(0,mp->pool_ptr,mp->str_start[k]);
25582   if ( k==mp->str_ptr ) break;
25583   mp->str_ref[k]=max_str_ref;
25584   incr(mp->fixed_str_use);
25585   mp->last_fixed_str=k; k=mp->next_str[k];
25586 }
25587 k=0;
25588 while ( k+4<mp->pool_ptr ) { 
25589   undump_four_ASCII; k=k+4;
25590 }
25591 k=mp->pool_ptr-4; undump_four_ASCII;
25592 mp->init_str_use=mp->fixed_str_use; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25593 mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
25594 mp->strs_used_up=mp->fixed_str_use;
25595 mp->pool_in_use=mp->str_start[mp->str_ptr]; mp->strs_in_use=mp->fixed_str_use;
25596 mp->max_pl_used=mp->pool_in_use; mp->max_strs_used=mp->strs_in_use;
25597 mp->pact_count=0; mp->pact_chars=0; mp->pact_strs=0;
25598
25599 @ By sorting the list of available spaces in the variable-size portion of
25600 |mem|, we are usually able to get by without having to dump very much
25601 of the dynamic memory.
25602
25603 We recompute |var_used| and |dyn_used|, so that \.{INIMP} dumps valid
25604 information even when it has not been gathering statistics.
25605
25606 @<Dump the dynamic memory@>=
25607 mp_sort_avail(mp); mp->var_used=0;
25608 dump_int(mp->lo_mem_max); dump_int(mp->rover);
25609 p=0; q=mp->rover; x=0;
25610 do {  
25611   for (k=p;k<= q+1;k++) 
25612     dump_wd(mp->mem[k]);
25613   x=x+q+2-p; mp->var_used=mp->var_used+q-p;
25614   p=q+node_size(q); q=rlink(q);
25615 } while (q!=mp->rover);
25616 mp->var_used=mp->var_used+mp->lo_mem_max-p; 
25617 mp->dyn_used=mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
25618 for (k=p;k<= mp->lo_mem_max;k++ ) 
25619   dump_wd(mp->mem[k]);
25620 x=x+mp->lo_mem_max+1-p;
25621 dump_int(mp->hi_mem_min); dump_int(mp->avail);
25622 for (k=mp->hi_mem_min;k<=mp->mem_end;k++ ) 
25623   dump_wd(mp->mem[k]);
25624 x=x+mp->mem_end+1-mp->hi_mem_min;
25625 p=mp->avail;
25626 while ( p!=null ) { 
25627   decr(mp->dyn_used); p=link(p);
25628 }
25629 dump_int(mp->var_used); dump_int(mp->dyn_used);
25630 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, x);
25631 mp_print(mp, " memory locations dumped; current usage is ");
25632 mp_print_int(mp, mp->var_used); mp_print_char(mp, '&'); mp_print_int(mp, mp->dyn_used)
25633
25634 @ @<Undump the dynamic memory@>=
25635 undump(lo_mem_stat_max+1000,hi_mem_stat_min-1,mp->lo_mem_max);
25636 undump(lo_mem_stat_max+1,mp->lo_mem_max,mp->rover);
25637 p=0; q=mp->rover;
25638 do {  
25639   for (k=p;k<= q+1; k++) 
25640     undump_wd(mp->mem[k]);
25641   p=q+node_size(q);
25642   if ( (p>mp->lo_mem_max)||((q>=rlink(q))&&(rlink(q)!=mp->rover)) ) 
25643     goto OFF_BASE;
25644   q=rlink(q);
25645 } while (q!=mp->rover);
25646 for (k=p;k<=mp->lo_mem_max;k++ ) 
25647   undump_wd(mp->mem[k]);
25648 undump(mp->lo_mem_max+1,hi_mem_stat_min,mp->hi_mem_min);
25649 undump(null,mp->mem_top,mp->avail); mp->mem_end=mp->mem_top;
25650 for (k=mp->hi_mem_min;k<= mp->mem_end;k++) 
25651   undump_wd(mp->mem[k]);
25652 undump_int(mp->var_used); undump_int(mp->dyn_used)
25653
25654 @ A different scheme is used to compress the hash table, since its lower region
25655 is usually sparse. When |text(p)<>0| for |p<=hash_used|, we output three
25656 words: |p|, |hash[p]|, and |eqtb[p]|. The hash table is, of course, densely
25657 packed for |p>=hash_used|, so the remaining entries are output in~a~block.
25658
25659 @<Dump the table of equivalents and the hash table@>=
25660 dump_int(mp->hash_used); 
25661 mp->st_count=frozen_inaccessible-1-mp->hash_used;
25662 for (p=1;p<=mp->hash_used;p++) {
25663   if ( text(p)!=0 ) {
25664      dump_int(p); dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]); incr(mp->st_count);
25665   }
25666 }
25667 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++) {
25668   dump_hh(mp->hash[p]); dump_hh(mp->eqtb[p]);
25669 }
25670 dump_int(mp->st_count);
25671 mp_print_ln(mp); mp_print_int(mp, mp->st_count); mp_print(mp, " symbolic tokens")
25672
25673 @ @<Undump the table of equivalents and the hash table@>=
25674 undump(1,frozen_inaccessible,mp->hash_used); 
25675 p=0;
25676 do {  
25677   undump(p+1,mp->hash_used,p); 
25678   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
25679 } while (p!=mp->hash_used);
25680 for (p=mp->hash_used+1;p<=(int)hash_end;p++ )  { 
25681   undump_hh(mp->hash[p]); undump_hh(mp->eqtb[p]);
25682 }
25683 undump_int(mp->st_count)
25684
25685 @ We have already printed a lot of statistics, so we set |mp_tracing_stats:=0|
25686 to prevent them appearing again.
25687
25688 @<Dump a few more things and the closing check word@>=
25689 dump_int(mp->max_internal);
25690 dump_int(mp->int_ptr);
25691 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++ ) { 
25692   dump_int(mp->internal[k]); 
25693   dump_string(mp->int_name[k]);
25694 }
25695 dump_int(mp->start_sym); 
25696 dump_int(mp->interaction); 
25697 dump_string(mp->mem_ident);
25698 dump_int(mp->bg_loc); dump_int(mp->eg_loc); dump_int(mp->serial_no); dump_int(69073);
25699 mp->internal[mp_tracing_stats]=0
25700
25701 @ @<Undump a few more things and the closing check word@>=
25702 undump_int(x);
25703 if (x>mp->max_internal) mp_grow_internals(mp,x);
25704 undump_int(mp->int_ptr);
25705 for (k=1;k<= mp->int_ptr;k++) { 
25706   undump_int(mp->internal[k]);
25707   undump_string(mp->int_name[k]);
25708 }
25709 undump(0,frozen_inaccessible,mp->start_sym);
25710 if (mp->interaction==mp_unspecified_mode) {
25711   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,mp->interaction);
25712 } else {
25713   undump(mp_unspecified_mode,mp_error_stop_mode,x);
25714 }
25715 undump_string(mp->mem_ident);
25716 undump(1,hash_end,mp->bg_loc);
25717 undump(1,hash_end,mp->eg_loc);
25718 undump_int(mp->serial_no);
25719 undump_int(x); 
25720 if (x!=69073) goto OFF_BASE
25721
25722 @ @<Create the |mem_ident|...@>=
25723
25724   xfree(mp->mem_ident);
25725   mp->mem_ident = xmalloc(256,1);
25726   snprintf(mp->mem_ident,256," (mem=%s %i.%i.%i)", 
25727            mp->job_name,
25728            (int)(mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_year]) % 100),
25729            (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_month]),
25730            (int)mp_round_unscaled(mp, mp->internal[mp_day]));
25731   mp_pack_job_name(mp, mem_extension);
25732   while (! mp_w_open_out(mp, &mp->mem_file) )
25733     mp_prompt_file_name(mp, "mem file name", mem_extension);
25734   mp_print_nl(mp, "Beginning to dump on file ");
25735 @.Beginning to dump...@>
25736   mp_print(mp, mp->name_of_file); 
25737   mp_print_nl(mp, mp->mem_ident);
25738 }
25739
25740 @ @<Dealloc variables@>=
25741 xfree(mp->mem_ident);
25742
25743 @ @<Close the mem file@>=
25744 (mp->close_file)(mp->mem_file)
25745
25746 @* \[46] The main program.
25747 This is it: the part of \MP\ that executes all those procedures we have
25748 written.
25749
25750 Well---almost. We haven't put the parsing subroutines into the
25751 program yet; and we'd better leave space for a few more routines that may
25752 have been forgotten.
25753
25754 @c @<Declare the basic parsing subroutines@>;
25755 @<Declare miscellaneous procedures that were declared |forward|@>;
25756 @<Last-minute procedures@>
25757
25758 @ We've noted that there are two versions of \MP. One, called \.{INIMP},
25759 @.INIMP@>
25760 has to be run first; it initializes everything from scratch, without
25761 reading a mem file, and it has the capability of dumping a mem file.
25762 The other one is called `\.{VIRMP}'; it is a ``virgin'' program that needs
25763 @.VIRMP@>
25764 to input a mem file in order to get started. \.{VIRMP} typically has
25765 a bit more memory capacity than \.{INIMP}, because it does not need the
25766 space consumed by the dumping/undumping routines and the numerous calls on
25767 |primitive|, etc.
25768
25769 The \.{VIRMP} program cannot read a mem file instantaneously, of course;
25770 the best implementations therefore allow for production versions of \MP\ that
25771 not only avoid the loading routine for \PASCAL\ object code, they also have
25772 a mem file pre-loaded. 
25773
25774 @<Glob...@>=
25775 boolean ini_version; /* are we iniMP? */
25776
25777 @ @<Option variables@>=
25778 int ini_version; /* are we iniMP? */
25779
25780 @ @<Set |ini_version|@>=
25781 mp->ini_version = (opt->ini_version ? true : false);
25782
25783 @ Here we do whatever is needed to complete \MP's job gracefully on the
25784 local operating system. The code here might come into play after a fatal
25785 error; it must therefore consist entirely of ``safe'' operations that
25786 cannot produce error messages. For example, it would be a mistake to call
25787 |str_room| or |make_string| at this time, because a call on |overflow|
25788 might lead to an infinite loop.
25789 @^system dependencies@>
25790
25791 This program doesn't bother to close the input files that may still be open.
25792
25793 @<Last-minute...@>=
25794 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) {
25795   integer k; /* all-purpose index */
25796   integer LH; /* the length of the \.{TFM} header, in words */
25797   int lk_offset; /* extra words inserted at beginning of |lig_kern| array */
25798   pointer p; /* runs through a list of \.{TFM} dimensions */
25799   @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>;
25800   if ( mp->internal[mp_tracing_stats]>0 )
25801     @<Output statistics about this job@>;
25802   wake_up_terminal; 
25803   @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>;
25804   @<Explain what output files were written@>;
25805   if ( mp->log_opened ){ 
25806     wlog_cr;
25807     (mp->close_file)(mp->log_file); 
25808     mp->selector=mp->selector-2;
25809     if ( mp->selector==term_only ) {
25810       mp_print_nl(mp, "Transcript written on ");
25811 @.Transcript written...@>
25812       mp_print(mp, mp->log_name); mp_print_char(mp, '.');
25813     }
25814   }
25815   mp_print_ln(mp);
25816   t_close_out;
25817   t_close_in;
25818 }
25819
25820 @ @<Declarations@>=
25821 void mp_close_files_and_terminate (MP mp) ;
25822
25823 @ @<Close all open files in the |rd_file| and |wr_file| arrays@>=
25824 if (mp->rd_fname!=NULL) {
25825   for (k=0;k<=(int)mp->read_files-1;k++ ) {
25826     if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
25827       (mp->close_file)(mp->rd_file[k]);
25828    }
25829  }
25830 }
25831 if (mp->wr_fname!=NULL) {
25832   for (k=0;k<=(int)mp->write_files-1;k++) {
25833     if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
25834      (mp->close_file)(mp->wr_file[k]);
25835     }
25836   }
25837 }
25838
25839 @ @<Dealloc ...@>=
25840 for (k=0;k<(int)mp->max_read_files;k++ ) {
25841   if ( mp->rd_fname[k]!=NULL ) {
25842     (mp->close_file)(mp->rd_file[k]);
25843     mp_xfree(mp->rd_fname[k]); 
25844   }
25845 }
25846 mp_xfree(mp->rd_file);
25847 mp_xfree(mp->rd_fname);
25848 for (k=0;k<(int)mp->max_write_files;k++) {
25849   if ( mp->wr_fname[k]!=NULL ) {
25850     (mp->close_file)(mp->wr_file[k]);
25851     mp_xfree(mp->wr_fname[k]); 
25852   }
25853 }
25854 mp_xfree(mp->wr_file);
25855 mp_xfree(mp->wr_fname);
25856
25857
25858 @ We want to produce a \.{TFM} file if and only if |mp_fontmaking| is positive.
25859
25860 We reclaim all of the variable-size memory at this point, so that
25861 there is no chance of another memory overflow after the memory capacity
25862 has already been exceeded.
25863
25864 @<Do all the finishing work on the \.{TFM} file@>=
25865 if ( mp->internal[mp_fontmaking]>0 ) {
25866   @<Make the dynamic memory into one big available node@>;
25867   @<Massage the \.{TFM} widths@>;
25868   mp_fix_design_size(mp); mp_fix_check_sum(mp);
25869   @<Massage the \.{TFM} heights, depths, and italic corrections@>;
25870   mp->internal[mp_fontmaking]=0; /* avoid loop in case of fatal error */
25871   @<Finish the \.{TFM} file@>;
25872 }
25873
25874 @ @<Make the dynamic memory into one big available node@>=
25875 mp->rover=lo_mem_stat_max+1; link(mp->rover)=empty_flag; mp->lo_mem_max=mp->hi_mem_min-1;
25876 if ( mp->lo_mem_max-mp->rover>max_halfword ) mp->lo_mem_max=max_halfword+mp->rover;
25877 node_size(mp->rover)=mp->lo_mem_max-mp->rover; 
25878 llink(mp->rover)=mp->rover; rlink(mp->rover)=mp->rover;
25879 link(mp->lo_mem_max)=null; info(mp->lo_mem_max)=null
25880
25881 @ The present section goes directly to the log file instead of using
25882 |print| commands, because there's no need for these strings to take
25883 up |str_pool| memory when a non-{\bf stat} version of \MP\ is being used.
25884
25885 @<Output statistics...@>=
25886 if ( mp->log_opened ) { 
25887   char s[128];
25888   wlog_ln(" ");
25889   wlog_ln("Here is how much of MetaPost's memory you used:");
25890 @.Here is how much...@>
25891   snprintf(s,128," %i string%s out of %i",(int)mp->max_strs_used-mp->init_str_use,
25892           (mp->max_strs_used!=mp->init_str_use+1 ? "s" : ""),
25893           (int)(mp->max_strings-1-mp->init_str_use));
25894   wlog_ln(s);
25895   snprintf(s,128," %i string characters out of %i",
25896            (int)mp->max_pl_used-mp->init_pool_ptr,
25897            (int)mp->pool_size-mp->init_pool_ptr);
25898   wlog_ln(s);
25899   snprintf(s,128," %i words of memory out of %i",
25900            (int)mp->lo_mem_max+mp->mem_end-mp->hi_mem_min+2,
25901            (int)mp->mem_end+1);
25902   wlog_ln(s);
25903   snprintf(s,128," %i symbolic tokens out of %i", (int)mp->st_count, (int)mp->hash_size);
25904   wlog_ln(s);
25905   snprintf(s,128," %ii, %in, %ip, %ib stack positions out of %ii, %in, %ip, %ib",
25906            (int)mp->max_in_stack,(int)mp->int_ptr,
25907            (int)mp->max_param_stack,(int)mp->max_buf_stack+1,
25908            (int)mp->stack_size,(int)mp->max_internal,(int)mp->param_size,(int)mp->buf_size);
25909   wlog_ln(s);
25910   snprintf(s,128," %i string compactions (moved %i characters, %i strings)",
25911           (int)mp->pact_count,(int)mp->pact_chars,(int)mp->pact_strs);
25912   wlog_ln(s);
25913 }
25914
25915 @ We get to the |final_cleanup| routine when \&{end} or \&{dump} has
25916 been scanned.
25917
25918 @<Last-minute...@>=
25919 void mp_final_cleanup (MP mp) {
25920   small_number c; /* 0 for \&{end}, 1 for \&{dump} */
25921   c=mp->cur_mod;
25922   if ( mp->job_name==NULL ) mp_open_log_file(mp);
25923   while ( mp->input_ptr>0 ) {
25924     if ( token_state ) mp_end_token_list(mp);
25925     else  mp_end_file_reading(mp);
25926   }
25927   while ( mp->loop_ptr!=null ) mp_stop_iteration(mp);
25928   while ( mp->open_parens>0 ) { 
25929     mp_print(mp, " )"); decr(mp->open_parens);
25930   };
25931   while ( mp->cond_ptr!=null ) {
25932     mp_print_nl(mp, "(end occurred when ");
25933 @.end occurred...@>
25934     mp_print_cmd_mod(mp, fi_or_else,mp->cur_if);
25935     /* `\.{if}' or `\.{elseif}' or `\.{else}' */
25936     if ( mp->if_line!=0 ) {
25937       mp_print(mp, " on line "); mp_print_int(mp, mp->if_line);
25938     }
25939     mp_print(mp, " was incomplete)");
25940     mp->if_line=if_line_field(mp->cond_ptr);
25941     mp->cur_if=name_type(mp->cond_ptr); mp->cond_ptr=link(mp->cond_ptr);
25942   }
25943   if ( mp->history!=mp_spotless )
25944     if ( ((mp->history==mp_warning_issued)||(mp->interaction<mp_error_stop_mode)) )
25945       if ( mp->selector==term_and_log ) {
25946     mp->selector=term_only;
25947     mp_print_nl(mp, "(see the transcript file for additional information)");
25948 @.see the transcript file...@>
25949     mp->selector=term_and_log;
25950   }
25951   if ( c==1 ) {
25952     if (mp->ini_version) {
25953       mp_store_mem_file(mp); return;
25954     }
25955     mp_print_nl(mp, "(dump is performed only by INIMP)"); return;
25956 @.dump...only by INIMP@>
25957   }
25958 }
25959
25960 @ @<Declarations@>=
25961 void mp_final_cleanup (MP mp) ;
25962 void mp_init_prim (MP mp) ;
25963 void mp_init_tab (MP mp) ;
25964
25965 @ @<Last-minute...@>=
25966 void mp_init_prim (MP mp) { /* initialize all the primitives */
25967   @<Put each...@>;
25968 }
25969 @#
25970 void mp_init_tab (MP mp) { /* initialize other tables */
25971   integer k; /* all-purpose index */
25972   @<Initialize table entries (done by \.{INIMP} only)@>;
25973 }
25974
25975
25976 @ When we begin the following code, \MP's tables may still contain garbage;
25977 the strings might not even be present. Thus we must proceed cautiously to get
25978 bootstrapped in.
25979
25980 But when we finish this part of the program, \MP\ is ready to call on the
25981 |main_control| routine to do its work.
25982
25983 @<Get the first line...@>=
25984
25985   @<Initialize the input routines@>;
25986   if ( (mp->mem_ident==NULL)||(mp->buffer[loc]=='&') ) {
25987     if ( mp->mem_ident!=NULL ) {
25988       mp_do_initialize(mp); /* erase preloaded mem */
25989     }
25990     if ( ! mp_open_mem_file(mp) ) return mp_fatal_error_stop;
25991     if ( ! mp_load_mem_file(mp) ) {
25992       (mp->close_file)(mp->mem_file); 
25993       return mp_fatal_error_stop;
25994     }
25995     (mp->close_file)( mp->mem_file);
25996     while ( (loc<limit)&&(mp->buffer[loc]==' ') ) incr(loc);
25997   }
25998   mp->buffer[limit]='%';
25999   mp_fix_date_and_time(mp);
26000   if (mp->random_seed==0)
26001     mp->random_seed = (mp->internal[mp_time] / unity)+mp->internal[mp_day];
26002   mp_init_randoms(mp, mp->random_seed);
26003   @<Initialize the print |selector|...@>;
26004   if ( loc<limit ) if ( mp->buffer[loc]!='\\' ) 
26005     mp_start_input(mp); /* \&{input} assumed */
26006 }
26007
26008 @ @<Run inimpost commands@>=
26009 {
26010   mp_get_strings_started(mp);
26011   mp_init_tab(mp); /* initialize the tables */
26012   mp_init_prim(mp); /* call |primitive| for each primitive */
26013   mp->init_str_use=mp->str_ptr; mp->init_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26014   mp->max_str_ptr=mp->str_ptr; mp->max_pool_ptr=mp->pool_ptr;
26015   mp_fix_date_and_time(mp);
26016 }
26017
26018
26019 @* \[47] Debugging.
26020 Once \MP\ is working, you should be able to diagnose most errors with
26021 the \.{show} commands and other diagnostic features. But for the initial
26022 stages of debugging, and for the revelation of really deep mysteries, you
26023 can compile \MP\ with a few more aids, including the \PASCAL\ runtime
26024 checks and its debugger. An additional routine called |debug_help|
26025 will also come into play when you type `\.D' after an error message;
26026 |debug_help| also occurs just before a fatal error causes \MP\ to succumb.
26027 @^debugging@>
26028 @^system dependencies@>
26029
26030 The interface to |debug_help| is primitive, but it is good enough when used
26031 with a \PASCAL\ debugger that allows you to set breakpoints and to read
26032 variables and change their values. After getting the prompt `\.{debug \#}', you
26033 type either a negative number (this exits |debug_help|), or zero (this
26034 goes to a location where you can set a breakpoint, thereby entering into
26035 dialog with the \PASCAL\ debugger), or a positive number |m| followed by
26036 an argument |n|. The meaning of |m| and |n| will be clear from the
26037 program below. (If |m=13|, there is an additional argument, |l|.)
26038 @.debug \#@>
26039
26040 @<Last-minute...@>=
26041 void mp_debug_help (MP mp) { /* routine to display various things */
26042   integer k;
26043   int l,m,n;
26044   char *aline;
26045   size_t len;
26046   while (1) { 
26047     wake_up_terminal;
26048     mp_print_nl(mp, "debug # (-1 to exit):"); update_terminal;
26049 @.debug \#@>
26050     m = 0;
26051     aline = (mp->read_ascii_file)(mp->term_in, &len);
26052     if (len) { sscanf(aline,"%i",&m); xfree(aline); }
26053     if ( m<=0 )
26054       return;
26055     n = 0 ;
26056     aline = (mp->read_ascii_file)(mp->term_in, &len);
26057     if (len) { sscanf(aline,"%i",&n); xfree(aline); }
26058     switch (m) {
26059     @<Numbered cases for |debug_help|@>;
26060     default: mp_print(mp, "?"); break;
26061     }
26062   }
26063 }
26064
26065 @ @<Numbered cases...@>=
26066 case 1: mp_print_word(mp, mp->mem[n]); /* display |mem[n]| in all forms */
26067   break;
26068 case 2: mp_print_int(mp, info(n));
26069   break;
26070 case 3: mp_print_int(mp, link(n));
26071   break;
26072 case 4: mp_print_int(mp, eq_type(n)); mp_print_char(mp, ':'); mp_print_int(mp, equiv(n));
26073   break;
26074 case 5: mp_print_variable_name(mp, n);
26075   break;
26076 case 6: mp_print_int(mp, mp->internal[n]);
26077   break;
26078 case 7: mp_do_show_dependencies(mp);
26079   break;
26080 case 9: mp_show_token_list(mp, n,null,100000,0);
26081   break;
26082 case 10: mp_print_str(mp, n);
26083   break;
26084 case 11: mp_check_mem(mp, n>0); /* check wellformedness; print new busy locations if |n>0| */
26085   break;
26086 case 12: mp_search_mem(mp, n); /* look for pointers to |n| */
26087   break;
26088 case 13: 
26089   l = 0;  
26090   aline = (mp->read_ascii_file)(mp->term_in, &len);
26091   if (len) { sscanf(aline,"%i",&l); xfree(aline); }
26092   mp_print_cmd_mod(mp, n,l); 
26093   break;
26094 case 14: for (k=0;k<=n;k++) mp_print_str(mp, mp->buffer[k]);
26095   break;
26096 case 15: mp->panicking=! mp->panicking;
26097   break;
26098
26099
26100 @ Saving the filename template
26101
26102 @<Save the filename template@>=
26103
26104   if ( mp->filename_template!=0 ) delete_str_ref(mp->filename_template);
26105   if ( length(mp->cur_exp)==0 ) mp->filename_template=0;
26106   else { 
26107     mp->filename_template=mp->cur_exp; add_str_ref(mp->filename_template);
26108   }
26109 }
26110
26111 @* \[48] System-dependent changes.
26112 This section should be replaced, if necessary, by any special
26113 modification of the program
26114 that are necessary to make \MP\ work at a particular installation.
26115 It is usually best to design your change file so that all changes to
26116 previous sections preserve the section numbering; then everybody's version
26117 will be consistent with the published program. More extensive changes,
26118 which introduce new sections, can be inserted here; then only the index
26119 itself will get a new section number.
26120 @^system dependencies@>
26121
26122 @* \[49] Index.
26123 Here is where you can find all uses of each identifier in the program,
26124 with underlined entries pointing to where the identifier was defined.
26125 If the identifier is only one letter long, however, you get to see only
26126 the underlined entries. {\sl All references are to section numbers instead of
26127 page numbers.}
26128
26129 This index also lists error messages and other aspects of the program
26130 that you might want to look up some day. For example, the entry
26131 for ``system dependencies'' lists all sections that should receive
26132 special attention from people who are installing \MP\ in a new
26133 operating environment. A list of various things that can't happen appears
26134 under ``this can't happen''.
26135 Approximately 25 sections are listed under ``inner loop''; these account
26136 for more than 60\pct! of \MP's running time, exclusive of input and output.